專利名稱：任意坐姿角度可控的可躺可立式電動輪椅車的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電動輪椅車，尤其是一種能使患者實現站立和平躺狀態的電動輪椅車。
背景技術：
由于老年人或腿部肌無力或下半身半身不遂患者不能自己站立、希望通過手來控制開關，借助輪椅實現站立和平躺狀態，這個功能可以是他們能自行站立取物、平躺休息、 鍛煉膝關節、改善心理狀態和便于床椅間的轉移。目前國內外已有該類輪椅，國外的該類輪椅由于價格昂貴，在國內的實用性不高， 國內的該類輪椅大多都是單一功能的，只能站立或只能平躺，同時具有兩項功能的輪椅只有KFL58，但它的站立時的傾斜最大角度較小，不能適應全部的站立角度需求。

發明內容
本發明是要提供一種任意坐姿角度可控的可躺可立式電動輪椅車，該電動輪椅車可由使用者按需求，在坐位、平躺位和站立位間轉換，可以按需求對使用患者進行適度、適量的下肢訓練，并且具有結構簡單，價格低等特點。為實現上述目的，本發明的技術方案是一種任意坐姿角度可控的可躺可立式電動輪椅車，包括靠背-坐架-腿托模塊、車輪-車輪架模塊、直線電機傳動模塊和伺服電機傳動模塊，其特點是靠背-坐架-腿托模塊包括靠背、扶手、坐架、腿托；坐架的前、后兩端分別與靠背和腿托轉動連接，腿托下面裝有前防傾輪和腳踏板，靠背兩邊裝有扶手，其中一個扶手前端裝有控制器；車輪-車輪架模塊包括車輪架，安裝在車輪架前、后兩側的前從動輪和后驅動輪，與后驅動輪連接的后驅動輪電機箱，在兩個后驅動輪內側分別設有固定在車輪架上的后防傾輪支架及后防傾輪；車輪架前面通過軸承與坐架轉動連接；直線電機傳動模塊包括直線電機、車輪架和坐架；車輪架與坐架之間連接有直線電機，其中， 直線電機套筒與車輪架下橫桿轉動連接，直線電機的頂桿與坐架中間橫桿轉動連接；伺服電機傳動模塊包括伺服電機及減速箱、鏈條-鏈輪箱、安裝在伺服電機內的自鎖機構、腿托和靠背；伺服電機及減速箱固定在坐架上，并與靠近腿托的鏈條-鏈輪箱的傳動軸連接， 鏈條-鏈輪箱的傳動軸一端與腿托的轉軸連接，腿托的轉軸與坐架轉軸連接，鏈條-鏈輪箱的傳動軸另一端與靠背的轉軸連接，靠背的轉軸通過軸承與坐架連接。自鎖機構包括帶有一段齒的輸出軸、與輸出軸連接的軸承、連接軸承與電機外殼的凸臺盤、兩個半變齒條的自鎖片、一端與電機輸出軸連接另一端插入兩自鎖片中的傳動盤、自鎖片限制環。直線電機的頂桿頭部與一個軸承的外圈連接，軸承的內圈與坐架的中間橫桿連接；直線電機的套筒尾部與一個軸承的外圈連接，內圈與車輪架下橫桿連接。靠背上面裝有頭枕；腿托上面裝有腿托軟墊；車輪架上面固定有電池。本發明具有以下優點和有益效果1、運用四連桿機構和鏈條傳動等技術純屬機械結構，在保證產品穩定性以及安全性的條件下實現機械結構上的站立、平躺功能。2、電氣控制輪椅坐姿、站立和平躺的任意轉換， 操作方便，可由患者在無需幫助的情況下自行使用。3、同步控制伺服電機和直線電機達到坐姿-站立轉換功能，單獨控制私服電機達到坐姿-平躺轉換功能，分步控制私服電機和直線電機達到先坐姿-平躺的轉換，后平躺-站姿轉換的功能，并可根據電機自帶的自鎖機構滿足使用者在運動軌跡內任意位置停止，真正做到控制隨心所欲。4、同步控制私服電機和直線電機達到坐姿-站立轉換功能時，可根據電機自帶的自鎖機構滿足使用者在運動軌跡內任意位置停止；然后單獨控制私服電機，通過靠背架和托腳架之間的鏈條傳動機構，控制靠背架和托腳架的聯動，以達到運動下肢膝關節、鍛煉小腿肌肉的訓練效果。除了滿足站立、平躺等功能以外，扶手可調節的設計使得使用者能夠方便在任意狀態下上下輪椅。本發明可由使用者自行控制，特有的功能包括坐位到平躺位(可逆)、坐位到站立位(可逆)、平躺位到站立位(可逆)。能在很大程度上提高使用者的生活質量，腿托架轉動有助膝關節鍛煉，助立可緩解心理壓力、減少痤瘡，一定程度上可以配合治療肌無力等病癥。


圖1是靠背-坐架-腿托模塊圖； 圖2是車輪-車輪架模塊圖3是直線電機傳動模塊圖； 圖4是伺服電機傳動模塊安裝位置圖； 圖5是伺服電機的自鎖機構示意圖； 圖6是伺服電機傳動模塊圖； 圖7是同步控制電動可躺可立輪椅坐位圖； 圖8是同步控制電動可躺可立輪椅平躺位圖； 圖9是同步控制電動可躺可立輪椅站立位圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作一步說明
如圖1至圖9所示，本發明的任意坐姿角度可控的可躺可立式電動輪椅車，包括靠背-坐架-腿托模塊、車輪-車輪架模塊、直線電機傳動模塊和伺服電機傳動模塊。靠背-坐架-腿托模塊(圖1)包括頭枕1、靠背2、扶手3、坐架4、腿托5、腿托軟墊6。坐架4的前、后兩端分別與靠背2和腿托5轉動連接，靠背2上面裝有頭枕1 ；腿托5 上面裝有腿托軟墊6 ；腿托5下面裝有前防傾輪8和腳踏板7，靠背2兩邊裝有扶手3，其中一個扶手3前端裝有控制器9。車輪-車輪架模塊(圖2)包括車輪架15，安裝在車輪架15前、后兩側的前從動輪16和后驅動輪12，與后驅動輪12連接的后驅動輪電機箱13，在兩個后驅動輪12內側分別設有固定在車輪架15上的后防傾輪支架11及后防傾輪10 ；車輪架15前面通過軸承與坐架4轉動連接；車輪架15上面固定有電池14。直線電機傳動模塊是由車輪架15、坐架4和持續推力> 1200N直線電機18組成的鉸鏈連桿機構(圖3)。直線電機18的頂桿頭部與一個軸承的外圈連接，軸承的內圈與坐架4的中間橫桿連接。直線電機18的套筒尾部與一個軸承的外圈連接，內圈與車輪架下橫桿連接。直線電機18的伸長收縮帶動坐架4可繞其與車輪架15的鉸鏈轉動，使坐架4平面與車輪架15平面成一個動態的角度。這樣可以實現輪椅車的坐位(或平躺位)與站立位的相互轉換。伺服電機傳動模塊(圖4)是由坐架4、腿托架5、靠背2、鏈條-鏈輪箱20和400w、 1500rpm伺服電機及100 :1減速箱19。鏈條-鏈輪箱20固定在坐架4上，400w、1500rpm伺服電機及100 :1減速箱19與靠近腿托架5的鏈條-鏈輪箱20的傳動軸連接并且電機外殼固定在坐架上。鏈條-鏈輪箱20的傳動軸一端與腿托架5的轉軸連接，腿托架5的轉動軸通過軸承與坐架4連接，鏈條-鏈輪箱20的傳動軸另一端與靠背2的轉軸連接，靠背2的轉軸通過軸承與坐架4連接，伺服電機輸出軸的轉動帶動腿托架5繞其與坐架4的連接轉軸轉動，同時帶動靠背2繞其與坐架4的連接轉軸轉動。伺服電機的自鎖機構(圖5)，機構中包括帶有一段齒的輸出軸21、與輸出軸21連接的軸承22、連接軸承22與電機外殼的凸臺盤23、兩個半變齒條的自鎖片M、一端與電機輸出軸連接另一端插入兩自鎖片中的傳動盤25、自鎖片限制環26。自鎖原理是正常由電機帶動時，電機帶動傳動盤25，傳動盤25帶動自鎖片M，可通過插入兩自鎖片的傳動盤25 兩腳將轉動傳遞給自鎖片24。由于自鎖片M限制在自鎖片限制環沈內，自鎖片M可將轉動傳遞給帶有一段齒的輸出軸21 ；相反，如果輸出軸21轉動，它的轉動將帶動與其嚙合的齒條徑向直線運動，但由于兩個半變齒條的自鎖片M的周邊頂在自鎖片限制環沈的內環上，所以輸出軸21只能由電機帶動轉動，不能逆向轉動。鏈條-鏈輪箱20 (圖6)，包括鏈條-鏈輪箱20外殼、鏈條、鏈輪、軸承、鏈輪連接軸和端蓋。伺服電機19與鏈條-鏈輪箱20的一個傳動軸連接，在鏈條的連接下實現兩個傳動軸的同步轉動，同時帶動腿托架5和靠背2轉動。在實現平躺功能時，直線電機18處于初始狀態并且不工作。此時伺服電機19工作，如果鏈條按圖六所示箭頭的方向傳動，則靠背繞其轉軸m向下降落，最終達到與坐架4成180°，同時腳托架5繞轉軸η向上抬起，最終達到與坐架4成180°完成平躺功能。本發明由同步控制器控制直線電機和伺服電機實現可躺可立的功能。直線電機與輪椅機架輪椅椅座形成四連桿機構可以實現椅座繞固定轉軸的轉動。伺服電機通過鏈輪與腳托架和靠背連接，它的轉動可帶動腳托架和靠背繞各自的固定轉軸轉動。同步控制時，推腿托5平面與坐架4平面成75° (此角度可調節)，靠背3平面與坐架4平面成90° (圖7)。平躺功能是伺服電機的單獨運行，它的轉動使腿托5和靠背3 同步轉動，使腿托5平面與坐架4平面成180°，同時靠背3平面與坐架4平面成180° (圖 8)，實現平躺功能；站立功能是在平躺功能的同步中加入直線電機的運動。兩個電機的同步控制運動實現站立和坐位的轉換。在直線電機18將坐架4頂起，使其平面與水平面成75° 的同時，伺服電機19也在運轉，使腿托5平面與坐架4平面成180°，同時帶動鏈條-鏈輪使靠背3平面與坐架4平面成180°，此時腿托平面、坐架平面和靠背架平面在一個平面上， 并且這個平面與地面成75° (圖9)，實現站立功能。
權利要求
1.一種任意坐姿角度可控的可躺可立式電動輪椅車，包括靠背-坐架-腿托模塊、 車輪-車輪架模塊、直線電機傳動模塊和伺服電機傳動模塊，其特征在于所述靠背-坐架-腿托模塊包括靠背(2)、扶手(3)、坐架(4)、腿托(5)；坐架(4)的前、后兩端分別與靠背(2)和腿托(5)轉動連接，腿托(5)下面裝有前防傾輪(8)和腳踏板(7)，靠背(2)兩邊裝有扶手(3 )，其中一個扶手(3 )前端裝有控制器(9 )；所述車輪-車輪架模塊包括車輪架 (15)，安裝在車輪架(15)前、后兩側的前從動輪(16)和后驅動輪(12)，與后驅動輪(12) 連接的后驅動輪電機箱(13)，在兩個后驅動輪(12)內側分別設有固定在車輪架(15)上的后防傾輪支架(11)及后防傾輪(10);車輪架(15)前面通過軸承與坐架(4)轉動連接；所述直線電機傳動模塊包括直線電機(18 )、車輪架(15 )和坐架(4)；車輪架(15 )與坐架(4)之間連接有直線電機(18)，其中，直線電機(18)套筒與車輪架(15)下橫桿轉動連接，直線電機(18)的頂桿與坐架(4)中間橫桿轉動連接；所述伺服電機傳動模塊包括伺服電機及減速箱(19)、鏈條-鏈輪箱(20)、安裝在伺服電機內的自鎖機構、腿托(5)和靠背(2);伺服電機及減速箱(19)固定在坐架(4)上，并與靠近腿托(5)的鏈條-鏈輪箱(20)的傳動軸連接， 鏈條-鏈輪箱(20)的傳動軸一端與腿托(5)的轉軸連接，腿托(5)的轉軸與坐架(4)轉軸連接，鏈條-鏈輪箱(20)的傳動軸另一端與靠背(2)的轉軸連接，靠背(2)的轉軸通過軸承與坐架(4)連接。
2.根據權利要求1所述的任意坐姿角度可控的可躺可立式電動輪椅車，其特征在于 所述自鎖機構包括帶有一段齒的輸出軸(21)、與輸出軸(21)連接的軸承(22)、連接軸承 (22)與電機外殼的凸臺盤(23)、兩個半變齒條的自鎖片(24)、一端與電機輸出軸連接另一端插入兩自鎖片中的傳動盤(25 )、自鎖片限制環(26 )。
3.根據權利要求1所述的任意坐姿角度可控的可躺可立式電動輪椅車，其特征在于 所述直線電機(18)的頂桿頭部與一個軸承的外圈連接，軸承的內圈與坐架(4)的中間橫桿連接；直線電機(18)的套筒尾部與一個軸承的外圈連接，內圈與車輪架(15)下橫桿連接。
4.根據權利要求1所述的任意坐姿角度可控的可躺可立式電動輪椅車，其特征在于 所述靠背(2 )上面裝有頭枕(1)；所述腿托(5 )上面裝有腿托軟墊(6 )；所述車輪架(15 )上面固定有電池(14)。
全文摘要
本發明涉及一種任意坐姿角度可控的可躺可立式電動輪椅車，直線電機傳動模塊包括直線電機、車輪架和坐架；車輪架與坐架之間連接有直線電機，直線電機套筒與車輪架下橫桿轉動連接，直線電機的頂桿與坐架中間橫桿轉動連接；伺服電機傳動模塊包括伺服電機及減速箱、鏈條-鏈輪箱、安裝在伺服電機內的自鎖機構、腿托和靠背；伺服電機及減速箱固定在坐架上，并與靠近腿托的鏈條-鏈輪箱的傳動軸連接，鏈條-鏈輪箱的傳動軸一端與腿托的轉軸連接，腿托的轉軸與坐架轉軸連接，鏈條-鏈輪箱的傳動軸另一端與靠背的轉軸連接，靠背的轉軸通過軸承與坐架連接。本發明可由使用者按需求，在坐位、平躺位和站立位間轉換，可以按需求對使用患者進行適度、適量的下肢訓練。
文檔編號A61G5/10GK102429786SQ201110305510
公開日2012年5月2日 申請日期2011年10月11日 優先權日2011年10月11日
發明者喻洪流, 李繼才, 賀一峰, 閆世舉, 顧余輝 申請人:上海理工大學