一种自平衡电动轮椅本申请为申请号2015105459954、申请日2015年8月31日、发明名称“一种自平衡电
动轮椅”的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种医疗辅助设备，具体涉及一种自平衡电动轮椅，属于生活医疗设
备技术领域。
背景技术
轮椅对于残障人士或者生病住院的病人是一种常见的医疗设备，它在辅助人们生
病期间的生活方面扮演着重要的角色，随着现代科技的不断发展，出现了越来越多新型的
轮椅，从原来的人工驱动发展到电动等。但是轮椅在病人自助使用方面仍有很大的发展空
间，比如轮椅在有斜坡的路面上行走时如何保证使用者处于水平状态，这一点尤其是对于
身体有残疾的人来说尤为重要，虽然现在出现了一些自平衡的设备，但是在轮椅上自平衡
的应用效果仍存在使用不稳定，成本高的情况。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种自平衡电动轮椅，其采用简单的电动推杆配以虎
克铰以及陀螺仪传感器实现稳定使用，成本较低的目的。
本发明采取的技术方案为：一种自平衡电动轮椅，包括车体、两个后轮和两个前
轮、方向驱动开关和轮毂电机锁定开关、两个脚踏板、两个轮毂电机、左右电动推杆和前后
电动推杆、电池架和电池组、控制器、第一陀螺仪传感器和第二陀螺仪传感器、虎克铰、平衡
座椅，其特征在于：以坐在轮椅上的人为基准，所述的车体上部设置有两个扶手和两个推
手，下部设置为四方形框架结构，所述的四方形框架结构上设置有三角安装架，所述的第一
陀螺仪传感器安装在三角安装架下部；所述的平衡座椅通过中心位置的虎克铰铰接安装在
三角安装架上部，平衡座椅相对于三角安装架有两个自由度，即前后方向转动和左右方向
转动，平衡座椅右前方下部位置安装有第二陀螺仪传感器；车体左侧下部设置有左右电动
推杆安装座，车体下部后方设置有前后电动推杆安装座，车体上的推手下方设置有靠背；所
述的两个后轮安装在车体后部下方位置，两个后轮中心分别设置有一个轮毂电机；所述的
两个前轮安装在车体前部下方位置；所述的两个脚踏板分别安装在车体前方两侧位置；所
述的电池架固定安装在车体中央下方位置，所述的电池组固定安装在电池架中，所述的控
制器安装在电池组上方，并与电池组相连接；所述的左右电动推杆下端铰接安装在所述的
左右电动推杆安装座上，左右电动推杆的活塞杆端部铰接安装在平衡座椅左侧边部中心位
置；所述的前后电动推杆铰接安装在所述的前后电动推杆安装座上，前后电动推杆的活塞
杆端部铰接安装在平衡座椅后方边部中心位置；所述的方向驱动开关安装在车体上右侧的
扶手上，所述的轮毂电机锁定开关安装在车体上左侧的扶手上；所述的两个轮毂电机、左右
电动推杆和前后电动推杆、方向驱动开关和轮毂电机锁定开关分别通过线路与电池组和控
制器相连接，电池组提供动力，控制器提供控制信号。
进一步的，所述的控制器设置有两个档位，分别为A档位和B档位，处于A档位时，当
方向驱动开关无动作时，所述的轮毂电机锁定开关自动打开，两个轮毂电机断电并自锁，防
止在坡上溜车；处于B档位时，当方向驱动开关无动作时，所述的轮毂电机锁定开关自动关
闭，轮毂电机断电但不自锁。
进一步的，所述的方向驱动开关包括四个方向，分别控制轮椅前进、左转、右转、后
退，所述的轮毂电机锁定开关可以手动开启和关闭。
进一步的，所述的第一陀螺仪传感器监测车体的倾斜角度和倾斜方向，并将信号
传给控制器，控制器将信号处理后传给左右电动推杆和前后电动推杆，分别进行不同程度
伸缩，来调节平衡座椅保持水平；所述的第二陀螺仪传感器监测平衡座椅倾斜角度和倾斜
方向，来确定平衡座椅是否达到水平，并将信号传给控制器，控制器将信号处理后传给左右
电动推杆和前后电动推杆，分别进行微调，形成负反馈闭环控制系统。
进一步的，所述的两个脚踏板表面设置有橡胶防滑层。
由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：(1)本发明通过设置有左
右电动推杆和前后电动推杆来随时保证平衡座椅处于水平位置，稳定性较高；(2)通过设置
有第一陀螺仪传感器和第二陀螺仪传感器，分别检测车体和平衡座椅的水平度，从而使本
发明的效果得到了双重保障；(3)本发明成本较低，适合市场推广。
附图说明
图1为本发明的整体装配立体结构示意图。
图2为本发明的另一角度整体装配立体结构示意图。
图3为本发明中车体的三维立体结构示意图。
图4为本发明在左右倾斜路面上应用时的状态示意图。
图5为本发明在前后倾斜路面上应用时的状态示意图。
附图标号：1-车体；2-后轮；3-方向驱动开关；4-轮毂电机锁定开关；5-前轮；6-脚
踏板；7-轮毂电机；8-左右电动推杆；9-前后电动推杆；10-电池组；11-电池架；12-控制器；
13-第一陀螺仪传感器；14-虎克铰；15-第二陀螺仪传感器；16-平衡座椅；101-扶手；102-靠
背；103-推手；104-左右电动推杆安装座；105-前后电动推杆安装座；106-三角安装架。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明
用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1、图2、图3所示，一种自平衡电动轮椅，包括车体1、两个后轮2和两个前轮5、
方向驱动开关3和轮毂电机锁定开关4、两个脚踏板6、两个轮毂电机7、左右电动推杆8和前
后电动推杆9、电池架11和电池组10、控制器12、第一陀螺仪传感器13和第二陀螺仪传感器
15、虎克铰14、平衡座椅16。以坐在轮椅上的人为基准，车体1上部设置有两个扶手101和两
个推手103，下部设置为四方形框架结构，四方形框架结构上设置有三角安装架106，第一陀
螺仪传感器13安装在三角安装架106下部。平衡座椅16通过中心位置的虎克铰14铰接安装
在三角安装架106上部，平衡座椅16相对于三角安装架106有两个自由度，即前后方向转动
和左右方向转动，平衡座椅16右前方下部位置安装有第二陀螺仪传感器15。车体1左侧下部
设置有左右电动推杆安装座104，车体1下部后方设置有前后电动推杆安装座105，车体1上
的推手103下方设置有靠背102。两个后轮2安装在车体1后部下方位置，两个后轮2中心分别
设置有一个轮毂电机7。两个前轮5安装在车体1前部下方位置。两个脚踏板6分别安装在车
体1前方两侧位置。电池架11固定安装在车体1中央下方位置，电池组10固定安装在电池架
11中，控制器12安装在电池组10上方，并与电池组10相连接。左右电动推杆8下端铰接安装
在所述的左右电动推杆安装座104上，左右电动推杆8的活塞杆端部铰接安装在平衡座椅16
左侧边部中心位置。前后电动推杆9铰接安装在所述的前后电动推杆安装座105上，前后电
动推杆9的活塞杆端部铰接安装在平衡座椅16后方边部中心位置。方向驱动开关3安装在车
体1上右侧的扶手101上，轮毂电机锁定开关4安装在车体1上左侧的扶手101上。两个轮毂电
机7、左右电动推杆8和前后电动推杆9、方向驱动开关3和轮毂电机锁定开关4分别通过线路
与电池组10和控制器12相连接，电池组10提供动力，控制器12提供控制信号。
控制器12设置有两个档位，分别为A档位和B档位，处于A档位时，当方向驱动开关3
无动作时，所述的轮毂电机锁定开关4自动打开，两个轮毂电机7断电并自锁，防止在坡上溜
车；处于B档位时，当方向驱动开关无动作时，所述的轮毂电机锁定开关4自动关闭，轮毂电
机7断电但不自锁。方向驱动开关3包括四个方向，分别控制轮椅前进、左转、右转、后退，所
述的轮毂电机锁定开关4可以手动开启和关闭。第一陀螺仪传感器13监测车体1的倾斜角度
和倾斜方向，并将信号传给控制器12，控制器12将信号处理后传给左右电动推杆8和前后电
动推杆9，分别进行不同程度伸缩，来调节平衡座椅16保持水平；所述的第二陀螺仪传感器
15监测平衡座椅16倾斜角度和倾斜方向，来确定平衡座椅16是否达到水平，并将信号传给
控制器12，控制器12将信号处理后传给左右电动推杆8和前后电动推杆9，分别进行微调，形
成负反馈闭环控制系统。两个脚踏板6表面设置有橡胶防滑层。
本发明的工作原理为：本发明在使用时，使用者可以通过控制器12将档位设置在A
档位或者B档位。档处于A档位时，启动方向驱动开关3，可以实现四个方向的控制，分别为前
进、左转、右转、后退；当使用者停止使用方向驱动开关3时，轮毂电机锁定开关4可以自动启
动，此时两个轮毂电机7断电并自锁，防止在坡上溜车。当处于B档位时，轮毂电机锁定开关4
可以自动关闭，此时可以由人通过车体1上的两个推手103实现本发明的行走。无论使用哪
个档位，本发明在第一陀螺仪传感器13和第二陀螺仪传感器15以及左右电动推杆8和前后
电动推杆9的控制下可以保证平衡座椅16始终处于水平位置，如图3和图4所示，分别为本发
明处于左右倾斜路面上应用时的状态示意图和在前后倾斜路面上时的状态示意图，从图中
可以看出，平衡座椅16始终处于水平位置。