一種適用于殘疾人的六足輪椅機器人及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于殘疾人獨自外出時在無人幫助下能夠上下臺階或上下樓梯且始終保持水平姿態(tài)而且能輕便快捷地平地上行走的六足機器人輪椅，適于在上下臺階或上下樓梯時也能讓殘疾人很舒服的保持平衡并且平地走時能和普通輪椅一樣方便快捷。
【背景技術(shù)】
[0002]由于老齡化不斷加重以及由于各種疾病、工傷、交通事故等原因造成下肢損傷的人數(shù)的增加，為殘疾人提供性能優(yōu)越的代步工具已成為社會重點關(guān)注的問題之一。輪椅很好地解決這一問題，它能夠為腿腳不方便的人提供方便，但是當(dāng)輪椅遇到樓梯或者有障礙物的平面就無計可施了。隨著無障礙設(shè)施的增多，輪椅使用者的活動范圍不斷加大，急需要能夠爬樓梯越障的輪椅。為此，國內(nèi)外也對輪椅進行了深入的研宄，發(fā)明了履帶式爬樓梯輪椅、輪組式爬樓梯輪椅、星形輪式爬樓梯輪椅、步行式爬樓梯輪椅等。但它們由于重量大、價格貴、平穩(wěn)性差、平地走時不便等原因而無法在日常生活中推廣使用。因此，設(shè)計一種物美價廉、安全可靠、平地爬樓都方便快捷的輪椅機器人具有重要的現(xiàn)實意義。目前對輪椅機器人的研宄，需要讓輪椅使用者安全可靠并且舒適地越過臺階或樓梯，而且也能很便捷快速在平地上行走。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明涉及一種適用于殘疾人外出時能上下臺階或上下樓梯且始終保持水平姿態(tài)而且能輕便快捷的在平地上行走的六足機器人輪椅。
[0004]為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種適用于殘疾人的六足輪椅機器人，包括輪椅本體，所述的輪椅本體包括支撐與連接結(jié)構(gòu)，所述的支撐與連接結(jié)構(gòu)的上側(cè)固定有座位，支撐與連接結(jié)構(gòu)的左右兩側(cè)設(shè)有輪子，其特征在于，所述的支撐與連接結(jié)構(gòu)的下側(cè)設(shè)有第一鋼板，第一鋼板的下側(cè)通過第一轉(zhuǎn)接板連接四個第一電動推桿，四個第一電動推桿中的至少一個位于其余的第一電動推桿的前方，鋼板的下方設(shè)有第二鋼板，所述的第二鋼板的下側(cè)通過第二轉(zhuǎn)接板連接前后兩個第二電動推桿，所述的第一鋼板和第二鋼板連接絲杠螺母結(jié)構(gòu)，所述的絲杠螺母結(jié)構(gòu)通過步進電機驅(qū)動，當(dāng)步進電機正轉(zhuǎn)時，第二鋼板相對于第一鋼板向前移動，當(dāng)步進電機反轉(zhuǎn)時，第一鋼板相對于第二鋼板向前移動。
[0005]優(yōu)選地，所述的第一鋼板為方形，所述的四個第一電動推桿分別設(shè)于第一鋼板的四角上。
[0006]本發(fā)明還提供了上述的適用于殘疾人的六足輪椅機器人的使用方法，其特征在于，包括:將適用于殘疾人的六足輪椅機器人置于平地，通過他人推動或者殘疾人手動推動在平地上行走；當(dāng)遇到臺階或樓梯時時，通過第一電動推桿或第二電動推桿將輪子懸空，通過步進電機驅(qū)動絲杠螺母結(jié)構(gòu)，使第一鋼板和第二鋼板相對移動，并與第一電動推桿和第二電動推桿的伸縮運動相結(jié)合，使適用于殘疾人的六足輪椅機器人越過障礙或臺階。
[0007]本發(fā)明還提供了應(yīng)用上述的適用于殘疾人的六足輪椅機器人進行爬樓的方法，其特征在于，包括:
[0008]第一步:轉(zhuǎn)動輪子使所述的適用于殘疾人的六足輪椅機器人前進到樓梯前方；
[0009]第二步:第一電動推桿伸長一定高度H1, H1= H Q+m，其中，H。為一階臺階高度，m為5mm ?30mm ；
[0010]第三步:步進電機正轉(zhuǎn)，第二鋼板相對于第一鋼板向前移動一定距離，所述的距離等于一階臺階寬度，此時位于前面的第二電動推桿處于一階臺階的上方；
[0011]第四步:位于前面的第二電動推桿伸長H2，H2= m，位于后面的第二電動推桿伸長H3, H3= H fm，座位處于水平狀態(tài)，第一電動推桿收縮一定高度H2，H2= Hci;
[0012]第五步:步進電機反轉(zhuǎn)，第一鋼板相對于第二鋼板向前移動一定距離，所述的距離等于一階臺階寬度，此時位于前面的第一電動推桿和位于前面的第二電動推桿處于同一階臺階的上方；
[0013]第六步:第一電動推桿伸長一定高度H4，H4= H fm，座位處于水平狀態(tài)，第二電動推桿收縮一定高度H5，H5= m
[0014]第七步:步進電機正轉(zhuǎn)，第二鋼板相對于第一鋼板向前移動一定距離，所述的距離等于一階臺階寬度，此時位于前面的第二電動推桿處于二階臺階的上方；
[0015]第八步:位于前面的第二電動推桿伸長一定高度H6，H6= m，位于后面的第二電動推桿伸長一定高度H7，H7= H wm，座位處于水平狀態(tài)，第一電動推桿收縮一定高度H8，H8 =m ；
[0016]第九步:步進電機反轉(zhuǎn)，第一鋼板相對于第二鋼板向前移動一定距離，所述的距離等于一階臺階寬度，此時位于前面的第一電動推桿和位于前面的第二電動推桿處于同一階臺階的上方；
[0017]第十步:第一電動推桿伸長一定高度H9，H9= Htl+!!!,座位處于水平狀態(tài)，第二電動推桿收縮一定高度H1(l，H10= m ；
[0018]第十一步:步進電機正轉(zhuǎn)，第二鋼板相對于第一鋼板向前移動一定距離，所述的距離等于一階臺階寬度，此時，第二電動推桿位于最后一階臺階所在的平臺的上方；
[0019]第十二步:第二電動推桿伸長一定高度Hn，H11= m，第一電動推桿收縮一定高度H12，H12= H0+m ；
[0020]第十三步:步進電機反轉(zhuǎn)，第一鋼板相對于第二鋼板向前移動一定距離，所述的距離等于一階臺階寬度，此時位于前面的第一電動推桿和位于前面的第二電動推桿皆處于最后一階臺階所在的平臺的上方；
[0021]第十四步:第一電動推桿伸長一定高度H13，H13=m，位于前面的第二電動推桿收縮一定高度H13，H13= m，位于后面的第二電動推桿收縮一定高度H 14，H14= H0+m ；
[0022]第十五步:步進電機正轉(zhuǎn)，第二鋼板相對于第一鋼板向前移動一定距離，所述的距離等于一階臺階寬度；
[0023]第十六步:第二電動推桿伸長一定高度H15，H15=m，位于前面的第一電動推桿收縮一定高度H16，H16= m，位于后面的第一電動推桿收縮一定高度H 17，H17= H0+m ；
[0024]第十七步:步進電機反轉(zhuǎn)，第一鋼板相對于第二鋼板向前移動一定距離，所述的距離等于一階臺階寬度；
[0025]第十八步:第一電動推桿伸長一定高度H18，H18=m，位于前面的第二電動推桿收縮一定高度H19，H19= m，位于后面的第二電動推桿收縮一定高度H 2(|，H20= H0+m ；
[0026]第十九步:步進電機正轉(zhuǎn)，第二鋼板相對于第一鋼板向前移動一定距離，所述的距離等于一階臺階寬度，此時，位于后面的第二電動推桿位于最后一階臺階所在的平臺的上方；
[0027]第二十步:第二電動推桿伸長一定高度H23，H23=m，位于前面的第一電動推桿收縮一定高度H21，H21= m，位于后面的第一電動推桿收縮一定高度H22，H22= H0+m ；
[0028]第二十一步:步進電機反轉(zhuǎn)，第一鋼板相對于第二鋼板向前移動一定距離，所述的距離等于一階臺階寬度，此時第一電動推桿和第二電動推桿皆處于最后一階臺階所在的平臺之上，收縮第一電動推桿和第二電動推桿，使輪子接觸地面。
[0029]優(yōu)選地，在所述的第十一步中，在步進電機正轉(zhuǎn)之前，還包括:重復(fù)第七步到第十步，直到位于前面的第一電動推桿或位于前面的第二電動推桿第二電動推桿到達最后一階臺階所在的平臺之上。
[0030]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0031]本發(fā)明能很方便的爬過多個臺階，能夠在爬樓時始終保持水平姿態(tài)，能很巧妙地在平地走與爬樓之間任意切換，還可以適應(yīng)樓梯或臺階寬度的變化，并且采用多路檢測，使得機器人可靠性更高、靈活性更好以及質(zhì)量輕、成本低、使用壽命長、易于推廣使用。
【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明提供的一種平地走與爬樓相結(jié)合的輪椅機器人的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2為本發(fā)明的爬樓姿態(tài)圖；
[0034]圖3為本發(fā)明的爬樓過程示意圖。圖3a2_3u2分別與第一步到第二十一步相對應(yīng)。
【具體實施方式】
[0035]下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0036]實施例
[0037]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種適用于殘疾人的六足輪椅機器人，包括輪椅本體，所述的輪椅本體包括支撐與連接結(jié)構(gòu)，所述的支撐與連接結(jié)構(gòu)的上側(cè)固定有座位，支撐與連接結(jié)構(gòu)的左右兩側(cè)設(shè)有寬度較小的輪子3，便于在平地上行走。所述的支撐與連接結(jié)構(gòu)的下側(cè)設(shè)有第一鋼板1，第一鋼板I的下側(cè)通過第一轉(zhuǎn)接板連接四個第一電動推桿4(行程460mm)，所述的第一鋼板I為方形，所述的四個第一電動推桿4分別設(shè)于第一鋼板I的四角上，其中兩個第一電動推桿4位于另外兩個第一電動推桿4的前方，鋼板I的下方設(shè)有第二鋼板2，所述的第二鋼板2的下側(cè)通過第二轉(zhuǎn)接板連接前后兩個第二電動推桿5 (行程360mm)，所述的第一鋼板I和第二鋼板2連接絲杠螺母結(jié)構(gòu)，所述的絲杠螺母結(jié)構(gòu)通過步進電機驅(qū)動，當(dāng)步進電機正轉(zhuǎn)時，第二鋼板2相對于第一鋼板I向前移動，當(dāng)步進電機反轉(zhuǎn)時，第一鋼板I相對于第二鋼板2向前移動，在平地上行走時第一電動推桿和第二電動推桿處于最短狀態(tài)，不與地面接觸。所述的支撐與連接結(jié)構(gòu)不僅能絕對可靠地支撐起殘疾人的重量，也能安全可行連接各個部件，使輪椅機器人能正常使用。
[0038]如圖2所示，為本發(fā)明的爬樓姿態(tài)圖，使用時，將適用于殘疾人的六足輪椅機器人置于平地，通過他人推動或者殘疾人手動推動在平地上行走；當(dāng)遇到臺階或樓梯時時，通過第一電動推桿4或第二電動推桿5將輪子3懸空，通過步進電機驅(qū)動絲杠螺母結(jié)構(gòu)，使第一鋼板I和第二鋼板2相對移動，并與第一電動推桿4和第二電動推桿5的伸縮運動相結(jié)合，使適用于殘疾人的六足輪椅機器人越過障礙或臺階。
[0039]現(xiàn)以三階樓梯為例，說明本發(fā)明的工作過程，所述的樓梯的每個臺階的長度、寬度和深度相同，整個過程中，座位處于水平狀態(tài)，具體步驟為:
[0040]第一步:轉(zhuǎn)動輪子3使所述的適用于殘疾人的六足輪椅機器人前進到樓梯前方，此時，位于前面的第二電動推桿5和位于前面的第一電動推桿4與第一階樓梯之間在輪椅前進方向上的距離皆小于一階臺階的寬度，見圖3a2 ；
[0041]第二步:第一電動推桿4伸長一定高度H1, H1= l+m，其中，Htl為一階臺階高度，m為10mm，見圖3b2 ；
[0042]第三步:步進電機正轉(zhuǎn)，第二鋼板2相對于第一鋼板I向前移動一定距離，所述的距離等于一階臺階寬度，此時位于前面的第二電動推桿5處于第一階臺階的上方，見圖3c2 ；
[0043]第四步:位于前面的第二電動推桿5伸長H2，H2=m，位于后面的第二電動推桿5伸長H3，H3= H 0+m,座位處于水平狀態(tài)，第一電動推桿4收縮一定高度H2，H2= H。，見圖3d2 ;
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