專利名稱：助老助殘床椅一體化機器人的制作方法
技術領域：
本發明涉及保健護理器械領域，具體地說，是指一種同時具備上下樓梯、輔助站立、床椅轉換與輔助上廁所功能的助老助殘床椅一體化機器人。技術背景
近年來隨著社會發展及人口老齡化加劇，國內外許多大學、公司和研究機構對助老助殘機器人進行深入研究，提出各自的產品或解決方案。助老助殘器械分為爬樓梯輪椅、 床椅一體化護理床以及運動輔助或康復機器人三大類。
爬樓梯輪椅種類較多，一般采用行星輪式和履帶式爬樓梯機構，上樓梯時使用者背向樓梯坐在椅子上，而且大多需要人員輔助，其技術尚需進一步成熟。行星輪式爬樓梯裝置一般由一個星型框架和安裝在上面的幾個小輪組成，由于這種裝置結構固定，缺乏對不標準臺階的適應能力，而且小輪減震性能差，遇到復雜路況會給乘坐者帶來不舒適體驗。履帶式爬樓梯裝置一般作為獨立的單元附著在普通輪椅下面，遇到臺階時讓履帶卡住臺階邊緣實現攀爬，履帶爬樓梯機構平地行走時不起作用成為累贅，而且履帶作用于樓梯邊緣的力很大，易損壞樓梯。
北京航空航天大學機器人研究所開發過一種床椅一體化護理床，輪椅駛進床外框內展平后與外框融為一體變成床，可以幫助病人翻身，特別適于醫院使用，但不能輔助病人站立、輔助病人使用座便器以及上下樓梯。
哈爾濱工程大學研制出一種輔助殘疾人站立并進行腿部康復訓練的機器人，填補國內空白，但該裝置不能作為輪椅使用。日本筑波大學研發的“機器服混合輔助肢體”可以幫助殘疾人行走，但對于癱瘓病人來說這種裝置無法發揮作用，而且價格昂貴不適宜推廣。
腿部殘疾的殘疾人、癱瘓病人和行動不便的老年人需要一種功能實用而且全面的機器人設備幫助他們能像正常人一樣享受有品質的生活。目前尚無將上下樓梯、輔助站立、 床椅轉換以及輔助上廁所四項功能相結合的產品出現。發明內容
本發明的目的在于，通過提供一種助老助殘床椅一體化機器人，解決傳統助老助殘機電一體化設備功能單一、結構復雜等問題，將上下樓梯、輔助站立與床椅轉換三項功能相結合，按照人機工程學要求設計，安全美觀舒適，智能化程度高，適于半身癱瘓病人、腿部殘疾行動不便的人以及老年人使用。
本發明助老助殘床椅一體化機器人，是采用以下技術手段實現的
一種助老助殘床椅一體化機器人，內外嵌套式爬樓梯車輪1固定在兩條底盤弧形齒條2上；底盤座模塊7連接著座椅支架模塊3并能沿底盤弧形齒條2滑動；座椅支架模塊3上固定有兩個上弧形滑道31，可動靠背5與可動座位57通過鉸鏈與座椅支架模塊3相連；控制手柄6可以插在座椅支架模塊3以及可動扶手42上的插槽中；小腿支撐板56通過鉸鏈與可動座位57相連，可沿上弧形滑道31內側的小腿支撐板弧形滑道37滑動；頭部擋板51和腰部擋板52由彈性鉸鏈與可動靠背5相連；大腿擋板M由彈性鉸鏈與可動座位 57相連；腰部擋片59 —端連接在大腿擋板M上；小腿擋板55由彈性鉸鏈與小腿支撐板56 相連；各擋板都以左右對稱形式成對安裝在相關單元兩側；靠背儲物箱8由鉸鏈固定在可動靠背5上；上弧形齒條4在上弧形滑道31內滑動；可動扶手42在扶手驅動電機41的驅動下繞上弧形齒條4末端轉動；腳踏板32固定在兩個上弧形滑道31之間。
前述的內外嵌套式爬樓梯車輪1，通過主驅動電機112軸經行星齒輪減速器117減速后帶動車輪驅動盤16而轉動；橡膠外胎12固定在車輪驅動盤16和輪胎支撐盤17上，并隨車輪驅動盤16轉動；輪胎支撐盤17通過軸承與車輪機殼114相連。
前述的爬樓梯減速電機113經爬樓梯齒輪組116減速后驅動旋轉支架15，負重輪支架13與旋轉支架15之間有減震器14，負重輪11通過軸承與負重輪支架13相連。
前述的車輪機殼114上固定有垂直軸減速電機115，垂直軸減速電機115經垂直軸齒輪111減速后驅動車輪沿垂直軸旋轉；車輪連接器19經垂直軸減震器110連接到垂直軸齒輪111上；測距儀118固定在車輪機殼114上；行星齒輪減速器117放置在旋轉支架15 上。
前述的橡膠外胎利用負重輪11承載重量，負重輪固定在旋轉支架15上，旋轉支架與橡膠外胎分別由兩臺電機驅動；旋轉支架15上貼有壓力應變片，用于檢測爬樓梯時負重輪受到的壓力。
前述的垂直軸齒輪111上有角度傳感器用于檢測垂直軸轉動角度；爬樓梯齒輪組 116上有角度傳感器用于檢測旋轉支架15的轉動角度；車燈18上有照明燈，以及用于剎車和轉向指示燈。
前述的底盤座模塊7內設有底盤弧形滑道317，底盤齒條驅動電機以及底盤齒條驅動齒輪組39 ；座椅支架驅動電機311，經座椅支架齒輪312減速后驅動座椅支架模塊3旋轉，底盤座模塊7通過軸承與座椅支架模塊3連接。
前述的底盤弧形滑道317上有光電傳感器用于檢測底盤弧形齒條2的位置，與底盤座單片機和底盤齒條驅動電機組成位置控制閉環系統；有角度傳感器分布于座椅支架齒輪312邊緣。
前述的座椅支架模塊3，其外殼內含電池313，可動靠背旋轉電機314，上弧形齒條驅動電機315及其配套齒輪組；上弧形滑道31固定在座椅支架模塊3上，小腿支撐板弧形滑道37上側或下側帶有齒；左右兩部分依靠腳踏板32、座椅支架連接桿36和可動靠背轉軸35連接。
前述的可動靠背旋轉電機314在一側模塊中，模塊外殼上側分布有多個控制手柄插槽316，充電導線彈性絞盤以及控制手柄導線彈性絞盤固定于模塊上側；模塊控制電路板為主控單元，含有中央控制電路、自動充電電路以及傾角傳感器和加速度傳感器。
前述的上弧形齒條4的外形為圓弧形金屬板，金屬齒條外徑一側分布有齒，與上弧形齒條驅動齒輪組嚙合；齒條頂端有扶手驅動電機41，經齒輪減速后驅動可動扶手42旋轉，可動扶手末端帶有控制手柄插槽316 ；上身安全帶43固定于扶手驅動電機41上。
前述的可動靠背轉軸35固定在上弧形滑道31上；可動靠背5通過軸承與可動靠背轉軸35連接，可動座位57通過軸承與可動靠背轉軸35連接，可翻轉坐墊53通過軸承與可動靠背轉軸35連接；翻轉坐墊電機固定在可動座位57上，通過齒輪減速驅動可翻轉坐墊53繞可動靠背轉軸35轉動。
前述的可動靠背轉軸35上，固定有用于檢測可動靠背5旋轉角度和檢測可翻轉坐墊53轉動角度的傳感器。
前述的靠背儲物箱8兩側都有靠背儲物箱蓋87 ；支撐輪軸86通過軸承固定在儲物箱上，兩個支撐輪84與支撐輪齒輪83相連并固定在支撐輪軸86上，絞盤85固定在支撐輪軸86上；支撐輪驅動電機82固定在靠背儲物箱內壁上，通過齒輪減速驅動支撐輪84旋轉；連接帶81中含有導線，一端固定在絞盤85上，另一端固定在可動靠背5上。
前述的靠背儲物箱8與可動靠背5連接的鉸鏈上設有二個限位開關。
前述的小腿擋板55固定有小腿儲物箱511，小腿安全帶510和小腿安全帶插座 512固定在小腿擋板55上，小腿擋板55通過彈性鉸鏈與小腿支撐板56相連。
前述的控制手柄6的搖桿61位于操縱面板62上；操縱面板62上有顯示屏66、鍵盤67 ；控制手柄6設有充電電池。
本發明與現有技術相比，具有以下明顯的優勢和有益效果
由于本發明在平地行駛和爬樓梯時使用的是同一內外嵌套式爬樓梯車輪1，爬樓梯時負重輪11起主要作用，在平地行走時負重輪11起支撐橡膠輪胎作用，同時負重輪支架 13具有減震功能，實現資源充分利用。行星齒輪減速器117、負重輪支架13、各種軸承都被封閉在橡膠輪胎內，有效防止贓物進入機械結構造成損壞或加速磨損。
本發明采用底盤弧形齒條2在弧形滑道內滑動的方式實現上樓梯時后輪向后下方伸出，前輪抬起，以及下樓梯時前輪向前下方伸出，后輪抬起，用功能與結構融為一體的弧形齒條實現上下樓梯時保持機器人重心始終處于安全位置。由于座椅支架模塊3可相對底盤座模塊7轉動，底盤座模塊7可沿底盤弧形齒條2滑動，兩者結合可以調整座椅高度， 當使用者想坐到輪椅上時可降低座椅高度，腳踏板32接觸地面，給使用者帶來方便。平地行走時可抬升座椅高度，讓使用者眼睛的高度接近站立行走時的高度，給使用者帶來舒適感覺。本發明變形座椅模塊在座椅模式時，兩側的擋板可以保護使用者，特別是對于胸部以下癱瘓的病人，腰部擋板52和大腿、小腿擋板可以維持其坐姿，保護使用者脊柱不受到損傷。并且采用上身安全帶43和小腿安全帶510保持使用者的姿勢。座椅變成床時兩側擋板放平可增加床的寬度，給使用者帶來舒適感。
本發明采用上弧形齒條4、上弧形滑道31以及可動扶手42幫助使用者站立。上弧形齒條4從上弧形滑道31中滑出過程中可同時完成抬升和前伸兩個動作?？蓜臃鍪?2平時作為座椅扶手，站立時托住使用者腋下將其扶起，其V字形結構可防止使用者手臂向前或后滑脫；使用者可將控制手柄6插在可動扶手42前端的插座中，方便平地行駛時對機器人進行操控。本發明可動座位57內側含有可翻轉坐墊53，結合輔助站立功能以及底盤模塊的敞開式后部可以讓使用者使用家庭座便器。本發明實現了上下樓梯、輔助站立、床椅轉換以及輔助上廁所等功能，機械結構簡單緊湊，智能化程度高，體積小，適合半身癱瘓、重度癱瘓、腿部殘疾以及體弱病人、老年人日常使用。


圖1是本發明的側視圖2是本發明的正視圖3是內外嵌套式爬樓梯車輪三維視圖4是內外嵌套式爬樓梯車輪的俯視圖5是機器人處于床模式時的側視圖6是控制手柄側視圖7是控制手柄俯視圖8是座椅支架模塊三維視圖9是靠背儲物箱正視圖10是本發明助老助殘床椅一體化機器人上樓梯時的使用示例圖片。
其中，1為內外嵌套式爬樓梯車輪，2為底盤弧形齒條，3為座椅支架模塊，4為上弧形齒條，5為可動靠背，6為控制手柄，7為底盤座模塊，8為靠背儲物箱，11為負重輪，12為橡膠外胎，13為負重輪支架，15為旋轉支架，16為車輪驅動盤，17為輪胎支撐盤，18為車燈， 19為車輪連接器，31為上弧形滑道，32為腳踏板，33為充電座門，34為座椅支架儲物盒，35 為可動靠背轉軸，36為座椅支架連接桿，37為小腿支撐板弧形滑道，41為可動扶手驅動電機，42為可動扶手，43為上身安全帶，51為頭部擋板，52為腰部擋板，53為可翻轉坐墊，54 為大腿擋板，55為小腿擋板，56為小腿支撐板，57為可動座位，59為腰部擋片，61為搖桿， 62為操縱面板，63為握柄，64為引線，65為手柄插頭，66為顯示屏，67為鍵盤，81為連接帶， 82為支撐輪驅動電機，83為支撐輪齒輪，84為支撐輪，85為絞盤，86為支撐輪軸，87為靠背儲物箱蓋，110為垂直軸減震器，111為垂直軸齒輪，112為主驅動電機，113為爬樓梯減速電機，114為車輪機殼，115為垂直軸減速電機，116為爬樓梯齒輪組，117為行星齒輪減速器， 118為測距儀，311為座椅支架驅動電機，312為座椅支架齒輪，313為電池，314為可動靠背旋轉電機，315為上弧形齒條驅動電機，316為控制手柄插槽，317為底盤弧形滑道，510為小腿安全帶，511為小腿儲物箱，512為小腿安全帶插座。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明做進一步說明。
參見圖1，一種助老助殘床椅一體化機器人，包括底盤模塊、座椅支架模塊3和變形座椅模塊。底盤模塊含有四個內外嵌套式爬樓梯車輪1、兩條底盤弧形齒條2，以及底盤座模塊7。座椅支架模塊3包含兩個上弧形滑道31及兩個上弧形齒條4，可動扶手42以及電池313、電機和控制電路板等。變形座椅模塊包含可動靠背5、可動座位57、小腿支撐板 56、靠背儲物箱8以及附屬擋板等。
本發明采用能上下樓梯的底盤模塊、能輔助使用者站立及保持座位水平的座椅支架模塊3和進行床椅轉換的變形座椅模塊。
底盤模塊由4個內外嵌套式爬樓梯車輪1、底盤弧形齒條2、底盤座模塊7組成。變形座椅模塊包含可動靠背5、可動座位57、可翻轉坐墊53、小腿支撐板56四個主要部件以及連接在主要部件上的附件。變形座椅模塊通過可動靠背轉軸35和小腿支撐板弧形滑道37 與座椅支架模塊3相連接；座椅支架模塊3通過軸承與底盤座模塊7相連接；底盤座模塊7 可沿底盤弧形齒條2滑動，座椅支架模塊3可繞其與底盤座模塊7連接軸轉動，兩者配合運動可讓變形座椅模塊在上下樓梯時保持在平地時的姿勢。
內外嵌套式爬樓梯車輪1由主驅動電機112軸經行星齒輪減速器117減速后帶動車輪驅動盤16轉動，橡膠外胎12固定在車輪驅動盤16和輪胎支撐盤17上，并隨車輪驅動盤16轉動；輪胎支撐盤17通過軸承與車輪機殼114相連；爬樓梯減速電機113經爬樓梯齒輪組116減速后驅動旋轉支架15，負重輪支架13與旋轉支架15之間有減震器14，負重輪11通過軸承與負重輪支架13相連；垂直軸減速電機115固定在車輪機殼114上，經垂直軸齒輪111減速后驅動車輪沿垂直軸旋轉；車輪連接器19經垂直軸減震器110連接到垂直軸齒輪111上；測距儀118固定在車輪機殼114上；行星齒輪減速器117放置在旋轉支架 15中部。利用負重輪11承載重量，負重輪11固定在旋轉支架15上，旋轉支架15與橡膠外胎12分別由兩臺電機驅動；旋轉支架15上貼有壓力應變片，用于檢測爬樓梯時負重輪11 受到的壓力；垂直軸齒輪111上有角度傳感器用于檢測垂直軸轉動角度；爬樓梯齒輪組116 上有角度傳感器用于檢測旋轉支架15的轉動角度；車燈18上有超高亮度白光LED做照明， 以及紅色和黃色LED用于剎車和轉向指示。
底盤座模塊7含底盤弧形滑道317，底盤齒條驅動電機以及底盤齒條驅動齒輪組； 內含座椅支架驅動電機311，經座椅支架齒輪312減速后驅動座椅支架3旋轉，座椅支架3 與底盤座模塊7之間通過軸承連接。在底盤弧形滑道317上有光電傳感器用于檢測底盤弧形齒條2的位置，與底盤座單片機和底盤齒條驅動電機組成位置控制閉環系統；有角度傳感器位于座椅支架齒輪312邊緣，通過底盤座單片機與座椅支架驅動電機311組成位置控制閉環系統。
座椅支架模塊3外殼內含電池313、可動靠背旋轉電機314、上弧形齒條驅動電機 315及其配套齒輪組和該模塊的控制電路板、控制手柄導線彈性絞盤、控制手柄插槽316、 座椅支架儲物盒；34、充電座門33。上弧形滑道31固定在座椅支架3上，小腿支撐板弧形滑道37上側或下側帶有齒。左右兩部分依靠腳踏板32、座椅支架連接桿和可動靠背轉軸35 連接。
上弧形齒條4外形為圓弧形金屬板，金屬齒條外徑一側分布有齒，與上弧形齒條驅動齒輪組嚙合。齒條頂端有扶手驅動電機41，經齒輪減速后驅動可動扶手42旋轉，可動扶手42末端帶有控制手柄插槽316 ；上身安全帶43固定于扶手驅動電機41上。
可動靠背轉軸35固定在上弧形滑道31上，可動靠背5、可動座位57和可翻轉坐墊 53分別通過軸承與可動靠背轉軸35連接。翻轉坐墊電機固定在可動座位57上，通過齒輪減速驅動可翻轉坐墊53繞可動靠背轉軸35轉動。有角度傳感器固定在可動靠背轉軸35 上用于檢測可動靠背5旋轉角度。有位置傳感器固定在可動靠背轉軸35上用于檢測可翻轉坐墊53的位置狀態。
靠背儲物箱8兩側有靠背儲物箱蓋87，支撐輪軸86通過軸承固定在儲物箱上，兩個支撐輪84與支撐輪齒輪83相連并固定在支撐輪軸86上，絞盤85固定在支撐輪軸86上。 支撐輪驅動電機82固定在靠背儲物箱內壁上，通過齒輪減速驅動支撐輪84旋轉。連接帶 81中含有導線，一端固定在絞盤85上，另一端固定在可動靠背5上?？勘硟ξ锵?與可動靠背5連接的鉸鏈上有二個限位開關用于檢測靠背儲物箱8到達的位置。
小腿儲物箱511固定在左右兩塊小腿擋板55上，小腿安全帶510固定在右側擋板上，小腿安全帶插座固定在左側擋板上，左右順序也可以顛倒。小腿擋板陽由彈性鉸鏈與小腿支撐板56相連。
控制手柄搖桿61位于操縱面板62上。操縱面板62上有顯示屏66、鍵盤67。操縱面板62位于握柄63頂端。手柄插頭65位于握柄63下端。采用有線控制時引線64位于握柄下后方，或者控制手柄6含有充電電池，當手柄插頭65插入座椅支架模塊3或可動扶手42上的插座時給充電電池充電，采用無線通信方式控制機器人主體。
參見圖10，上樓梯時乘坐者面向臺階，車輪依靠測距儀118探測臺階距離，調整車輪狀態，讓前面兩個車輪同時接觸臺階邊緣。輪胎受壓凹陷后內部負重輪支架13旋轉，讓負重輪11以凹陷處為支點抬升車輪。底盤座模塊7向前滑動，讓機器人重心前移并保持座椅水平，提高爬樓梯時的穩定性與舒適性。爬樓梯結束時底盤座模塊7向后滑動，機器人恢復到平地行駛姿態。下樓梯時乘坐者背向臺階，底盤座模塊7向后滑動，讓機器人重心后移并保持座椅水平，兩個前輪滾過臺階邊緣時負重輪支架13上的壓力傳感器檢測到壓力下降，負重輪支架13逆時針旋轉讓上面的負重輪11以輪胎后緣凹陷處為支點逐漸放下輪胎。 下樓梯結束時底盤座模塊7向前滑動，機器人恢復到平地行駛狀態。
參見圖5，機器人由行走模式變為床模式時，小腿支撐板56沿上弧形齒條內側的小腿支撐板弧形滑道37向上滑動將可動座位57與小腿支撐板56拉平，可動靠背5旋轉到與可動座位57組成平面的位置，同時靠背儲物箱8放下以支撐可動靠背5，向兩側展開頭部擋板51、腰部擋板52、大腿擋板54、小腿擋板55，放平腰部擋片59，變形座椅模塊展開成床。結合底盤座模塊7沿底盤弧形齒條2滑動、座椅支架模塊3繞底盤座模塊7轉動可保持床面水平。
在平地行走時變形座椅模塊保持座椅模式，使用者坐在座椅上，手握控制手柄6 控制機器人轉向、運動速度。機器人前進速度為0并且讓4個車輪與地面的接觸點切線在同一圓周上時機器人可實現原地旋轉。緊急減速時為保證機器人穩定性以及使用者舒適性， 根據座椅支架模塊3內加速度傳感器信號自動調整座椅姿態以適應加速度改變。
參見圖8，上弧形齒條4在上弧形齒條驅動電機315驅動下從上弧形滑道31內滑出，末端的可動扶手42會托住使用者腋下將其扶起，上弧形齒條4能同時完成抬升高度與前送兩個動作，V型可動扶手42逆時針旋轉防止使用者滑脫，最終使用者會站立在腳踏板 32上?？刂剖直?通過彈性自卷曲導線與座椅支架模塊3內的控制電路板相連，座椅支架模塊3上有多個控制手柄插座316，可動扶手42末端也有控制手柄插座316，使用者可以根據輪椅工作模式和自己的喜好將控制手柄6插在不同的插座中，也可以用手握住控制手柄 6而不將其插在插座中。
本發明可動座位57內側含有可翻轉坐墊53，平時可翻轉坐墊53與可動座位57融合成完整的座位，使用者需要使用座便器時，先將機器人行駛到座便器位置，由輔助站立裝置將使用者扶起，可翻轉坐墊翻轉并嵌入可動靠背5的凹槽內，使用者解開褲子后輔助站立裝置讓其重新坐在座位上，以便使用座便器。
本發明車輪上帶有測距儀118，負重輪支架13帶有壓力傳感器，能根據臺階高度、 車輪與臺階相對位置關系自動調整負重輪11和車輪的旋轉速度，具有適應各種尺寸臺階的能力。機器人根據分布在座椅支架模塊3內的傾角傳感器和加速度傳感器信號，控制底盤座模塊7沿底盤弧形齒條2滑動，結合座椅支架模塊3的旋轉，爬樓梯時能保持座位水平，防止機器人向前后傾倒，平地行駛時能改變座椅位姿及腳踏板32距地面高度，給使用者帶來舒適安全的感受。
按照以上方案實施就能達到本發明的目的。
以上僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，或將本發明的一部分內容用于其他產品上，這些都屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種助老助殘床椅一體化機器人，包括內外嵌套式爬樓梯車輪(1)、爬樓梯減速電機(113)、車輪機殼(114)、爬樓梯齒輪組(116)、橡膠外胎(12)、可動靠背轉軸(35)；其特征在于內外嵌套式爬樓梯車輪(1)固定在兩條底盤弧形齒條( 上；底盤座模塊(7)連接著座椅支架模塊( 并能沿底盤弧形齒條( 滑動；座椅支架模塊( 上固定有兩個上弧形滑道(31)，可動靠背( 與可動座位(57)通過鉸鏈與座椅支架模塊C3)相連；控制手柄(6)可以插在座椅支架模塊(3)以及可動扶手0 上的插槽中；小腿支撐板(56)通過鉸鏈與可動座位(57)相連，可沿上弧形滑道(31)內側的小腿支撐板弧形滑道(37)滑動； 頭部擋板(51)和腰部擋板(5 由彈性鉸鏈與可動靠背( 相連；大腿擋板(54)由彈性鉸鏈與可動座位(57)相連；腰部擋片(59) —端連接在大腿擋板(54)上；小腿擋板(55)由彈性鉸鏈與小腿支撐板(56)相連；各擋板都以左右對稱形式成對安裝在相關單元兩側；靠背儲物箱⑶由鉸鏈固定在可動靠背(5)上；上弧形齒條⑷在上弧形滑道(31)內滑動；可動扶手0 在扶手驅動電機Gl)的驅動下繞上弧形齒條(4)末端轉動；腳踏板(3 固定在兩個上弧形滑道(31)之間。
2.根據權利要求1所述助老助殘床椅一體化機器人，其特征在于所述的內外嵌套式爬樓梯車輪(1)，通過主驅動電機(11 軸經行星齒輪減速器(117)減速后帶動車輪驅動盤 (16)而轉動；橡膠外胎(1 固定在車輪驅動盤(16)和輪胎支撐盤(17)上，并隨車輪驅動盤(16)轉動；輪胎支撐盤(17)通過軸承與車輪機殼(114)相連；爬樓梯減速電機(113)經爬樓梯齒輪組(116)減速后驅動旋轉支架(15)，負重輪支架(1 與旋轉支架(1 之間有減震器(14)，負重輪(11)通過軸承與負重輪支架(1 相連。
3.根據權利要求1或2所述助老助殘床椅一體化機器人，其特征在于所述的車輪機殼(114)上固定有垂直軸減速電機(115)，垂直軸減速電機(11 經垂直軸齒輪(111)減速后驅動車輪沿垂直軸旋轉；車輪連接器(19)經垂直軸減震器(110)連接到垂直軸齒輪 (111)上；測距儀(118)固定在車輪機殼(114)上；行星齒輪減速器(117)放置在旋轉支架 (15)中部；橡膠外胎利用負重輪(11)承載重量，負重輪固定在旋轉支架(1 上，旋轉支架與橡膠外胎分別由兩臺電機驅動；旋轉支架(1 上貼有壓力應變片，用于檢測爬樓梯時負重輪受到的壓力。
4.根據權利要求1或3所述助老助殘床椅一體化機器人，其特征在于所述的垂直軸齒輪(111)上有角度傳感器用于檢測垂直軸轉動角度；爬樓梯齒輪組(116)上有角度傳感器用于檢測旋轉支架(15)的轉動角度；車燈(18)上有照明燈，以及用于剎車和轉向指示燈。
5.根據權利要求1所述助老助殘床椅一體化機器人，其特征在于所述的底盤座模塊 (7)內設有底盤弧形滑道(317)，底盤齒條驅動電機以及底盤齒條驅動齒輪組(39)；座椅支架驅動電機(311)，經座椅支架齒輪(31 減速后驅動座椅支架模塊C3)旋轉，底盤座模塊 (7)通過與軸承與座椅支架模塊C3)連接；底盤弧形滑道(317)上有光電傳感器用于檢測底盤弧形齒條O)的位置，與底盤座單片機和底盤齒條驅動電機組成位置控制閉環系統； 有角度傳感器分布于座椅支架齒輪(31 邊緣。
6.根據權利要求1所述助老助殘床椅一體化機器人，其特征在于所述座椅支架模塊 (3)，其外殼內含電池(313)，可動靠背旋轉電機(314)，上弧形齒條驅動電機(315)及其配套齒輪組；上弧形滑道(31)固定在座椅支架模塊C3)上，小腿支撐板弧形滑道(37)上側或下側帶有齒；左右兩部分依靠腳踏板(32)、座椅支架連接桿(36)和可動靠背轉軸(35)連接。
7.根據權利要求1所述助老助殘床椅一體化機器人，其特征在于可動靠背旋轉電機 (314)在一側模塊中，模塊外殼上側分布有多個控制手柄插槽(316)，充電導線彈性絞盤以及控制手柄導線彈性絞盤固定于模塊上側；模塊控制電路板為主控單元，含有中央控制電路、自動充電電路以及傾角傳感器和加速度傳感器。
8.根據權利要求1所述助老助殘床椅一體化機器人，其特征在于所述上弧形齒條(4) 的外形為圓弧形金屬板，金屬齒條外徑一側分布有齒，與上弧形齒條驅動齒輪組嚙合；齒條頂端有扶手驅動電機(41)，經齒輪減速后驅動可動扶手0 旋轉，可動扶手末端帶有控制手柄插槽(316)；上身安全帶03)固定于扶手驅動電機Gl)上。
9.根據權利要求6所述助老助殘床椅一體化機器人，其特征在于所述可動靠背轉軸 (35)固定在上弧形滑道(31)上；可動靠背( 通過軸承與可動靠背轉軸(3 連接，可動座位(57)通過軸承與可動靠背轉軸(3 連接，可翻轉坐墊(5 通過軸承與可動靠背轉軸 (35)連接；翻轉坐墊電機固定在可動座位(57)上，通過齒輪減速驅動可翻轉坐墊(53)繞可動靠背轉軸(3 轉動。
10.根據權利要求1所述助老助殘床椅一體化機器人，其特征在于所述靠背儲物箱 (8)兩側都有靠背儲物箱蓋(87)；支撐輪軸(86)通過軸承固定在儲物箱上，兩個支撐輪 (84)與支撐輪齒輪(8 相連并固定在支撐輪軸(86)上，絞盤(8 固定在支撐輪軸(86) 上；支撐輪驅動電機(8 固定在靠背儲物箱內壁上，通過齒輪減速驅動支撐輪(84)旋轉； 連接帶(81)中含有導線，一端固定在絞盤(邪)上，另一端固定在可動靠背( 上；靠背儲物箱(8)與可動靠背( 連接的鉸鏈上設有2個限位開關；小腿擋板(5 固定有小腿儲物箱(511)，小腿安全帶(510)和小腿安全帶插座(512)固定在小腿擋板(55)上，小腿擋板 (55)通過彈性鉸鏈與小腿支撐板(56)相連。
全文摘要
一種助老助殘床椅一體化機器人，內外嵌套式爬樓梯車輪固定在兩條底盤弧形齒條上；底盤座模塊連接著座椅支架模塊并能沿底盤弧形齒條滑動；座椅支架模塊上固定有上弧形滑道，可動靠背與可動座位通過鉸鏈與座椅支架模塊相連；控制手柄可以插在座椅支架模塊以及可動扶手上的插槽中；小腿支撐板通過鉸鏈與可動座位相連，可沿上弧形滑道內側的小腿支撐板弧形滑道滑動。將上下樓梯、輔助站立、床椅轉換和輔助上廁所四項功能相結合，遇臺階時輪胎內負重輪以外胎凹陷處為支點抬升車輪，結合機器人各主要模塊的相對運動避免傾倒。上弧形齒條沿上弧形滑道滑出，結合其末端可動扶手轉動扶助使用者站立。各部分展平可變成床，采用有線或無線控制手柄操縱。
文檔編號A61G5/06GK102499828SQ20111035351
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月9日 優先權日2011年11月9日
發明者劉天龍, 劉文華, 曹政才 申請人:北京化工大學