CN101869522A - 轮椅上用的跨台阶装置 - Google Patents

Abstract

大部份轮椅只适合在平地上行驶，跨越台阶的能力很低。细心观察一下公共场所、商业店铺门面前的台阶大多数只有一级而且高度一般在10cm左右。只要跨过这一级台阶使用者的活动范围就会大增。本发明设计了一套机械臂装置，可把轮椅垂直举起并送上台阶。本装置主要由前、后机械臂和辅轮等组成。前、后机械臂上面各安装一组辅轮，前面的一组是从动轮，后面一组是主动轮由电机驱动。当轮椅行驶到台阶前沿时使用者启动动力系统驱动前、后机械臂向外向下伸出把轮椅慢慢地垂直举起，其升幅可达到台阶的高度。由于前辅轮是踏在台阶面上把轮椅举高的所以这时启动轮椅后面一组辅轮的驱动电机，驱动轮椅向前正好驶上台阶。

Description

轮椅上用的跨台阶装置

一、技术领域

属残疾人用具类别

二、背景技术

轮椅给病人和下肢残疾人带来了很大的方便，特别是电动轮椅。然而美中不足的是市场上的电动轮椅绝大部份只适合在平地上行驶，它们跨越障碍的能力很低很低。当使用者开着这些电动轮椅行驶在城市的行人道上想要办事或购物时，机关、商店门前的台阶却无情地把他们挡在了外面。一个小小的台阶让他们望而长叹。一时间要社会上这些地方都按国家法律规定留有残疾人通道给轮椅使用者使用这是很困难的。要扩大轮椅使用者的活动范围只有寄望可跨越台阶的轮椅。

细心观察一下我们的城市环境，周边的店铺门前或其他公众地方的台阶绝大多数只有一级而且高度并不很高，一般在10cm左右。只要跨过这一级台阶轮椅使用者的活动范围、办事能力和生活质量都会有突破性的成倍增加。轮椅自身的使用价值也大大提高。检索一下相关的专利，声称无障碍的甚至是能爬楼梯的专利发明都很多，但就是几乎没有一个能实用化商品化。这些专利中有使用履带的有使用各式各样轮子的，它们的设计各有特色但为什么没有能实用化的呢？究其原因我觉得它们都忽略一点就是轮椅的高度和前、后轮轴距之比太大了而轮椅的前、后轮轴距与商店门前台阶高度之比又太小了，主要是前、后轴距太短了再加上使用者坐上坐椅的高度情况将变得更恶劣。因此当这些“专利轮椅”的前半部爬上台阶或楼梯后轮椅会因倾斜太多重心不稳安全难以保障而影响使用。当然如果大幅度增加前、后轮轴距时这种情况会得到一定程度的改善，但是这样会因为轮椅的体积大大增加而失去它的灵活性甚至难以使用，这又是不可取的。我估计上述原因正是目前市上没有可跨越台阶的轮椅的原因所在。

三、发明内容

这小小的台阶难道真的无法跨越吗？不是当然不是，只要我们改变思路就一定能找到解决这个问题的方法。轮椅的垂直投影面积小前、后轮轴距短相对高度高这些因素注定了它要平稳安全地爬上台阶只有走垂直上升这条路。为了能使轮椅垂直上升本发明设计了一套由动力装置驱动的机械臂，用来把轮椅垂直举起。这个机械臂装置分由前臂、后臂、前辅轮和后辅轮等组成如图1所示，这两只机械臂由不同的动力装置驱动同步动作。在前臂和后臂上面各安装一组辅轮(左右各一个)，前面的一组辅轮(简称前辅轮下同)是从动轮，后面一组辅轮(简称后辅轮下同)是主动轮由电机驱动作为轮椅的第二驱动装置，平时它们是收藏在合适的地方丝毫不影响轮椅的正常行驶。当轮椅去到台阶前沿时如图2所示，使用者启动动力装置驱动前、后臂和装在它上面的两组辅轮向外向下伸出把轮椅慢慢地垂直举起，轮椅和它的四个轮子离开地面往上升，其升高的幅度可达到台阶的高度如图3所示。由于前辅轮是踏在台阶面上把轮椅举高的所以它并不妨碍轮椅的车轮向前行驶。这时启动轮椅后面一组辅轮的驱动电机，驱动轮椅向前正好驶上台阶如图4所示。这样就达到了平稳跨上台阶的目的。收起两机械臂和辅轮，轮椅就可以在台阶上自由行驶。当要下台阶时先把轮椅开到台阶的前沿，然后启动相应的驱动装置把轮椅的前臂和前辅轮向前作最大限度的放下，放得低于台阶的平面约7-10cm，同时后臂和后辅轮也向后作适量的申出如图5所示。这时当轮椅继续向前行驶时首先落到地面的是轮椅前面的前辅轮如图6所示，由于前辅轮预先向前向下申出使轮椅前面的落点向前延伸的同时其落差也大大减少，这样轮椅此时的倾斜就在完全可以接受的安全范围内。再向前行驶当轮椅的后轮越过台阶的前沿时使用者通过制动装置让轮椅跟着后轮慢慢地落下，轮椅落到一定程度时后辅轮也落到台阶面上并承担轮椅的后半重量如图6所示，此时启动另一驱动装置驱动后臂和后辅轮慢慢地向上升起(相对轮椅自身来说)，轮椅也因此可以平稳地落到地面上如图7所示。轮椅落到地面后收起前、后臂和辅轮就可以恢复正常行驶。

四、附图说明：

图1、主视图

图2、轮椅到达台阶前沿示意图

图3、前、后臂和辅轮将轮椅垂直举起示意图

图4、轮椅平稳驶上台阶示意图

图5、下台阶时前辅轮放下示意图

图6、轮椅的后轮走下台阶边沿示意图

图7、后辅轮上升把轮椅放下示意图

图8、下台阶动作完成前、后臂和辅轮复位示意图

图中：1前轮、2前跟随臂、3前辅轮、4前臂、5液压油缸、6动力臂、7坐椅8车壳、9车架、10后臂、11后跟随臂、12后轮、13后辅轮、14后动力臂、15后动臂支点、16动力臂支点、17前跟随臂支点。

五、具体实施方式

本发明轮椅上用的跨台阶装置左右两边对称所以只用侧视图就可以说明它的工作原理。该装置主要由前、后各一组每组两个(左右各一个)的辅轮、支撑两组辅轮的前臂4和后臂10、动力臂6、跟随臂11等组成。前辅轮3和后辅轮13分别安装在前臂4、后臂10上，前辅轮3是从动轮，后辅轮13是主动轮在它上面装有驱动电机。前臂4与前跟随臂2铰接在一起由油缸5推动。后臂10与动力臂6、后跟随臂11、后动力臂14铰接在一起。三个独立的动力装置在电路的控制下分别驱动油缸5、动力臂6和后动力臂14来执行各自的任务。当装有本发明装置的轮椅驶到台阶前沿时如图2所示，使用者启动控制电路控制动力装置驱动液压油缸5向前推动前臂4、前辅轮3和前跟随臂2，使前跟随臂2围绕前跟随臂支点17逆时针方向摆动，前跟随臂2摆动到限止点后前臂4、前辅轮3在液压油缸5的推动下踏在台阶上面把轮椅的前半部举起。同时动力臂6在动力装置的驱动下围绕动力臂支点16反时针方向摆动，随着动力臂6的反时针方向摆动再配合后跟随臂11的同步摆动后臂10和后辅轮13也慢慢地向后向下伸出，刚好把轮椅后半部也举起离开地面。当轮椅的升幅达到台阶高度时动力系统在控制电路的控制下自动停止如图3所示。由于前辅轮是踏在台阶平面上把轮椅举起的所以此时前辅轮并不妨碍轮椅前进，同样此时的后辅轮13在轮椅的最后面一点也不妨碍它向前进。此时使用者只要启动后辅轮13的驱动电机驱动后辅轮13顺时针转动推动轮椅向前，轮椅就这样平稳地驶上台阶如图4所示。收起两组辅轮之后轮椅就可以在台阶上面自由活动。

结束活动要下台阶时轮椅行到台阶前沿停下来打开控制电路控制动力装置驱动液压油缸5向前推动前臂4、前辅轮3和前跟随臂2，使前跟随臂2围绕前跟随臂支点17逆时针方向摆动，前跟随臂2摆动到限止点后前臂4、前辅轮3在液压油缸5的推动下继续向前和向下运动到最大的下限后停下，此时前辅轮3停在了低于台阶面约7-10cm的位置上。这时控制电路又通过动力装置驱动动力臂6反时针方向摆动、使后臂10和后辅轮13向后适当申出一点如图5所示。轮椅开始向前行进先落到地面的是前辅轮3，由于它巳预先下落所以此时的实际下落的幅度并不大同时由于它是向前伸出，相当于轮椅的支撑点向前延伸所以此时轮椅的倾斜度很小安全性大大提高如图6所示。轮椅进一步向前行，后轮到了台阶的前沿，这时使用者通过制动装置使轮椅的后轮慢慢地落下，当后轮下降到一定程度时后辅轮13开始接触到台阶面并承担轮椅的大部份重量。控制电路通过动力装置驱动后动力臂13围绕后动力臂支点15顺时针方向摆动，再通过后跟随臂11使后臂10和后辅轮13向上升(相对轮椅自身来说)。这样轮椅就随着后动力臂13的摆动慢慢地下降平稳地落到地上如图7所示。轮椅的后轮落到地面后使用者收起前辅轮3、后轮13椅就可以正常行驶。

Claims (6)

1.一种轮椅上用的跨台阶装置，属残疾人用具类别。本装置主要由前辅轮(3)、支撑前辅轮的前臂(4)、与前臂(4)铰接在一起的前跟随臂(2)；后辅轮(13)、支撑后辅轮的后臂(10)、分别与后臂(10)铰接在一起的后跟随臂(11)、动力臂(6)、后动力臂(14)和分别执行不同任务的动力装置、控制电路等组成。前辅轮(3)是从动轮，后辅轮(13)是主动轮装有驱动电机。

2.根据权利要求1所述的轮椅上用的跨台阶装置的特征在于它的前辅轮(3)和支撑前辅轮的前臂(4)装在了轮椅的最前面，同时它的安装高度比台阶高，以便它可以踏在台阶上面配合后辅轮(13)和支撑后辅轮的后臂(10)一起把轮椅垂直举起并在举起轮椅之后又不妨碍轮椅自身的车轮驶上台阶(如图3、图4所示)。同时前辅轮(3)装在轮椅最前面的另一作用是可有效增加对轮椅的支撑，使整个跨越过程更平稳和更安全。

3.根据权利要求1所述的轮椅上用的跨台阶装置的特征在于它的前辅轮(3)和支撑前辅轮的前臂(4)在轮椅下台阶时可向前和向下作最大限度的申出，申出后其高度低于台阶面约7-10cm，能大大减小轮椅下台阶时的倾斜度(如图5和图6所示)。使这时轮椅的倾斜在完全可接受的安全范围内。

4.根据权利要求1所述的轮椅上用的跨台阶装置的特征在于它的后辅轮(13)和支撑后辅轮的后臂(10)装在了轮椅的最后面，它可由动力臂(6)驱动向后和向下申出配合前辅轮(3)和前臂(4)一起把轮椅垂直举起，并在举起轮椅之后又不妨碍轮椅自身的车轮驶上台阶(如图3、图4所示)。后辅轮向后伸出的作用可有效增加对轮椅的支撑范围，使整个跨越过程更平稳和更安全。

5.根据权利要求1所述的轮椅上用的跨台阶装置的特征在于它的后辅轮(13)上装有驱动电机和减速箱成为轮椅的第二动力装置，其作用在于当轮椅被举起离开地面原来的驱动装置失去作用的时候推动轮椅驶上台阶。

6.根据权利要求1所述的轮椅上用的跨台阶装置的特征在于当轮椅下台阶时由后辅轮(13)和支撑后辅轮的后臂(10)承担轮椅后半部重量，并通过后跟随臂(11)由后动力臂(14)驱动后辅轮(13)和支撑后辅轮的后臂(10)向上升起。把轮椅慢慢地平稳地放落在台阶下的地面上(如图6和图7所示)。

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