專利名稱：一種輪腿復(fù)合式輪椅的前腿機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輪椅技術(shù)，特別是一種輪腿復(fù)合式輪椅的前腿機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)有利于爬樓梯和越障。
背景技術(shù)：
目前，關(guān)于爬樓梯輪椅的前腿機(jī)構(gòu)主要有以下技術(shù)。姜曉東等設(shè)計(jì)的“電動(dòng)步行式無障礙輪椅”公開了一種電動(dòng)步行式無障礙輪椅(參見專利CNlol073526A)，其主要有座架、靠背架、前輪、后輪、機(jī)械腿及動(dòng)力系統(tǒng)等構(gòu)成，該輪椅上下樓梯時(shí)采用機(jī)械腿模擬人類步行的仿生技術(shù)，使用性能穩(wěn)定安全，無下滑慣性，然而該輪椅在爬樓梯時(shí)需要人力推動(dòng)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，控制和操縱都比較復(fù)雜，這些問題限制了它在日常生活中的推廣使用。在龔道雄等人設(shè)計(jì)的“一種六足樓梯攀爬輪椅”(參見專利CN102755229A)中，該輪椅系統(tǒng)主要包括輪椅，三條椅前側(cè)腿，三條椅背側(cè)腿，電源控制器箱等組成，所述的三條椅前側(cè)腿由髖關(guān)節(jié)、大腿、膝關(guān)節(jié)、小腿、踝關(guān)節(jié)和腳部組成。該輪椅的前腿可以跨越各種障礙以及在坎坷不平的路面上行走，并且在跨越障礙過程中座椅始終保持水平，保證了乘坐的舒適性和安全性。該輪椅不足之處是背靠著樓梯向上運(yùn)動(dòng)，前側(cè)腿運(yùn)動(dòng)過程復(fù)雜，很難控制和操縱，平地運(yùn)行時(shí)效率較低，同時(shí)由于其體積較大，很難在普通住宅上使用。馬永為在“基于星輪系的爬樓梯輪椅研究〃(參見2008年天津大學(xué)《碩士學(xué)位論文》)一文中介紹了由日本早稻田大學(xué)理工學(xué)術(shù)院高西淳夫教授的研究室以及日本機(jī)器人開發(fā)企業(yè)Tmsuk聯(lián)合開發(fā)的雙足行走機(jī)器人“WL-16RI J1"，它由兩條機(jī)械腿支撐一個(gè)座椅構(gòu)成，每條機(jī)械腿有6個(gè)自由度，可向前、后、側(cè)面移動(dòng)，座椅底部裝有陀螺儀，每條腿上裝有壓力傳感器，通過傳感器采集信息，控制其及時(shí)調(diào)整姿態(tài)保持重心平穩(wěn)。WL-16Rn兩腿前后伸展距離最長(zhǎng)為1.02米，左右最長(zhǎng)1.36米，每條腿上下運(yùn)動(dòng)幅度最大0.34米。但這種輪椅對(duì)控制要求很高，操作非常復(fù)雜，在平地行走時(shí)運(yùn)動(dòng)幅度不大，動(dòng)作緩慢；此外，座椅距地面的高度較大，易給使用者造成心理恐懼，距離實(shí)際應(yīng)用還有很大的距離。在金振林等人給出的“一種四足步行器〃(參見專利CN102556200A)中，介紹了一種含有四條腿的步行裝置，其主要有機(jī)架和連接其四角上的四條結(jié)構(gòu)相同的機(jī)械腿組成，所述機(jī)械腿又有長(zhǎng)方環(huán)型件、第一驅(qū)動(dòng)支鏈、第二驅(qū)動(dòng)支鏈，第三驅(qū)動(dòng)支鏈及半球形彈性足趾等組成。這種步行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)靈活、行走速度快、運(yùn)動(dòng)空間大、運(yùn)動(dòng)慣量小，但在遇到樓梯、臺(tái)階等障礙時(shí)難以運(yùn)行，應(yīng)用范圍十分有限。在董尚斌設(shè)計(jì)的“運(yùn)行多用輪椅〃(參見專利86210653)中，介紹了一種平地、樓梯運(yùn)行多用輪椅，前滾輪和后滾輪都用多個(gè)星形輪組成，除自轉(zhuǎn)外還繞滾輪軸公轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)上下樓，該輪椅屬于輪組式爬樓梯裝置，這種爬樓梯裝置的活動(dòng)范圍廣，運(yùn)動(dòng)靈活，但是上下樓梯時(shí)平穩(wěn)性不高，重心起伏較大，會(huì)使乘坐者感到不適。此外，輪組式爬樓梯裝置體積較大，且偏重，很難在普通住宅樓梯上使用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種輪腿復(fù)合式輪椅的前腿機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)可以輔助輪椅平穩(wěn)的上下樓梯、跨溝和越障等，通過手動(dòng)或電動(dòng)控制，可以實(shí)現(xiàn)輪椅平穩(wěn)運(yùn)行和靈活轉(zhuǎn)彎，使殘疾人能夠獨(dú)立的操作輪椅實(shí)現(xiàn)上下樓梯、跨溝和越障，同時(shí)減輕親屬、護(hù)理或服務(wù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是:設(shè)計(jì)一種輪腿復(fù)合式輪椅的前腿機(jī)構(gòu)，其特征在于該前腿機(jī)構(gòu)主要包括后連接板位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，前連接板位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)；所述后連接板位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括箱體、后連接板、主軸、曲柄、導(dǎo)桿、滑塊、導(dǎo)桿座、左絲杠、左齒條螺母、上電磁離合器、左手柄、后導(dǎo)向輪、前導(dǎo)向輪以及安裝前導(dǎo)向輪的下軸；手動(dòng)調(diào)節(jié)后連接板的傳動(dòng)連接是，直接轉(zhuǎn)動(dòng)左手柄，帶動(dòng)左絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使左齒條螺母沿著左絲杠移動(dòng)，左齒條螺母帶動(dòng)曲柄上的局部齒輪進(jìn)行擺動(dòng)，接著曲柄又帶動(dòng)滑塊沿著固定于后連接板上的導(dǎo)桿移動(dòng)，且后連接板進(jìn)行擺動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)位姿的調(diào)節(jié)；電動(dòng)調(diào)節(jié)后連接板的傳動(dòng)連接是，對(duì)上電磁離合器通電，電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸上的后錐齒輪與安裝在與主軸垂直上小軸上的前錐齒輪嚙合，帶動(dòng)左下齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，左下齒輪通過與裝在上小軸上的上小齒輪嚙合，又帶動(dòng)裝在上小軸上與上電磁離合器連在一起的上大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，上大齒輪又與裝在左絲杠末端的左小齒輪嚙合，進(jìn)而又帶動(dòng)左絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，左絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)又帶動(dòng)其上的左齒條螺母沿著左導(dǎo)軌移動(dòng)，通過左齒條螺母與曲柄上的局部齒輪嚙合帶動(dòng)曲柄擺動(dòng)，曲柄又帶動(dòng)滑塊沿著固定在后連接板上的導(dǎo)桿移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)后連接板位姿的調(diào)節(jié)；所述前連接板位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括前連接板、右絲杠、右齒條螺母、下電磁離合器、右手柄以及安裝后導(dǎo)向輪的上軸；手動(dòng)調(diào)節(jié)前連接板的傳動(dòng)連接是，直接轉(zhuǎn)動(dòng)右手柄帶動(dòng)右絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使右齒條螺母沿著右絲杠移動(dòng)，右齒條螺母帶動(dòng)前連接板上的局部齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)前連接板擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)前連接板位姿的調(diào)節(jié)；電動(dòng)調(diào)節(jié)前連接板的傳動(dòng)連接是，對(duì)下電磁離合器通電，電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸上的后錐齒輪與安裝在與主軸垂直上小軸上的前錐齒輪嚙合，進(jìn)而帶動(dòng)同樣裝在上小軸上的與下電磁離合器連在一起的右下齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，右下齒輪帶動(dòng)裝在上小軸上的右中齒輪嚙合，右中齒輪又帶動(dòng)裝在右絲杠上的右上齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)安裝于絲杠上的右齒條螺母沿著右導(dǎo)軌移動(dòng)，然后通過右齒條螺母與前連接板上的局部齒輪嚙合帶動(dòng)前連接板擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)前連接板位姿的調(diào)節(jié); 所述動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有主軸、固定在前連接板上的中小軸以及后連接板上的下小軸、帶有摩擦片的前導(dǎo)向輪和后導(dǎo)向輪、帶有彈簧安裝于導(dǎo)向輪上的底中齒輪和底下齒輪；其傳動(dòng)連接是，電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸上的底上齒輪與安裝在中小軸上的上中介齒輪嚙合，進(jìn)而通過底中齒輪帶動(dòng)后導(dǎo)向輪轉(zhuǎn)動(dòng)，底中齒輪再通過與下小軸上的下中介齒輪嚙合，帶動(dòng)底下齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)前導(dǎo)向輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)前導(dǎo)向輪和后導(dǎo)向輪的動(dòng)力傳動(dòng)；所述變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的變速傳動(dòng)部件主要有螺母、彈簧、底中齒輪、摩擦片、后導(dǎo)向輪和上軸；其傳動(dòng)連接是，后導(dǎo)向輪上安裝有后變速傳動(dòng)部件，在輪椅運(yùn)動(dòng)過程中，當(dāng)后導(dǎo)向輪與樓梯接觸時(shí)，通過調(diào)節(jié)帶有彈簧的底中齒輪上螺母，進(jìn)而調(diào)節(jié)后導(dǎo)向輪與摩擦片之間的摩擦力，因而調(diào)節(jié)底中齒輪通過摩擦片傳遞到后導(dǎo)向輪上的動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)在調(diào)節(jié)輪椅位姿時(shí)，保持后導(dǎo)向輪的運(yùn)動(dòng)或靜止；前導(dǎo)向輪上同樣安裝有前變速傳動(dòng)部件，前變速傳動(dòng)部件與后變速傳動(dòng)部件結(jié)構(gòu)相同；所述控制系統(tǒng)主要包括傳感檢測(cè)模塊、驅(qū)動(dòng)模塊和定時(shí)模塊；整個(gè)前腿機(jī)構(gòu)的動(dòng)力由驅(qū)動(dòng)模塊的主電機(jī)提供，其傳動(dòng)連接是，主電機(jī)帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)并通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)下電磁離合器、上電磁離合器、前導(dǎo)向輪以及后導(dǎo)向輪；傳感檢測(cè)模塊主要包括前導(dǎo)向輪、后導(dǎo)向輪、位置傳感器、角位移傳感器、角速度傳感器及力傳感器，通過對(duì)導(dǎo)向輪的位置、角位移、角速度以及所受力的檢測(cè)，并向主機(jī)實(shí)時(shí)傳送數(shù)據(jù)，使輪椅可靠平穩(wěn)運(yùn)行；定時(shí)模塊通過對(duì)離合器的定時(shí)接通及分離來實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)前腿機(jī)構(gòu)的位姿。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅的前腿機(jī)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn):1.爬樓越障能力提高；在爬樓梯運(yùn)動(dòng)過程中，通過對(duì)前腿機(jī)構(gòu)的不斷調(diào)節(jié)，可有效地增強(qiáng)了爬樓的動(dòng)力，大大增強(qiáng)了輪椅的爬樓能力。2.控制方便，操作簡(jiǎn)單；加入本發(fā)明前腿機(jī)構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅與步行式輪椅結(jié)構(gòu)相比，在坑洼不平的路面上運(yùn)動(dòng)時(shí)靈活性高，控制方便，操作簡(jiǎn)單，且不會(huì)出現(xiàn)遲緩現(xiàn)象；與行星輪式輪椅結(jié)構(gòu)相比，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性較好，乘坐舒適。輪椅安裝了本發(fā)明前腿機(jī)構(gòu)之后，乘坐者可單獨(dú)手動(dòng)與電動(dòng)操作，可以輔助輪椅實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)上下樓梯及越障，提高了乘坐者的行動(dòng)自由度，減輕了親屬或看護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。3.結(jié)構(gòu)緊湊，制造成本低；本發(fā)明前腿機(jī)構(gòu)通過單動(dòng)力源即可實(shí)現(xiàn)多運(yùn)動(dòng)傳遞，整體結(jié)構(gòu)緊湊，位姿調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)靈活，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，制造成本低，運(yùn)行精度高，且穩(wěn)定可
O4.正面攀爬，安全舒適；安裝本發(fā)明前腿機(jī)構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅正面攀爬樓梯或越障，符合人們爬樓習(xí)慣，提高了使用者的安全性與舒適度。5.可以手動(dòng)調(diào)節(jié)前腿姿態(tài)，通過轉(zhuǎn)動(dòng)手柄帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，使齒條螺母移動(dòng)，從而使連接板和曲柄擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)前腿機(jī)構(gòu)的姿態(tài)調(diào)節(jié)。
`態(tài)，通過對(duì)離合器通斷電將主軸上的動(dòng)力傳到齒輪上，進(jìn)而再通過一系列齒輪嚙合傳動(dòng)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使齒條螺母移動(dòng)，達(dá)到使前連接板和曲柄擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)前腿機(jī)構(gòu)姿態(tài)調(diào)節(jié)。


圖1是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)一種實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)前側(cè)示意圖；圖2是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)一種實(shí)施例的前腿機(jī)構(gòu)與輪椅連接的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)一種實(shí)施例的前連接板調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)一種實(shí)施例的后連接板調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)一種實(shí)施例的導(dǎo)向輪動(dòng)力調(diào)整機(jī)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)一種實(shí)施例的導(dǎo)向輪變速傳動(dòng)部件結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)一種實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)后側(cè)示意圖；圖8是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)一種實(shí)施例的上下樓梯過程位姿示意圖；其中，
圖8(1)是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)一種實(shí)施例的上樓梯過程位姿示意圖；其中，圖8 (Ia)是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)靠近臺(tái)階，準(zhǔn)備爬樓的示意圖；圖8 (Ib)是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)中的前導(dǎo)向輪翻越臺(tái)階的示意圖；圖8(lc)是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)中前導(dǎo)向輪已翻上臺(tái)階，后導(dǎo)向輪翻越臺(tái)階的示意圖；圖S(Id)是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)翻到臺(tái)階上的位姿示意圖。圖8(2)是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)一種實(shí)施例的下樓梯位姿示意圖；其中，圖8(2a)是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)靠近臺(tái)階，準(zhǔn)備下樓的示意圖。圖8(2b)是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)中前導(dǎo)向輪跨越臺(tái)階的示意圖。圖8(2c)是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)中前導(dǎo)向輪已越過臺(tái)階，后導(dǎo)向輪跨越臺(tái)階的示意圖。圖8 (2d)是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)下到平地上(前腿機(jī)構(gòu)中前導(dǎo)向輪已越過臺(tái)階，后導(dǎo)向輪越 臺(tái)階的情形)的示意圖。

圖9是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)一種實(shí)施例的越障過程位姿示意圖；其中，

圖9(a)是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)抬起，準(zhǔn)備跨越障礙的示意圖。圖9(b)是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)中前導(dǎo)向輪跨上障礙的示意圖。圖9(c)是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)中后導(dǎo)向輪跨越障礙的位姿示意圖。圖9(d)是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)跨上障礙的示意圖。圖9(e)是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)從障礙上向下的示意圖。圖9(f)是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)中前導(dǎo)向輪著地的示意圖。圖9(g)是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)中后導(dǎo)向輪著地的示意圖。圖9(h)是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)完全著地的示意圖。

圖10是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)一種實(shí)施例的跨溝過程位姿示意圖；其中，圖10(a)是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)中前導(dǎo)向輪跨上溝沿的示意圖；圖10(b)是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)中后導(dǎo)向輪翻越溝沿的示意圖；圖10(c)是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)中后導(dǎo)向輪跨上溝沿的示意圖；圖10(d)是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)完全跨越溝坎的示意圖。圖11是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)一種實(shí)施例的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖12是本發(fā)明輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)一種實(shí)施例的控制程序框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述:本發(fā)明設(shè)計(jì)的輪腿復(fù)合式輪椅前腿機(jī)構(gòu)(簡(jiǎn)稱前腿機(jī)構(gòu)，參見圖1一 12)，安裝在輪椅機(jī)架底部的前端(其連接結(jié)構(gòu)參見圖2)，前腿機(jī)構(gòu)頂部箱體通過螺栓與輪椅機(jī)架連接在一起，其特征在于該前腿機(jī)構(gòu)主要包括后連接板位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)1，前連接板位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2，動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3，變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4和控制系統(tǒng)5。本發(fā)明前腿機(jī)構(gòu)所述的后連接板位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)I (參見圖1、4、7)，它包括箱體119、后連接板110、主軸17、曲柄13、導(dǎo)桿14、滑塊19、導(dǎo)桿座15、左絲杠112、左齒條螺母111、上電磁離合器22、左手柄11、后導(dǎo)向輪16及前導(dǎo)向輪18以及安裝前導(dǎo)向輪18的下軸38等。當(dāng)對(duì)后連接板110進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)(參見圖3)，既可以手動(dòng)調(diào)節(jié)，也可以電動(dòng)調(diào)節(jié)。其手動(dòng)調(diào)節(jié)的傳動(dòng)連接是，通過直接轉(zhuǎn)動(dòng)左手柄11帶動(dòng)左絲杠112轉(zhuǎn)動(dòng)(參見圖6)，進(jìn)而使左齒條螺母111沿著左絲杠112移動(dòng)，然后左齒條螺母111帶動(dòng)曲柄13上的局部齒輪進(jìn)行擺動(dòng)，接著曲柄13又帶動(dòng)滑塊19沿著固定于后連接板110上的導(dǎo)桿14移動(dòng)，且后連接板110進(jìn)行擺動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)位姿的調(diào)節(jié)；電動(dòng)調(diào)節(jié)的傳動(dòng)連接是，對(duì)上電磁離合器22通電，電機(jī)通過傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)主軸17轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸17上的后錐齒輪210與安裝在與主軸垂直上小軸116上的前錐齒輪29嚙合，帶動(dòng)左下齒輪113轉(zhuǎn)動(dòng)，左下齒輪113通過與裝在上小軸116上的上小齒輪114嚙合，又帶動(dòng)裝在上小軸116上與上電磁離合器22連在一起的上大齒輪115轉(zhuǎn)動(dòng)，上大齒輪115又與裝在左絲杠112末端的左小齒輪117嚙合，進(jìn)而又帶動(dòng)左絲杠112轉(zhuǎn)動(dòng)，左絲杠112轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)又帶動(dòng)其上的左齒條螺母111沿著左導(dǎo)軌118移動(dòng)，然后通過左齒條螺母111與曲柄13上的局部齒輪嚙合帶動(dòng)曲柄13擺動(dòng)，曲柄13又帶動(dòng)滑塊19沿著固定在后連接板110上的導(dǎo)桿14移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)后連接板110位姿的調(diào)節(jié)。所述的傳動(dòng)或調(diào)節(jié)過程表明了相關(guān)零部件的安裝連接方法。所述前連接板位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2 (參見圖1及圖7)，它包括前連接板23、右絲杠211、右齒條螺母24、下電磁離合器12、右手柄21以及安裝后導(dǎo)向輪16的上軸38等。當(dāng)對(duì)前連接板23進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)(參見圖2)，既可以手動(dòng)調(diào)節(jié)，也可以電動(dòng)調(diào)節(jié)。手動(dòng)調(diào)節(jié)的傳動(dòng)連接是，通過直接轉(zhuǎn)動(dòng)右手柄21帶動(dòng)右絲杠211轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使右齒條螺母24沿著右絲杠211移動(dòng)，然后右齒條螺母24帶動(dòng)前連接板23上的局部齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，前連接板23上的局部齒輪帶動(dòng)前連接板23擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)前連接板23位姿的調(diào)節(jié)；電動(dòng)調(diào)節(jié)的傳動(dòng)連接是，對(duì)下電磁離合器12通電，電機(jī)通過傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)主軸17轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸17上的后錐齒輪210與安裝在與主軸垂直上小軸116上的前錐齒輪29嚙合，進(jìn)而帶動(dòng)同樣裝在上小軸116上的與下電磁離合器12連在一起的右下齒輪27轉(zhuǎn)動(dòng)，右下齒輪27又帶動(dòng)裝在上小軸116上的右中齒輪28嚙合，右中齒輪28又帶動(dòng)·移動(dòng)，然后通過右齒條螺母24與前連接板23上的局部齒輪嚙合帶動(dòng)前連接板23擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)前連接板23位姿的調(diào)節(jié)。所述的傳動(dòng)或調(diào)節(jié)過程表明了相關(guān)零部件的安裝連接方法。所述的動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3 (參見圖5)，其主要有主軸17、固定在前連接板23上的中小軸33以及后連接板110上的下小軸36、帶有摩擦片的前導(dǎo)向輪18和后導(dǎo)向輪16、帶有彈簧安裝于導(dǎo)向輪上的底中齒輪34和底下齒輪37等組成。當(dāng)電機(jī)通過傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)主軸17轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，主軸17上的底上齒輪31與安裝在中小軸33上的上中介齒輪32嚙合，進(jìn)而通過底中齒輪34帶動(dòng)后導(dǎo)向輪16轉(zhuǎn)動(dòng)，底中齒輪34再通過與下小軸36上的下中介齒輪35嚙合帶動(dòng)底下齒輪37轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)前導(dǎo)向輪18轉(zhuǎn)動(dòng)。從而實(shí)現(xiàn)前導(dǎo)向輪18和后導(dǎo)向輪16的動(dòng)力傳動(dòng)。所述的傳動(dòng)關(guān)系也表明了相關(guān)零部件的安裝連接方法。所述的變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4(參見圖6)，其主要的變速傳動(dòng)部件有螺母43、彈簧42、底中齒輪34、摩擦片41及后導(dǎo)向輪16和上軸38等。在前導(dǎo)向輪18及后導(dǎo)向輪16上都安裝著相同的變速傳動(dòng)部件，其工作原理相同。下面僅就后導(dǎo)向輪16上變速傳動(dòng)部件作介紹。在輪椅運(yùn)動(dòng)過程中，當(dāng)后導(dǎo)向輪16與樓梯接觸時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)帶有彈簧42的底中齒輪34上螺母43，進(jìn)而可以調(diào)節(jié)后導(dǎo)向輪16與摩擦片41之間的摩擦力，因而可以調(diào)節(jié)底中齒輪34通過摩擦片41傳遞到后導(dǎo)向輪16上的動(dòng)力，最終可以實(shí)現(xiàn)在調(diào)節(jié)位姿時(shí)，保持后導(dǎo)向輪16的運(yùn)動(dòng)或靜止。所述的運(yùn)動(dòng)或調(diào)節(jié)過程也表明了相關(guān)零部件的傳動(dòng)安裝連接方法。在輪椅運(yùn)動(dòng)過程中，在對(duì)前腿機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)的同時(shí)，通過對(duì)安裝有彈簧42的底中齒輪34的彈力進(jìn)行調(diào)整，可以通過摩擦片41調(diào)節(jié)底中齒輪34與后導(dǎo)向輪16之間的摩擦力，致使后導(dǎo)向輪16可以運(yùn)動(dòng)，也可以靜止，對(duì)前導(dǎo)向輪18也可有同樣的操作。本發(fā)明前腿機(jī)構(gòu)在上、下樓梯、翻越障礙和跨越溝壑過程中的工作原理、操作和運(yùn)動(dòng)過程如下:上樓梯時(shí):當(dāng)電動(dòng)輪椅即將靠近樓梯，準(zhǔn)備上樓梯時(shí)，通過控制器對(duì)下電磁離合器12通電，進(jìn)而將主軸17上的動(dòng)力通過后錐齒輪210與安裝在與主軸垂直上小軸116上的前錐齒輪29嚙合，帶動(dòng)右下齒輪27轉(zhuǎn)動(dòng)，右下齒輪27通過與右中齒輪28嚙合，又帶動(dòng)右上齒輪26轉(zhuǎn)動(dòng)，右上齒輪26帶動(dòng)右絲杠211轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)安裝于右絲杠211上的右齒條螺母24沿著右導(dǎo)軌25移動(dòng)，然后通過右齒條螺母24與前連接板23上的局部齒輪嚙合帶動(dòng)前連接板23擺動(dòng)一定的角度，然后將下電磁離合器12斷電，把前連接板23鎖定在這一位置，接著通過控制器對(duì)上電磁離合器22通電，電機(jī)通過傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)主軸17轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸17上的后錐齒輪210與安裝在與主軸垂直上小軸116上的前錐齒輪29嚙合，帶動(dòng)左下齒輪113轉(zhuǎn)動(dòng)，左下齒輪113通過與上小齒輪114嚙合，又帶動(dòng)左小齒輪117轉(zhuǎn)動(dòng)，左小齒輪117帶動(dòng)左絲杠112轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)安裝于左絲杠112上的左齒條螺母111沿著左導(dǎo)軌118移動(dòng)，然后通過左齒條螺母111與曲柄13上的局部齒輪嚙合帶動(dòng)曲柄13擺動(dòng)，曲柄13又帶動(dòng)滑塊19沿著固定在后連接板110上的導(dǎo)桿14移動(dòng)，從而將后連接板110調(diào)至前導(dǎo)向輪18與樓梯接觸的位置，之后隨著輪椅不斷向前運(yùn)動(dòng)，連續(xù)重復(fù)的進(jìn)行上述調(diào)節(jié)過程，直至最終爬上樓梯。當(dāng)手動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)只需轉(zhuǎn)動(dòng) 右手柄21或左手柄11，就可以帶動(dòng)右齒條螺母24或左齒條螺母111移動(dòng)，進(jìn)而可以帶動(dòng)曲柄13和前連接板23擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)其前腿機(jī)構(gòu)上樓位姿的調(diào)節(jié)，之后伴隨著輪椅的運(yùn)動(dòng)，重復(fù)上述過程，直至輪椅爬上樓梯。其運(yùn)動(dòng)過程如下(參見圖8(1)):前腿機(jī)構(gòu)靠近臺(tái)階，準(zhǔn)備爬樓(參見8(1)的(a));前腿機(jī)構(gòu)中的前導(dǎo)向輪18翻越臺(tái)階的情形(參見8(1)的(b));前腿機(jī)構(gòu)中前導(dǎo)向輪18已翻上臺(tái)階，后導(dǎo)向輪16翻越臺(tái)階的情形(參見8 (I)的(c));前腿機(jī)構(gòu)翻到臺(tái)階上的情形(參見8 (I)的(d))。下樓梯時(shí):當(dāng)電動(dòng)輪椅運(yùn)動(dòng)到即將下樓梯的位置時(shí)，通過控制器對(duì)下電磁離合器12通電，進(jìn)而將主軸17上的動(dòng)力通過后錐齒輪210與安裝在與主軸垂直上小軸116上的前錐齒輪29嚙合，帶動(dòng)右下齒輪27轉(zhuǎn)動(dòng)，右下齒輪27通過與右中齒輪28嚙合，又帶動(dòng)右上齒輪26轉(zhuǎn)動(dòng)，右上齒輪26帶動(dòng)右絲杠211轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)安裝于右絲杠211上的右齒條螺母24沿著右導(dǎo)軌25移動(dòng)，然后通過右齒條螺母24與前連接板23上的局部齒輪嚙合帶動(dòng)前連接板23擺動(dòng)，當(dāng)前連接板23擺到與豎直方向平齊時(shí)將其鎖定，將下電磁離合器12斷電，接著通過控制器對(duì)上電磁離合器22通電，電機(jī)通過傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)主軸17轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸17上的后錐齒輪210與安裝在與主軸垂直上小軸116上的前錐齒輪29嚙合，帶動(dòng)左下齒輪113轉(zhuǎn)動(dòng)，左下齒輪113通過與上小齒輪114嚙合，又帶動(dòng)左小齒輪117轉(zhuǎn)動(dòng)，左小齒輪117帶動(dòng)左絲杠112轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)安裝于左絲杠112上的左齒條螺母111沿著左導(dǎo)軌118移動(dòng)，然后通過左齒條螺母111與曲柄13上的局部齒輪嚙合帶動(dòng)曲柄13擺動(dòng)，曲柄13又帶動(dòng)滑塊12沿著固定在后連接板110上的導(dǎo)桿14移動(dòng)，從而將后連接板110調(diào)至前導(dǎo)向輪18與樓梯接觸的位置，接下來隨著輪椅不斷向前運(yùn)動(dòng)，不斷地對(duì)前連接板23和后連接板110進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至輪椅平穩(wěn)的走出樓梯。當(dāng)手動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)只需轉(zhuǎn)動(dòng)右手柄21或左手柄11，就可以通過右絲杠211或左絲杠112帶動(dòng)右齒條螺母24或左齒條螺母111移動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)曲柄13和前連接板23擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)其前腿機(jī)構(gòu)下樓位姿的調(diào)節(jié)，之后伴隨著輪椅的運(yùn)動(dòng)，重復(fù)上述過程，直至輪椅爬上樓梯。其運(yùn)動(dòng)過程如下(參見圖8(2)):前腿機(jī)構(gòu)靠近臺(tái)階準(zhǔn)備下樓(參見圖8(2)的(a));前腿機(jī)構(gòu)中前導(dǎo)向輪18越臺(tái)階的情形(參見圖8(2)的(b))；前腿機(jī)構(gòu)中前導(dǎo)向輪18已越過臺(tái)階，后導(dǎo)向輪16越臺(tái)階的情形(參見圖8 (2)的(C));前腿機(jī)構(gòu)下到平地上的情形(參見圖8(2)的(d))。跨越障礙時(shí):當(dāng)電動(dòng)輪椅運(yùn)動(dòng)到即將靠近障礙物時(shí)通過控制器對(duì)下電磁離合器12通電，進(jìn)而將主軸17上的動(dòng)力通過后錐齒輪210與安裝在與主軸垂直上小軸116上的前錐齒輪29嚙合，帶動(dòng)右下齒輪27轉(zhuǎn)動(dòng)，右下齒輪27通過與右中齒輪28嚙合，又帶動(dòng)右上齒輪26轉(zhuǎn)動(dòng)，右上齒輪26帶動(dòng)右絲杠211轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)安裝于右絲杠211上的右齒條螺母24沿著右導(dǎo)軌25移動(dòng)，然后通過右齒條螺母24與前連接板23上的局部齒輪嚙合帶動(dòng)前連接板23擺動(dòng)，當(dāng)前連接板23擺到與水平方向平齊時(shí)將其鎖定，然后將下電磁離合器12斷電，接著通過控制器對(duì)上電磁離合器22通電，電機(jī)通過傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)主軸17轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸17上的后錐齒輪210與安裝在與主軸垂直上小軸116上的前錐齒輪29嚙合，帶動(dòng)左下齒輪113轉(zhuǎn)動(dòng)，左下齒輪113通過與上小齒輪114嚙合，又帶動(dòng)左小齒輪117轉(zhuǎn)動(dòng)，左小齒輪117帶動(dòng)左絲杠112轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)安裝于左絲杠112上的左齒條螺母111沿著左導(dǎo)軌118移動(dòng)，然后通過左齒條螺母111與曲柄13上的局部齒輪嚙合帶動(dòng)曲柄13擺動(dòng)，曲柄13帶動(dòng)滑塊19沿著固定在后連接板110上的導(dǎo)桿14移動(dòng)，從而將后連接板110調(diào)至前導(dǎo)向輪18與障礙物接觸的位置，之后隨著輪椅不斷向前運(yùn)動(dòng)，不斷地對(duì)前連接板23和后連接板110進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至輪椅平穩(wěn)的跨越障礙。其運(yùn)動(dòng)過程如下(參見圖9):前腿機(jī)構(gòu)抬起，準(zhǔn)備跨越障礙(參見圖9的(a));前腿機(jī)構(gòu)中前導(dǎo)向輪18跨上障礙(參見圖9的(b));前腿機(jī)構(gòu)中后導(dǎo)向輪16跨越障礙的過程(參見圖9的(C));前腿機(jī)構(gòu)跨上障礙的示意圖(參見圖9的(d));前腿機(jī)構(gòu)從障礙上向下的過程(參見圖9的(e));前腿機(jī)構(gòu)中前導(dǎo)向輪18著地示意圖(參見圖9的 (f));前腿機(jī)構(gòu)中后導(dǎo)向輪16著地示意圖(參見圖9的(g));前腿機(jī)構(gòu)完全著地示意圖(參見圖9的(h))?？缭綔羡謺r(shí):當(dāng)電動(dòng)輪椅運(yùn)動(dòng)到即將靠近溝壑時(shí)通過控制器對(duì)下電磁離合器12通電，將主軸17上的動(dòng)力通過后錐齒輪210與安裝在與主軸垂直上小軸116上的前錐齒輪29嚙合，帶動(dòng)右下齒輪27轉(zhuǎn)動(dòng)，右下齒輪27通過與下電磁離合器12連在一起的右中齒輪28嚙合，又帶動(dòng)右上齒輪26轉(zhuǎn)動(dòng)，右上齒輪26帶動(dòng)右絲杠211轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)安裝于右絲杠211上的右齒條螺母24沿著右導(dǎo)軌25移動(dòng)，然后通過右齒條螺母24與前連接板23上的局部齒輪嚙合帶動(dòng)前連接板23擺動(dòng)，當(dāng)前連接板23擺到與水平方向快平齊時(shí)將其鎖定，然后將下電磁離合器12斷電，接著通過控制器對(duì)上電磁離合器22通電，電機(jī)通過傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)主軸17轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸17上的后錐齒輪210與安裝在與主軸垂直上小軸116上的前錐齒輪29嚙合，帶動(dòng)左下齒輪113轉(zhuǎn)動(dòng)，左下齒輪113通過與上小齒輪114嚙合，又帶動(dòng)左小齒輪117轉(zhuǎn)動(dòng)，左小齒輪117帶動(dòng)左絲杠112轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)安裝于左絲杠112上的左齒條螺母111沿著左導(dǎo)軌118移動(dòng)，然后通過左齒條螺母111與曲柄13上的局部齒輪嚙合帶動(dòng)曲柄13擺動(dòng)，曲柄13帶動(dòng)滑塊19沿著固定在后連接板13上的導(dǎo)桿14移動(dòng)，從而將后連接板110調(diào)至前導(dǎo)向輪18與障礙物接觸的位置，之后隨著輪椅不斷向前運(yùn)動(dòng)，不斷地對(duì)前連接板23和后連接板3進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至輪椅平穩(wěn)的跨越溝壑。其運(yùn)動(dòng)過程如下(參見圖10):前腿機(jī)構(gòu)中前導(dǎo)向輪18跨上溝沿的情形(參見圖10的(a));前腿機(jī)構(gòu)中后導(dǎo)向輪16翻越溝沿的情形(參見圖10的(b));前腿機(jī)構(gòu)中后導(dǎo)向輪16跨上溝沿的情形(參見圖10的(C));前腿機(jī)構(gòu)完全跨越溝坎的情形(參見圖10的(d))。本發(fā)明前腿機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)5主要包括傳感檢測(cè)模塊A、驅(qū)動(dòng)模塊B和定時(shí)模塊c (參見圖11)。整個(gè)前腿機(jī)構(gòu)的動(dòng)力由驅(qū)動(dòng)模塊B的主電機(jī)提供，主電機(jī)帶動(dòng)主軸17轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)下電磁離合器12、上電磁離合器22、前導(dǎo)向輪18以及后導(dǎo)向輪16工作；傳感檢測(cè)模塊A主要包括前導(dǎo)向輪18、后導(dǎo)向輪16、位置傳感器、角位移傳感器、角速度傳感器及力傳感器，通過對(duì)導(dǎo)向輪的位置、角位移、角速度以及所受力的檢測(cè)，并向主機(jī)實(shí)時(shí)傳送數(shù)據(jù)，使輪椅可靠平穩(wěn)運(yùn)行；定時(shí)模塊c通過對(duì)離合器的定時(shí)接通及分離來實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)前腿機(jī)構(gòu)的位姿。本發(fā)明前腿機(jī)構(gòu)運(yùn)行模式下的控制流程(參見圖12)，采用面向數(shù)字的信號(hào)處理方式，并通過 控制軟件得以實(shí)現(xiàn)。具體步驟如下:步驟1:系統(tǒng)初始化并執(zhí)彳丁步驟2 ；步驟2:各種參數(shù)初始化設(shè)置，并執(zhí)行步驟3 ；步驟3:檢測(cè)按鍵和手柄是否正常，如果正常則執(zhí)行步驟4，否則執(zhí)行步驟5 ；步驟4:采用手動(dòng)還是自動(dòng)，若采用手動(dòng)則執(zhí)行步驟6，否則執(zhí)行步驟12:步驟5:系統(tǒng)暫停并報(bào)警，進(jìn)行故障排除；步驟6:檢測(cè)是否調(diào)整前連接板23，如果是則執(zhí)行步驟7，否則執(zhí)行步驟8 ；步驟7:手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)右手柄21,調(diào)整前連接板23,并執(zhí)行步驟8 ；步驟8:檢測(cè)是否調(diào)整前連接板23，如果是則執(zhí)行步驟9，否則執(zhí)行步驟10 ；步驟9:手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)左手柄11,調(diào)整前連接板110,并執(zhí)行步驟10 ；步驟10:驅(qū)動(dòng)主電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并執(zhí)行步驟11 ;步驟11:檢測(cè)是否到最后一個(gè)臺(tái)階，如果是則執(zhí)行步驟18，否則執(zhí)行步驟6 ；步驟12:用位置傳感器檢測(cè)踢面、踏面及臺(tái)階的具體位置，并執(zhí)行步驟13:步驟13:檢測(cè)是否第一個(gè)臺(tái)階，如果是則執(zhí)行步驟14，否則執(zhí)行步驟16:步驟14:檢測(cè)導(dǎo)向輪位置、轉(zhuǎn)角、角速度及受力并驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并執(zhí)行步驟15 ；步驟15:檢測(cè)是否到最后一個(gè)臺(tái)階，如果是則執(zhí)行步驟16，否則執(zhí)行步驟14 ；步驟16:檢測(cè)導(dǎo)向輪位置、轉(zhuǎn)角、角速度及受力并驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并執(zhí)行步驟17 ；步驟17:檢測(cè)是否到最后一個(gè)臺(tái)階，如果是則執(zhí)行步驟18，否則執(zhí)行步驟12 ；步驟18:系統(tǒng)停止。依據(jù)說明書及其附圖所述，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易給出控制流程軟件的具體內(nèi)容。概言之，本發(fā)明前腿機(jī)構(gòu)是一個(gè)具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)、一個(gè)足底滾進(jìn)輪構(gòu)成的三自由度機(jī)構(gòu)。輪椅平地運(yùn)行時(shí)，前腿機(jī)構(gòu)的位姿鎖定不變，沿著地面運(yùn)動(dòng)，起導(dǎo)向和支撐作用；在輪椅上下樓梯或跨溝越坎時(shí)，對(duì)前腿機(jī)構(gòu)位姿的調(diào)節(jié)可以電動(dòng)，也可以手動(dòng)，有利于輔助輪椅平穩(wěn)可靠的運(yùn)行。對(duì)前腿機(jī)構(gòu)位姿的調(diào)節(jié)，可以同時(shí)調(diào)節(jié)前連接板23與曲柄13，也可以鎖定前連接板23，而單獨(dú)調(diào)節(jié)曲柄13，并且在調(diào)節(jié)過程中，與地面接觸的后導(dǎo)向輪16可以運(yùn)動(dòng)，也可以靜止不動(dòng)。對(duì)前導(dǎo)向輪18也可有同樣的操作。在輪椅的運(yùn)動(dòng)過程中，前腿機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)輪子依次輪流支撐和跨越臺(tái)階，并與其它輪足(例如八足輪腿復(fù)合輪椅)作為輔助支撐與輪子交替支撐，實(shí)現(xiàn)攀爬樓梯的功能。本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有 技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種輪腿復(fù)合式輪椅的前腿機(jī)構(gòu)，其特征在于該前腿機(jī)構(gòu)主要包括后連接板位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，前連接板位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)； 所述后連接板位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括箱體、后連接板、主軸、曲柄、導(dǎo)桿、滑塊、導(dǎo)桿座、左絲杠、左齒條螺母、上電磁離合器、左手柄、后導(dǎo)向輪、前導(dǎo)向輪以及安裝前導(dǎo)向輪的下軸；手動(dòng)調(diào)節(jié)后連接板的傳動(dòng)連接是，直接轉(zhuǎn)動(dòng)左手柄，帶動(dòng)左絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使左齒條螺母沿著左絲杠移動(dòng)，左齒條螺母帶動(dòng)曲柄上的局部齒輪進(jìn)行擺動(dòng)，接著曲柄又帶動(dòng)滑塊沿著固定于后連接板上的導(dǎo)桿移動(dòng)，且后連接板進(jìn)行擺動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)位姿的調(diào)節(jié)；電動(dòng)調(diào)節(jié)后連接板的傳動(dòng)連接是，對(duì)上電磁離合器通電，電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸上的后錐齒輪與安裝在與主軸垂直上小軸上的前錐齒輪嚙合，帶動(dòng)左下齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，左下齒輪通過與裝在上小軸上的上小齒輪嚙合，又帶動(dòng)裝在上小軸上與上電磁離合器連在一起的上大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，上大齒輪又與裝在左絲杠末端的左小齒輪嚙合，進(jìn)而又帶動(dòng)左絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，左絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)又帶動(dòng)其上的左齒條螺母沿著左導(dǎo)軌移動(dòng)，通過左齒條螺母與曲柄上的局部齒輪嚙合帶動(dòng)曲柄擺動(dòng)，曲柄又帶動(dòng)滑塊沿著固定在后連接板上的導(dǎo)桿移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)后連接板位姿的調(diào)節(jié)； 所述前連接板位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括前連接板、右絲杠、右齒條螺母、下電磁離合器、右手柄以及安裝后導(dǎo)向輪的上軸；手動(dòng)調(diào)節(jié)前連接板的傳動(dòng)連接是，直接轉(zhuǎn)動(dòng)右手柄帶動(dòng)右絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使右齒條螺母沿著右絲杠移動(dòng)，右齒條螺母帶動(dòng)前連接板上的局部齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)前連接板擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)前連接板位姿的調(diào)節(jié)；電動(dòng)調(diào)節(jié)前連接板的傳動(dòng)連接是，對(duì)下電磁離合器通電，電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸上的后錐齒輪與安裝在與主軸垂直上小軸上的前錐齒輪嚙合，進(jìn)而帶動(dòng)同樣裝在上小軸上的與下電磁離合器連在一起的右下齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，右下齒輪帶動(dòng)裝在上小軸上的右中齒輪嚙合，右中齒輪又帶動(dòng)裝在右絲杠上的右上齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)安裝于絲杠上的右齒條螺母沿著右導(dǎo)軌移動(dòng)，然后通過右齒條螺母與前連接板上的局部齒輪嚙合帶動(dòng)前連接板擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)前連接板位姿的調(diào)節(jié)； 所述動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有主軸、固定在前連接板上的中小軸以及后連接板上的下小軸、帶有摩擦片的前導(dǎo)向輪和后導(dǎo)向輪、帶有彈簧安裝于導(dǎo)向輪上的底中齒輪和底下齒輪；其傳動(dòng)連接是，電機(jī)通過傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸上的底上齒輪與安裝在中小軸上的上中介齒輪嚙合，進(jìn)而通過底 中齒輪帶動(dòng)后導(dǎo)向輪轉(zhuǎn)動(dòng)，底中齒輪再通過與下小軸上的下中介齒輪嚙合，帶動(dòng)底下齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)前導(dǎo)向輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)前導(dǎo)向輪和后導(dǎo)向輪的動(dòng)力傳動(dòng)； 所述變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的變速傳動(dòng)部件主要有螺母、彈簧、底中齒輪、摩擦片、后導(dǎo)向輪和上軸；其傳動(dòng)連接是，后導(dǎo)向輪上安裝有后變速傳動(dòng)部件，在輪椅運(yùn)動(dòng)過程中，當(dāng)后導(dǎo)向輪與樓梯接觸時(shí)，通過調(diào)節(jié)帶有彈簧的底中齒輪上螺母，進(jìn)而調(diào)節(jié)后導(dǎo)向輪與摩擦片之間的摩擦力，因而調(diào)節(jié)底中齒輪通過摩擦片傳遞到后導(dǎo)向輪上的動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)在調(diào)節(jié)輪椅位姿時(shí)，保持后導(dǎo)向輪的運(yùn)動(dòng)或靜止；前導(dǎo)向輪上同樣安裝有前變速傳動(dòng)部件，前變速傳動(dòng)部件與后變速傳動(dòng)部件結(jié)構(gòu)相同； 所述控制系統(tǒng)主要包括傳感檢測(cè)模塊、驅(qū)動(dòng)模塊和定時(shí)模塊；整個(gè)前腿機(jī)構(gòu)的動(dòng)力由驅(qū)動(dòng)模塊的主電機(jī)提供，其傳動(dòng)連接是，主電機(jī)帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)并通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)下電磁離合器、上電磁離合器、前導(dǎo)向輪以及后導(dǎo)向輪；傳感檢測(cè)模塊主要包括前導(dǎo)向輪、后導(dǎo)向輪、位置傳感器、角位移傳感器、角速度傳感器及力傳感器，通過對(duì)導(dǎo)向輪的位置、角位移、角速度以及所受力的檢測(cè)，并向主機(jī)實(shí)時(shí)傳送數(shù)據(jù)，使輪椅可靠平穩(wěn)運(yùn)行；定時(shí)模塊通過對(duì)離合器的定時(shí)接通及分離來實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)前腿機(jī)構(gòu)的位姿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述輪腿復(fù)合式輪椅的前腿機(jī)構(gòu)，其特征在于該前腿機(jī)構(gòu)運(yùn)行模式下的控制流程采用面向數(shù)字的信號(hào)處理方式，具體步驟如下: 步驟1:系統(tǒng)初始化并執(zhí)行步驟2 ； 步驟2:各種參數(shù)初始化設(shè)置，并執(zhí)行步驟3 ； 步驟3:檢測(cè)按鍵和手柄是否正常，如果正常則執(zhí)行步驟4，否則執(zhí)行步驟5 ； 步驟4:采用手動(dòng)還是自動(dòng)，若采用手動(dòng)則執(zhí)行步驟6，否則執(zhí)行步驟12 ； 步驟5:系統(tǒng)暫停并報(bào)警，進(jìn)行故障排除； 步驟6:檢測(cè)是否調(diào)整前連接板，如果是則執(zhí)行步驟7，否則執(zhí)行步驟8 ； 步驟7:手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)右手柄，調(diào)整前連接板，并執(zhí)行步驟8 ; 步驟8:檢測(cè)是否調(diào)整前連接板，如果是則執(zhí)行步驟9，否則執(zhí)行步驟10 ； 步驟9:手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)左手柄，調(diào)整前連接板，并執(zhí)行步驟10 ； 步驟10:驅(qū)動(dòng)主電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并執(zhí)行步驟11 ； 步驟11:檢測(cè)是否到最后一個(gè)臺(tái)階，如果是則執(zhí)行步驟18，否則執(zhí)行步驟6 ; 步驟12:用位置傳感器檢測(cè)踢面、踏面及臺(tái)階的具體位置，并執(zhí)行步驟13: 步驟13:檢測(cè)是否第一個(gè)臺(tái)階，如果是則執(zhí)行步驟14，否則執(zhí)行步驟16 ； 步驟14:檢測(cè)導(dǎo)向輪位置、轉(zhuǎn)角、角速度及受力并驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并執(zhí)行步驟15 ； 步驟15:檢測(cè)是否到最后一個(gè)臺(tái)階，如果是則執(zhí)行步驟16，否則執(zhí)行步驟14 ； 步驟16:檢測(cè)導(dǎo)向輪位置、轉(zhuǎn)角、角速度及受力并驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并執(zhí)行步驟17 ； 步驟17:檢測(cè) 是否到最后一個(gè)臺(tái)階，如果是則執(zhí)行步驟18，否則執(zhí)行步驟12 ； 步驟18:系統(tǒng)停止。
全文摘要
本發(fā)明公開一種輪腿復(fù)合式輪椅的前腿機(jī)構(gòu)，其特征在于該前腿機(jī)構(gòu)主要包括后連接板位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，前連接板位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)；所述后連接板位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括箱體、后連接板、主軸、曲柄、導(dǎo)桿、滑塊、導(dǎo)桿座、左絲杠、左齒條螺母、上電磁離合器、左手柄、后導(dǎo)向輪、前導(dǎo)向輪及下軸；前連接板位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括前連接板、右絲杠、右齒條螺母、下電磁離合器、右手柄及上軸；動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有主軸、中小軸及下小軸、前導(dǎo)向輪和后導(dǎo)向輪、底中齒輪和底下齒輪；變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有螺母、彈簧、底中齒輪、摩擦片、后導(dǎo)向輪和上軸；控制系統(tǒng)主要包括傳感檢測(cè)模塊、驅(qū)動(dòng)模塊和定時(shí)模塊。
文檔編號(hào)A61G5/10GK103230322SQ201310165520
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月8日
發(fā)明者曹東興, 曲攀, 馮威, 王昊陽(yáng), 米佳佳 申請(qǐng)人:河北工業(yè)大學(xué)