一种水平姿态智能爬梯轮椅及旋转爬楼方法
一种水平姿态智能爬梯轮椅及旋转爬楼方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种水平姿态爬梯轮椅及爬旋转楼梯的方法，属于间歇步进式爬梯轮椅技术领域。
【背景技术】
[0002]轮椅是残疾人、老年人不可或缺的代步工具。在平地或者坡度较小的情况下使用的轮椅技术已经很成熟，可是在楼梯情况下，比如现在六层以下的多层建筑没有电梯，有些公共场所没有残疾人通道，别墅为了美观设计了旋转楼梯，使用的轮椅技术有待提高，尤其是爬旋转楼梯的轮椅技术更是欠缺。履带式爬楼轮椅无法实现从斜面到平面的姿态平稳转换并且爬楼时损坏楼梯，运动过程阻力矩较大，换向过程实现困难。行星轮式爬楼轮椅爬楼时运动起伏大，保持水平姿态的机构和控制系统复杂，稳定性差。因此，一种保持高稳定性水平姿态智能检测楼梯进而爬楼(包括旋转楼梯)的轮椅，是一种亟待解决的课题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供高稳定性水平姿态、平地走迅速、智能检测楼梯进而爬楼(包括旋转楼梯)的水平姿态智能爬梯轮椅及爬旋转楼梯方法。
[0004]为了达到上述目的，本发明提供了一种水平姿态智能爬梯轮椅，其特征在于，包括上板、转接板和下板，上板固定连接座椅，所述的座椅的下侧设有后轮，座椅通过前腿升降机构连接前腿，前腿上设有前轮，所述的前腿升降机构可使前腿升至水平姿态，上板下侧固定有四个可升降的外腿，上板与转接板通过转向轴连接并可通过转向轴实现相对转动，转接板与下板通过丝杠连接并可通过丝杠实现相对直线运动，下板下侧固定有四个可升降的内腿，内腿位于外腿的内侧。
[0005]优选地，所述的前腿和后腿皆包括中空本体，所述的中空本体内设有伸缩杆。
[0006]更优选地，所述的伸缩杆为伺服电动推杆。
[0007]优选地，所述的四个内腿中的两个位于前面，两个位于后面，所述的四个外腿中的两个位于前面，两个位于后面，位于前面的两个内腿和位于前面的两个外腿的底部设有超声波传感器。
[0008]优选地，所述的后轮由电机驱动。
[0009]本发明还提供了一种爬楼方法，其特征在于，采用上述的水平姿态智能爬梯轮椅，具体步骤包括:
[0010]第一步、电机驱动上述的水平姿态智能爬梯轮椅的后轮向楼梯行驶，行驶过程中超声波传感器检测位于前面的两个外腿到第一阶楼梯的距离L1;
[0011]第二步、当L1等于指定距离L/时，后轮停止，同时四个外腿升高，使后轮悬空，接着两个前轮利用前腿升降机构升高至水平姿态；
[0012]第三步、开始爬楼:伸长四个外腿，使四个内腿悬空，四个内腿与所连接的下板通过丝杠相对于转接板向前移动，使位于前面的两个内腿位于一个台阶上，伸长四个内腿，收缩四个外腿使其悬空，四个外腿与所连接的上板通过丝杠相对于下板向前移动，使位于前面的两个外腿位于另一个台阶上，重复爬楼步骤，此过程中超声波传感器检测位于前面的两个外腿到前方楼梯的距离L2或位于前面的两个内腿到前方楼梯的距离L3;
[0013]第四步、当LjP L 3中较小的值大于2米时，证明已到达楼梯顶并且接下来没有爬楼任务，是单段楼梯，收缩四个外腿和四个内腿到达平地上方，使后轮着地，利用前腿升降机构使两个前轮着地，电机驱动后轮向前行驶；当M5P L3中较小的值大于两个台阶长度并且小于2米时，证明到了楼梯顶并且接下来还有爬楼任务，是两段楼梯，收缩四个外腿和四个内腿到达平地上方，使后轮着地，依靠两后轮使水平姿态智能爬梯轮椅旋转90度，前进一定距离，再次依靠两后轮使水平姿态智能爬梯轮椅旋转90度，所述的转动方向与前次转动相同，进入第一步。
[0014]本发明还提供了一种旋转爬楼的方法，其特征在于，采用上述的水平姿态智能爬梯轮椅，具体步骤包括:
[0015]第一步、上述的水平姿态智能爬梯轮椅处于第一阶台阶前，上板和下板都垂直于第一阶台阶竖直面；电机驱动后轮向楼梯行驶，行驶过程中超声波传感器检测位于前面的两个外腿到第一阶楼梯的距离I^iL1等于指定距离L/时，后轮停止，伸长四个外腿升高，使后轮悬空，接着两个前轮利用前腿升降机构升高至水平姿态
[0016]第二步、伸长四个外腿，使四个内腿悬空，通过转向轴使下板相对于上板顺时针旋转角度Θ，通过丝杠使下板相对于上板前移，使位于前面的两个内腿位于第一阶台阶上，伸长四个内腿，收缩四个外腿，使四个外腿悬空；
[0017]第三步:通过丝杠使上板相对于下板前移，通过转向轴使上板相对于下板顺时针旋转角度2 Θ，使前面两个外腿到达一阶台阶上，伸长四个外腿，收缩四个内腿，使四个内腿悬空；通过转向轴使下板相对于上板顺时针旋转角度2 Θ，通过丝杠使得下板相对于上板前移，使位于前面的两个内腿位于另一阶台阶上，伸长四个内腿，收缩四个外腿，使四个外腿悬空；
[0018]第四步:重复进行第三步，此过程中超声波传感器检测位于前面的两个外腿到前方楼梯的距离L2或位于前面的两个内腿到前方楼梯的距离L3;当L 2和1^中较小的值大于2米时，收缩四个外腿和四个内腿到达平底上方，使后轮着地，利用前腿升降机构使两个前轮着地，电机驱动后轮向前行驶。
[0019]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
[0020]平地行驶速度可快可慢，可以爬楼，真正实现了“两栖”功能，能实现稳定的水平姿态爬楼，又能升高高度，方便残疾人和老年人够取高处的物品，还可以利用本发明的旋转机构爬旋转楼梯。而且本发明只需在普通轮椅基础上加以改动，经济、节省资源。
【附图说明】
[0021]图1为本发明提供的一种水平姿态智能爬梯轮椅的轴测图；
[0022]图2为水平姿态智能爬梯轮椅的正视图；
[0023]图3为水平姿态智能爬梯轮椅的侧视图；
[0024]图4A-4L为水平姿态智能爬梯轮椅的爬旋转楼梯示意图；
[0025]图5A-5L为水平姿态智能爬梯轮椅的爬旋转楼梯俯视图(与图4A-4L对应)；
[0026]标号说明:
[0027]I座椅2后轮3转向轴4上板5丝杠6下板7外腿8内腿9伸缩杆10前腿11楼梯12前轮13光电开关14超声波传感器15控制柜16前腿升降机构17转接板
【具体实施方式】
[0028]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0029]实施例
[0030]如图1所示，本发明的水平姿态智能爬梯轮椅，包括上板4、转接板17和下板6，上板4固定连接座椅1，所述的座椅I的下侧设有后轮2，座椅I通过前腿升降机构16连接前腿10，如图2所示，前腿10上设有前轮12，所述的前腿升降机构16可使前腿10升至水平姿态，上板4下侧固定有四个可升降的外腿7，如图3所示，上板4与转接板17通过转向轴3连接并可通过转向轴3实现相对转动，转接板17与下板6通过丝杠5连接并可通过丝杠5实现相对直线运动，下板6下侧固定有四个可升降的内腿8，内腿8位于外腿7的内侧。所述的前腿10和后腿7皆包括中空本体，所述的中空本体内设有伸缩杆9。所述的伸缩杆9为伺服电动推杆。所述的四个内腿8中的两个位于前面，两个位于后面，所述的四个外腿7中的两个位于前面，两个位于后面，位于前面的两个内腿8和位于前面的两个外腿7的底部设有超声波传感器14。所述的后轮2由电机驱动。所述的前腿升降机构16、电机、丝杠5、转向轴3和伺服电动推杆皆由控制柜15控制，控制柜15具有光电开关13，所述的光电开关13为控制柜15的电源开关。
[0031]本发明还提供了应用上述的水平姿态智能爬梯轮椅爬楼的方法，具体为:
[0032]第一步、电机驱动上述的水平姿态智能爬梯轮椅的后轮2向楼梯行驶，行驶过程中超声波传感器检测位于前面的两个外腿7到第一阶楼梯的距离L1;
[0033]第二步、当L1等于指定距离L /时，后轮2停止，同时四个外腿7升高，使后轮2悬空，接着两个前轮12利用前腿升降机构16升高至水平姿态，这样既使得前轮避免了在爬楼过程中与楼梯接触，又使老年人或残疾人保持一个舒服的姿势上楼；
[0034]第三步、启动爬楼程序，开始爬楼:伸长四个外腿7，使四个内腿8悬空，四个内腿8与所连接的下板6通过丝杠5相对于转接板17向前移动，使位于前面的两个内腿8位于一个台阶上，伸长四个内腿8，收缩四个外腿7使其悬空，四个外腿7与所连接的上板4通过丝杠5相对于下板6向前移动，使位于前面的两个外腿7 位于另一个台阶上，重复爬楼步骤，此过程中超声波传感器检测位于前面的两个外腿7到前方楼梯的距离L2或位于前面的两个内腿8到前方楼梯的距离L3;
[0035]第四步、当LjP L 3中较小的值大于2米时，证明已到达楼梯顶并且接下来没有爬楼任务，是单段楼梯，启动从爬楼到平地走的过渡程序，收缩四个外腿7和四个内腿8到达平地上方，使后轮2着地，利用前腿升降机构16使两个前轮12着地，最后启动平地走行驶程序，电机驱动后轮2向前行驶；当LjP L 3中较小的值大于两个台阶长度并且小于2米时，证明到了楼梯顶并且接下来还有爬楼任务，是两段楼梯，启动从爬楼到平地走的过渡程序，收缩四个外腿7和四个内腿8到达平地上方，使后轮2着地，依靠两后轮2使水平姿态智能爬梯轮椅旋转90度，前进一定距离，再次依靠两后轮2使水平姿态智能爬梯轮椅旋转90度，所述的转动方向与前次转动相同，进入第一步。
[0036]本发明还提供了一种应用上述的水平姿态智能爬梯轮椅的旋转爬楼的方法，具体步骤为:
[0037]第一步、上述的水平姿态智能爬梯轮椅处于第一阶台阶前，上板4和下板6都垂直于第一阶台阶竖直面；电机驱动后轮2向楼梯行驶，行驶过程中超声波传感器检测位于前面的两个外腿7到第一阶楼梯的距离L1;当L i等于指定距离L /时，后轮2停止，伸长四个外腿7升高，使后轮2悬空，接着两个前轮12利用前腿升降机构16升高至水平姿态(图4A、图 5A)；
[0038]第二步、伸长四个外腿7，使四个内腿8悬空(图4B、图5B)，通过转向轴3使下板6相对于上板4顺时针旋转角度Θ (图4C、图5C)，通过丝杠5使下板6相对于上板4前移，使位于前面的两个内腿8位于第一阶台阶上(图4D、图5D)，伸长四个内腿8，收缩四个外腿7，使四个外腿7悬空(图4E、图5E)；
[0039]第三步:通过丝杠5使上板4相对于下板6前移(图4F、图5F)，通过转向轴3使上板4相对于下板6顺时针旋转角度2 Θ，使前面两个外腿7到达一阶台阶上(图4G、图5G)，伸长四个外腿7，收缩四个内腿8，使四个内腿8悬空；通过转向轴3使下板6相对于上板4顺时针旋转角度2 Θ (图4H、图5H)，通过丝杠5使得下板6相对于上板4前移，使位于前面的两个内腿8位于另一阶台阶上，伸长四个内腿8，收缩四个外腿7，使四个外腿7悬空(图41、图51)；
[0040]第四步:重复进行第三步，此过程中超声波传感器检测位于前面的两个外腿7到前方楼梯的距离1^2或位于前面的两个内腿8到前方楼梯的距离L3;当L 2和L3中较小的值大于2米时，启动从爬楼到平地走的过渡程序，收缩四个外腿7和四个内腿8到达平地上方，使后轮2着地，利用前腿升降机构16使两个前轮12着地，电机驱动后轮2向前行驶。
【主权项】
1.一种水平姿态智能爬梯轮椅，其特征在于，包括上板(4)、转接板(17)和下板￠)，上板(4)固定连接座椅(I)，所述的座椅(I)的下侧设有后轮(2)，座椅(I)通过前腿升降机构(16)连接前腿(10)，前腿(10)上设有前轮(12)，所述的前腿升降机构(16)可使前腿(10)升至水平姿态，上板(4)下侧固定有四个可升降的外腿(7)，上板(4)与转接板(17)通过转向轴(3)连接并可通过转向轴(3)实现相对转动，转接板(17)与下板(6)通过丝杠(5)连接并可通过丝杠(5)实现相对直线运动，下板￠)下侧固定有四个可升降的内腿(8)，内腿(8)位于外腿(7)的内侧。
2.如权利要求1所述的水平姿态智能爬梯轮椅，其特征在于，所述的前腿(10)和后腿(7)皆包括中空本体，所述的中空本体内设有伸缩杆(9)。
3.如权利要求2所述的水平姿态智能爬梯轮椅，其特征在于，所述的伸缩杆(9)为伺服电动推杆。
4.如权利要求1所述的水平姿态智能爬梯轮椅，其特征在于，所述的四个内腿(8)中的两个位于前面，两个位于后面，所述的四个外腿(7)中的两个位于前面，两个位于后面，位于前面的两个内腿(8)和位于前面的两个外腿(7)的底部设有超声波传感器(14)。
5.如权利要求1所述的水平姿态智能爬梯轮椅，其特征在于，所述的后轮(2)由电机驱动。
6.一种爬楼方法，其特征在于，采用权利要求1-5中任一项所述的水平姿态智能爬梯轮椅，具体步骤包括: 第一步、电机驱动上述的水平姿态智能爬梯轮椅的后轮(2)向楼梯行驶，行驶过程中超声波传感器检测位于前面的两个外腿(7)到第一阶楼梯的距离L1; 第二步、当L1等于指定距离L/时，后轮⑵停止，同时四个外腿(7)升高，使后轮(2)悬空，接着两个前轮(12)利用前腿升降机构(16)升高至水平姿态； 第三步、开始爬楼:伸长四个外腿⑵，使四个内腿⑶悬空，四个内腿⑶与所连接的下板(6)通过丝杠(5)相对于转接板(17)向前移动，使位于前面的两个内腿⑶位于一个台阶上，伸长四个内腿(8)，收缩四个外腿(7)使其悬空，四个外腿(7)与所连接的上板(4)通过丝杠(5)相对于下板(6)向前移动，使位于前面的两个外腿(7)位于另一个台阶上，重复爬楼步骤，此过程中超声波传感器检测位于前面的两个外腿(7)到前方楼梯的距离1^2或位于前面的两个内腿(8)到前方楼梯的距离L3; 第四步、当1^中较小的值大于2米时，证明已到达楼梯顶并且接下来没有爬楼任务，是单段楼梯，收缩四个外腿⑵和四个内腿⑶到达平地上方，使后轮(2)着地，利用前腿升降机构(16)使两个前轮(12)着地，电机驱动后轮⑵向前行驶；当LjP L 3中较小的值大于两个台阶长度并且小于2米时，证明到了楼梯顶并且接下来还有爬楼任务，是两段楼梯，收缩四个外腿7和四个内腿8到达平地上方，使后轮2着地，依靠两后轮2使水平姿态智能爬梯轮椅旋转90度，前进一定距离，再次依靠两后轮2使水平姿态智能爬梯轮椅旋转90度，所述的转动方向与前次转动相同，进入第一步。
7.一种旋转爬楼的方法，其特征在于，采用权利要求1-5中任一项所述的水平姿态智能爬梯轮椅，具体步骤包括: 第一步、上述的水平姿态智能爬梯轮椅处于第一阶台阶前，上板(4)和下板(6)都垂直于第一阶台阶竖直面；电机驱动后轮(2)向楼梯行驶，行驶过程中超声波传感器检测位于前面的两个外腿(7)到第一阶楼梯的距离L1^L1等于指定距离L/时，后轮(2)停止，伸长四个外腿(7)升高，使后轮(2)悬空，接着两个前轮(12)利用前腿升降机构(16)升高至水平姿态； 第二步、伸长四个外腿(7)，使四个内腿⑶悬空，通过转向轴(3)使下板(6)相对于上板(4)顺时针旋转角度Θ，通过丝杠(5)使下板(6)相对于上板(4)前移，使位于前面的两个内腿⑶位于第一阶台阶上，伸长四个内腿(8)，收缩四个外腿(7)，使四个外腿(7)悬空； 第三步:通过丝杠(5)使上板(4)相对于下板(6)前移，通过转向轴(3)使上板(4)相对于下板(6)顺时针旋转角度2 Θ，使前面两个外腿(7)到达一阶台阶上，伸长四个外腿(7)，收缩四个内腿(8)，使四个内腿⑶悬空；通过转向轴(3)使下板(6)相对于上板(4)顺时针旋转角度2 Θ，通过丝杠(5)使得下板(6)相对于上板(4)前移，使位于前面的两个内腿(8)位于另一阶台阶上，伸长四个内腿(8)，收缩四个外腿(7)，使四个外腿(7)悬空； 第四步:重复进行第三步，此过程中超声波传感器检测位于前面的两个外腿(7)到前方楼梯的距离1^2或位于前面的两个内腿(8)到前方楼梯的距离L 3;当L 2和L 3中较小的值大于2米时，收缩四个外腿(7)和四个内腿(8)到达平地上方，使后轮(2)着地，利用前腿升降机构(16)使两个前轮(12)着地，电机驱动后轮(2)向前行驶。
【专利摘要】本发明提供了一种水平姿态智能爬梯轮椅及旋转爬楼方法。所述的水平姿态智能爬梯轮椅，其特征在于，包括上板、转接板和下板，上板固定连接座椅，所述的座椅的下侧设有后轮，座椅通过前腿升降机构连接前腿，前腿上设有前轮，所述的前腿升降机构可使前腿升至水平姿态，上板下侧固定有四个可升降的外腿，上板与转接板通过转向轴连接并可通过转向轴实现相对转动，转接板与下板通过丝杠连接并可通过丝杠实现相对直线运动，下板下侧固定有四个可升降的内腿，内腿位于外腿的内侧。本发明平地行驶速度可快可慢，可以爬楼，真正实现了“两栖”功能。
【IPC分类】A61G5-06, A61G5-10
【公开号】CN104814842
【申请号】CN201510192023
【发明人】孙书行, 周其洪, 袁晨旺, 孙海真, 余勇平, 朱庆云, 陶程杰, 吴爱冬
【申请人】东华大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月21日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种水平姿态爬梯轮椅及爬旋转楼梯的方法，属于间歇步进式爬梯轮椅技术领域。
【背景技术】
[0002]轮椅是残疾人、老年人不可或缺的代步工具。在平地或者坡度较小的情况下使用的轮椅技术已经很成熟，可是在楼梯情况下，比如现在六层以下的多层建筑没有电梯，有些公共场所没有残疾人通道，别墅为了美观设计了旋转楼梯，使用的轮椅技术有待提高，尤其是爬旋转楼梯的轮椅技术更是欠缺。履带式爬楼轮椅无法实现从斜面到平面的姿态平稳转换并且爬楼时损坏楼梯，运动过程阻力矩较大，换向过程实现困难。行星轮式爬楼轮椅爬楼时运动起伏大，保持水平姿态的机构和控制系统复杂，稳定性差。因此，一种保持高稳定性水平姿态智能检测楼梯进而爬楼(包括旋转楼梯)的轮椅，是一种亟待解决的课题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供高稳定性水平姿态、平地走迅速、智能检测楼梯进而爬楼(包括旋转楼梯)的水平姿态智能爬梯轮椅及爬旋转楼梯方法。
[0004]为了达到上述目的，本发明提供了一种水平姿态智能爬梯轮椅，其特征在于，包括上板、转接板和下板，上板固定连接座椅，所述的座椅的下侧设有后轮，座椅通过前腿升降机构连接前腿，前腿上设有前轮，所述的前腿升降机构可使前腿升至水平姿态，上板下侧固定有四个可升降的外腿，上板与转接板通过转向轴连接并可通过转向轴实现相对转动，转接板与下板通过丝杠连接并可通过丝杠实现相对直线运动，下板下侧固定有四个可升降的内腿，内腿位于外腿的内侧。
[0005]优选地，所述的前腿和后腿皆包括中空本体，所述的中空本体内设有伸缩杆。
[0006]更优选地，所述的伸缩杆为伺服电动推杆。
[0007]优选地，所述的四个内腿中的两个位于前面，两个位于后面，所述的四个外腿中的两个位于前面，两个位于后面，位于前面的两个内腿和位于前面的两个外腿的底部设有超声波传感器。
[0008]优选地，所述的后轮由电机驱动。
[0009]本发明还提供了一种爬楼方法，其特征在于，采用上述的水平姿态智能爬梯轮椅，具体步骤包括:
[0010]第一步、电机驱动上述的水平姿态智能爬梯轮椅的后轮向楼梯行驶，行驶过程中超声波传感器检测位于前面的两个外腿到第一阶楼梯的距离L1;
[0011]第二步、当L1等于指定距离L/时，后轮停止，同时四个外腿升高，使后轮悬空，接着两个前轮利用前腿升降机构升高至水平姿态；
[0012]第三步、开始爬楼:伸长四个外腿，使四个内腿悬空，四个内腿与所连接的下板通过丝杠相对于转接板向前移动，使位于前面的两个内腿位于一个台阶上，伸长四个内腿，收缩四个外腿使其悬空，四个外腿与所连接的上板通过丝杠相对于下板向前移动，使位于前面的两个外腿位于另一个台阶上，重复爬楼步骤，此过程中超声波传感器检测位于前面的两个外腿到前方楼梯的距离L2或位于前面的两个内腿到前方楼梯的距离L3;
[0013]第四步、当LjP L 3中较小的值大于2米时，证明已到达楼梯顶并且接下来没有爬楼任务，是单段楼梯，收缩四个外腿和四个内腿到达平地上方，使后轮着地，利用前腿升降机构使两个前轮着地，电机驱动后轮向前行驶；当M5P L3中较小的值大于两个台阶长度并且小于2米时，证明到了楼梯顶并且接下来还有爬楼任务，是两段楼梯，收缩四个外腿和四个内腿到达平地上方，使后轮着地，依靠两后轮使水平姿态智能爬梯轮椅旋转90度，前进一定距离，再次依靠两后轮使水平姿态智能爬梯轮椅旋转90度，所述的转动方向与前次转动相同，进入第一步。
[0014]本发明还提供了一种旋转爬楼的方法，其特征在于，采用上述的水平姿态智能爬梯轮椅，具体步骤包括:
[0015]第一步、上述的水平姿态智能爬梯轮椅处于第一阶台阶前，上板和下板都垂直于第一阶台阶竖直面；电机驱动后轮向楼梯行驶，行驶过程中超声波传感器检测位于前面的两个外腿到第一阶楼梯的距离I^iL1等于指定距离L/时，后轮停止，伸长四个外腿升高，使后轮悬空，接着两个前轮利用前腿升降机构升高至水平姿态
[0016]第二步、伸长四个外腿，使四个内腿悬空，通过转向轴使下板相对于上板顺时针旋转角度Θ，通过丝杠使下板相对于上板前移，使位于前面的两个内腿位于第一阶台阶上，伸长四个内腿，收缩四个外腿，使四个外腿悬空；
[0017]第三步:通过丝杠使上板相对于下板前移，通过转向轴使上板相对于下板顺时针旋转角度2 Θ，使前面两个外腿到达一阶台阶上，伸长四个外腿，收缩四个内腿，使四个内腿悬空；通过转向轴使下板相对于上板顺时针旋转角度2 Θ，通过丝杠使得下板相对于上板前移，使位于前面的两个内腿位于另一阶台阶上，伸长四个内腿，收缩四个外腿，使四个外腿悬空；
[0018]第四步:重复进行第三步，此过程中超声波传感器检测位于前面的两个外腿到前方楼梯的距离L2或位于前面的两个内腿到前方楼梯的距离L3;当L 2和1^中较小的值大于2米时，收缩四个外腿和四个内腿到达平底上方，使后轮着地，利用前腿升降机构使两个前轮着地，电机驱动后轮向前行驶。
[0019]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
[0020]平地行驶速度可快可慢，可以爬楼，真正实现了“两栖”功能，能实现稳定的水平姿态爬楼，又能升高高度，方便残疾人和老年人够取高处的物品，还可以利用本发明的旋转机构爬旋转楼梯。而且本发明只需在普通轮椅基础上加以改动，经济、节省资源。
【附图说明】
[0021]图1为本发明提供的一种水平姿态智能爬梯轮椅的轴测图；
[0022]图2为水平姿态智能爬梯轮椅的正视图；
[0023]图3为水平姿态智能爬梯轮椅的侧视图；
[0024]图4A-4L为水平姿态智能爬梯轮椅的爬旋转楼梯示意图；
[0025]图5A-5L为水平姿态智能爬梯轮椅的爬旋转楼梯俯视图(与图4A-4L对应)；
[0026]标号说明:
[0027]I座椅2后轮3转向轴4上板5丝杠6下板7外腿8内腿9伸缩杆10前腿11楼梯12前轮13光电开关14超声波传感器15控制柜16前腿升降机构17转接板
【具体实施方式】
[0028]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0029]实施例
[0030]如图1所示，本发明的水平姿态智能爬梯轮椅，包括上板4、转接板17和下板6，上板4固定连接座椅1，所述的座椅I的下侧设有后轮2，座椅I通过前腿升降机构16连接前腿10，如图2所示，前腿10上设有前轮12，所述的前腿升降机构16可使前腿10升至水平姿态，上板4下侧固定有四个可升降的外腿7，如图3所示，上板4与转接板17通过转向轴3连接并可通过转向轴3实现相对转动，转接板17与下板6通过丝杠5连接并可通过丝杠5实现相对直线运动，下板6下侧固定有四个可升降的内腿8，内腿8位于外腿7的内侧。所述的前腿10和后腿7皆包括中空本体，所述的中空本体内设有伸缩杆9。所述的伸缩杆9为伺服电动推杆。所述的四个内腿8中的两个位于前面，两个位于后面，所述的四个外腿7中的两个位于前面，两个位于后面，位于前面的两个内腿8和位于前面的两个外腿7的底部设有超声波传感器14。所述的后轮2由电机驱动。所述的前腿升降机构16、电机、丝杠5、转向轴3和伺服电动推杆皆由控制柜15控制，控制柜15具有光电开关13，所述的光电开关13为控制柜15的电源开关。
[0031]本发明还提供了应用上述的水平姿态智能爬梯轮椅爬楼的方法，具体为:
[0032]第一步、电机驱动上述的水平姿态智能爬梯轮椅的后轮2向楼梯行驶，行驶过程中超声波传感器检测位于前面的两个外腿7到第一阶楼梯的距离L1;
[0033]第二步、当L1等于指定距离L /时，后轮2停止，同时四个外腿7升高，使后轮2悬空，接着两个前轮12利用前腿升降机构16升高至水平姿态，这样既使得前轮避免了在爬楼过程中与楼梯接触，又使老年人或残疾人保持一个舒服的姿势上楼；
[0034]第三步、启动爬楼程序，开始爬楼:伸长四个外腿7，使四个内腿8悬空，四个内腿8与所连接的下板6通过丝杠5相对于转接板17向前移动，使位于前面的两个内腿8位于一个台阶上，伸长四个内腿8，收缩四个外腿7使其悬空，四个外腿7与所连接的上板4通过丝杠5相对于下板6向前移动，使位于前面的两个外腿7 位于另一个台阶上，重复爬楼步骤，此过程中超声波传感器检测位于前面的两个外腿7到前方楼梯的距离L2或位于前面的两个内腿8到前方楼梯的距离L3;
[0035]第四步、当LjP L 3中较小的值大于2米时，证明已到达楼梯顶并且接下来没有爬楼任务，是单段楼梯，启动从爬楼到平地走的过渡程序，收缩四个外腿7和四个内腿8到达平地上方，使后轮2着地，利用前腿升降机构16使两个前轮12着地，最后启动平地走行驶程序，电机驱动后轮2向前行驶；当LjP L 3中较小的值大于两个台阶长度并且小于2米时，证明到了楼梯顶并且接下来还有爬楼任务，是两段楼梯，启动从爬楼到平地走的过渡程序，收缩四个外腿7和四个内腿8到达平地上方，使后轮2着地，依靠两后轮2使水平姿态智能爬梯轮椅旋转90度，前进一定距离，再次依靠两后轮2使水平姿态智能爬梯轮椅旋转90度，所述的转动方向与前次转动相同，进入第一步。
[0036]本发明还提供了一种应用上述的水平姿态智能爬梯轮椅的旋转爬楼的方法，具体步骤为:
[0037]第一步、上述的水平姿态智能爬梯轮椅处于第一阶台阶前，上板4和下板6都垂直于第一阶台阶竖直面；电机驱动后轮2向楼梯行驶，行驶过程中超声波传感器检测位于前面的两个外腿7到第一阶楼梯的距离L1;当L i等于指定距离L /时，后轮2停止，伸长四个外腿7升高，使后轮2悬空，接着两个前轮12利用前腿升降机构16升高至水平姿态(图4A、图 5A)；
[0038]第二步、伸长四个外腿7，使四个内腿8悬空(图4B、图5B)，通过转向轴3使下板6相对于上板4顺时针旋转角度Θ (图4C、图5C)，通过丝杠5使下板6相对于上板4前移，使位于前面的两个内腿8位于第一阶台阶上(图4D、图5D)，伸长四个内腿8，收缩四个外腿7，使四个外腿7悬空(图4E、图5E)；
[0039]第三步:通过丝杠5使上板4相对于下板6前移(图4F、图5F)，通过转向轴3使上板4相对于下板6顺时针旋转角度2 Θ，使前面两个外腿7到达一阶台阶上(图4G、图5G)，伸长四个外腿7，收缩四个内腿8，使四个内腿8悬空；通过转向轴3使下板6相对于上板4顺时针旋转角度2 Θ (图4H、图5H)，通过丝杠5使得下板6相对于上板4前移，使位于前面的两个内腿8位于另一阶台阶上，伸长四个内腿8，收缩四个外腿7，使四个外腿7悬空(图41、图51)；
[0040]第四步:重复进行第三步，此过程中超声波传感器检测位于前面的两个外腿7到前方楼梯的距离1^2或位于前面的两个内腿8到前方楼梯的距离L3;当L 2和L3中较小的值大于2米时，启动从爬楼到平地走的过渡程序，收缩四个外腿7和四个内腿8到达平地上方，使后轮2着地，利用前腿升降机构16使两个前轮12着地，电机驱动后轮2向前行驶。
【主权项】
1.一种水平姿态智能爬梯轮椅，其特征在于，包括上板(4)、转接板(17)和下板￠)，上板(4)固定连接座椅(I)，所述的座椅(I)的下侧设有后轮(2)，座椅(I)通过前腿升降机构(16)连接前腿(10)，前腿(10)上设有前轮(12)，所述的前腿升降机构(16)可使前腿(10)升至水平姿态，上板(4)下侧固定有四个可升降的外腿(7)，上板(4)与转接板(17)通过转向轴(3)连接并可通过转向轴(3)实现相对转动，转接板(17)与下板(6)通过丝杠(5)连接并可通过丝杠(5)实现相对直线运动，下板￠)下侧固定有四个可升降的内腿(8)，内腿(8)位于外腿(7)的内侧。
2.如权利要求1所述的水平姿态智能爬梯轮椅，其特征在于，所述的前腿(10)和后腿(7)皆包括中空本体，所述的中空本体内设有伸缩杆(9)。
3.如权利要求2所述的水平姿态智能爬梯轮椅，其特征在于，所述的伸缩杆(9)为伺服电动推杆。
4.如权利要求1所述的水平姿态智能爬梯轮椅，其特征在于，所述的四个内腿(8)中的两个位于前面，两个位于后面，所述的四个外腿(7)中的两个位于前面，两个位于后面，位于前面的两个内腿(8)和位于前面的两个外腿(7)的底部设有超声波传感器(14)。
5.如权利要求1所述的水平姿态智能爬梯轮椅，其特征在于，所述的后轮(2)由电机驱动。
6.一种爬楼方法，其特征在于，采用权利要求1-5中任一项所述的水平姿态智能爬梯轮椅，具体步骤包括: 第一步、电机驱动上述的水平姿态智能爬梯轮椅的后轮(2)向楼梯行驶，行驶过程中超声波传感器检测位于前面的两个外腿(7)到第一阶楼梯的距离L1; 第二步、当L1等于指定距离L/时，后轮⑵停止，同时四个外腿(7)升高，使后轮(2)悬空，接着两个前轮(12)利用前腿升降机构(16)升高至水平姿态； 第三步、开始爬楼:伸长四个外腿⑵，使四个内腿⑶悬空，四个内腿⑶与所连接的下板(6)通过丝杠(5)相对于转接板(17)向前移动，使位于前面的两个内腿⑶位于一个台阶上，伸长四个内腿(8)，收缩四个外腿(7)使其悬空，四个外腿(7)与所连接的上板(4)通过丝杠(5)相对于下板(6)向前移动，使位于前面的两个外腿(7)位于另一个台阶上，重复爬楼步骤，此过程中超声波传感器检测位于前面的两个外腿(7)到前方楼梯的距离1^2或位于前面的两个内腿(8)到前方楼梯的距离L3; 第四步、当1^中较小的值大于2米时，证明已到达楼梯顶并且接下来没有爬楼任务，是单段楼梯，收缩四个外腿⑵和四个内腿⑶到达平地上方，使后轮(2)着地，利用前腿升降机构(16)使两个前轮(12)着地，电机驱动后轮⑵向前行驶；当LjP L 3中较小的值大于两个台阶长度并且小于2米时，证明到了楼梯顶并且接下来还有爬楼任务，是两段楼梯，收缩四个外腿7和四个内腿8到达平地上方，使后轮2着地，依靠两后轮2使水平姿态智能爬梯轮椅旋转90度，前进一定距离，再次依靠两后轮2使水平姿态智能爬梯轮椅旋转90度，所述的转动方向与前次转动相同，进入第一步。
7.一种旋转爬楼的方法，其特征在于，采用权利要求1-5中任一项所述的水平姿态智能爬梯轮椅，具体步骤包括: 第一步、上述的水平姿态智能爬梯轮椅处于第一阶台阶前，上板(4)和下板(6)都垂直于第一阶台阶竖直面；电机驱动后轮(2)向楼梯行驶，行驶过程中超声波传感器检测位于前面的两个外腿(7)到第一阶楼梯的距离L1^L1等于指定距离L/时，后轮(2)停止，伸长四个外腿(7)升高，使后轮(2)悬空，接着两个前轮(12)利用前腿升降机构(16)升高至水平姿态； 第二步、伸长四个外腿(7)，使四个内腿⑶悬空，通过转向轴(3)使下板(6)相对于上板(4)顺时针旋转角度Θ，通过丝杠(5)使下板(6)相对于上板(4)前移，使位于前面的两个内腿⑶位于第一阶台阶上，伸长四个内腿(8)，收缩四个外腿(7)，使四个外腿(7)悬空； 第三步:通过丝杠(5)使上板(4)相对于下板(6)前移，通过转向轴(3)使上板(4)相对于下板(6)顺时针旋转角度2 Θ，使前面两个外腿(7)到达一阶台阶上，伸长四个外腿(7)，收缩四个内腿(8)，使四个内腿⑶悬空；通过转向轴(3)使下板(6)相对于上板(4)顺时针旋转角度2 Θ，通过丝杠(5)使得下板(6)相对于上板(4)前移，使位于前面的两个内腿(8)位于另一阶台阶上，伸长四个内腿(8)，收缩四个外腿(7)，使四个外腿(7)悬空； 第四步:重复进行第三步，此过程中超声波传感器检测位于前面的两个外腿(7)到前方楼梯的距离1^2或位于前面的两个内腿(8)到前方楼梯的距离L 3;当L 2和L 3中较小的值大于2米时，收缩四个外腿(7)和四个内腿(8)到达平地上方，使后轮(2)着地，利用前腿升降机构(16)使两个前轮(12)着地，电机驱动后轮(2)向前行驶。
【专利摘要】本发明提供了一种水平姿态智能爬梯轮椅及旋转爬楼方法。所述的水平姿态智能爬梯轮椅，其特征在于，包括上板、转接板和下板，上板固定连接座椅，所述的座椅的下侧设有后轮，座椅通过前腿升降机构连接前腿，前腿上设有前轮，所述的前腿升降机构可使前腿升至水平姿态，上板下侧固定有四个可升降的外腿，上板与转接板通过转向轴连接并可通过转向轴实现相对转动，转接板与下板通过丝杠连接并可通过丝杠实现相对直线运动，下板下侧固定有四个可升降的内腿，内腿位于外腿的内侧。本发明平地行驶速度可快可慢，可以爬楼，真正实现了“两栖”功能。
【IPC分类】A61G5-06, A61G5-10
【公开号】CN104814842
【申请号】CN201510192023
【发明人】孙书行, 周其洪, 袁晨旺, 孙海真, 余勇平, 朱庆云, 陶程杰, 吴爱冬
【申请人】东华大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月21日
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