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        一種三腳盤攀爬樓梯的輪椅的研究

        2014-06-10 09:59:51陳少帥陳奎儒馬千里
        2014年50期
        關(guān)鍵詞:爬梯輪組爬樓梯

        陳少帥 陳奎儒 馬千里

        摘要:本文主要介紹一種具有三腳攀爬盤結(jié)構(gòu)的爬樓梯的輪椅,該設(shè)計(jì)行進(jìn)安全性良好,易于操作。

        關(guān)鍵詞:三腳盤;爬樓梯

        1、已有的技術(shù)或背景技術(shù)情況

        國外對爬梯裝置的研究開始的比較早,最早的專利是1892年美國的Bray發(fā)明的爬梯輪椅。此后各國開始紛紛投入研究,美國、英國、德國和日本占主導(dǎo)地位,技術(shù)相對比較成熟,有一些產(chǎn)品已投入市場使用。我國對此類裝置的研究起步較晚,近年來涌現(xiàn)了很多這方面的專利但是實(shí)際投入使用的還很少??偨Y(jié)目前國內(nèi)外現(xiàn)有的爬梯裝置和專利,按爬梯功能實(shí)現(xiàn)的原理主要分為履帶式、輪組式、步行式爬梯裝置。

        (1)履帶式爬梯裝置的原理類似于履帶裝甲運(yùn)兵車或坦克,其原理簡單,技術(shù)也比較成熟。履帶式結(jié)構(gòu)傳動效率比較高,行走時重心波動很小,運(yùn)動很平穩(wěn),在一些不規(guī)則的樓梯上也能使用。

        (2)輪組式爬樓梯按輪組中使用小輪的個數(shù)可分為兩輪組式,三輪組式以及四輪組式。在平地上行走時,各小輪自轉(zhuǎn),而爬樓梯時,各小輪一起公轉(zhuǎn),從而實(shí)現(xiàn)爬樓梯的功能。

        (3)步行式早期的爬樓梯裝置一般都采用步行式,其爬樓梯執(zhí)行機(jī)構(gòu)由鉸鏈桿機(jī)構(gòu)組成。上樓梯時,先將負(fù)重抬高,再水平向前移動,如此重復(fù)這兩個過程直至爬完一段樓梯。步行式爬梯裝置模仿人類爬樓梯的動作,外觀可視為足式機(jī)器人,采用多條機(jī)械腿交替升降,支撐座椅爬樓的原理。

        2、發(fā)明創(chuàng)造目的

        現(xiàn)階段的履帶式輪椅存在很多的不足之處:重量大,運(yùn)動不夠靈活、爬樓梯時在樓梯邊緣造成巨大的壓力,對樓梯有一定的損害。而且平地使用所受阻力較大,而且轉(zhuǎn)彎不方便,這些問題限制了其在日常生活中的正常使用。現(xiàn)階段的輪組式爬梯裝置也有很多弊端,單輪組式結(jié)果穩(wěn)定性較差,在爬樓梯過程中需要有人協(xié)助才能保證重心的穩(wěn)定,而雙輪組式雖能實(shí)現(xiàn)自主爬梯,但由于體積龐大且偏重,影響了它的使用范圍,難以在普通住宅樓上使用。步行式爬梯裝置使用時它對控制的要求很高,操作比較復(fù)雜,在平地行走時動作幅度不大,動作緩慢。綜上各種問題,要研制出一種重心穩(wěn)定,體積較小,靈活方便,能自主爬樓的多功能爬梯輪椅。

        3、發(fā)明創(chuàng)造的內(nèi)容

        我發(fā)明的是一種三腳盤攀爬式樓梯。在攀爬過程中,輪椅始終保持水平,這樣穩(wěn)定性高,安全性能良好。具體如下:輪椅上有一支架,支架上有一軸,軸上安裝一組合式攀臂,攀爬臂上有多個可伸縮桿,通過轉(zhuǎn)動與伸縮來實(shí)現(xiàn)輪椅的攀爬樓梯。

        4、說明書附圖及附圖的簡要說明

        1為三角支架。起固定支撐軸的作用。2為調(diào)節(jié)伸縮桿,在陀螺儀的配合作用下,通過伸縮使輪椅在攀爬樓梯時始終保持水平。3為轉(zhuǎn)動攀爬臂,能夠轉(zhuǎn)動角度來配合輪椅水平攀爬,而且伸縮攀爬臂內(nèi)有滑槽,可使攀爬柄在控制下滑動,更好的配合攀爬。4為伸縮攀爬臂。5為攀爬柄。使其固定在轉(zhuǎn)動攀爬臂上。6為三角盤。7為驅(qū)動軸。8為伸縮腳撐。(三個)9為支架桿,使更好地固定腳撐。攀爬過程具體如下:如圖三角盤俯視圖,三個腳撐呈等邊三角形分布。攀爬時,a腳在上面的臺階面上,b腳和c腳在下面的臺階面上。首先,b腳和c腳收縮,以a腳為中心順時針旋轉(zhuǎn)120°。這時a腳和b腳同在一個臺階面上,c腳在更上面的臺階上,然后,b腳和c腳伸長使其支撐在臺階上。其他三角盤一樣。于是輪椅就上了一個臺階。下一步除須逆時針旋轉(zhuǎn)120°外,其他一樣。與此同時攀爬臂其余部分和調(diào)節(jié)桿來保持輪椅始終水平。

        5、實(shí)施例

        陀螺儀保持輪椅攀爬過程中水平。紅外線傳感器定位臺階位置,使組合式攀爬臂更好的準(zhǔn)確的行走。傾斜傳感器使調(diào)節(jié)伸縮桿發(fā)揮作用。

        這些作為控制裝置(單片機(jī))的數(shù)據(jù)發(fā)出指令向驅(qū)動裝置,實(shí)現(xiàn)驅(qū)動。

        這種輪椅除了攀爬樓梯外,還可通過伸縮攀爬臂與腳撐來升高輪椅,實(shí)現(xiàn)拿高處的東西和在積水深的地方行走等用處。

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