一種適用于電動輪椅的輪徑大小可調機構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電動爬樓輪椅技術領域，具體涉及一種適用于電動輪椅的輪徑大小可調機構的結構設計、器件布局與技術實現。
[0002]截止到2014年，全國約有I億多老年人和6千多萬的殘障人士，而且這一數目還在與日俱增，爬樓和出行成了他們面臨的巨大問題。因此，各國對爬樓輪椅的研宄一直沒停過，也取得了很多成就，尤其是在行星輪爬樓輪椅方面。
[0003]電動輪椅的輪徑大小可調機構可提高電動輪椅的適應性，可自主調節輪徑的大小來適應不同長高比的樓梯，為殘障人士自主出入廣場、劇院、商場和樓寓等帶有樓梯的場所提供了可能性與方便性。
[0004]目前，許多研宄人員都在研宄如何讓電動爬樓輪椅能爬各種長高比的樓梯，但由于各種建筑樓梯的多樣性以及在具體的結構設計與技術實現等方面缺乏有效統一的措施，導致結果并不理想，現實需要結構簡單、可靠性強的具有輪徑大小可調功能的機構來保證電動爬樓輪椅的上述需求。

【發明內容】

[0005]本發明的內容在于提供一種適用于電動輪椅的輪徑大小可調機構(附圖1)。該機構由蝸輪蝸桿電機模塊(附圖2)、行星輪、微型電磁離合器、輪架、絲杠、螺母以及主軸組成。當電機帶動絲杠轉動時，根據相對運動不變性原理，只能轉動而不能軸向移動的絲杠就會迫使螺母沿其軸向前后移動，從而帶動連接螺母和輪架的支撐桿張開或收攏，實現改變輪徑的效果，使得電動輪椅能夠攀爬不同高寬比的樓梯。行星輪上裝有蝸輪蝸桿電機模塊，不僅可以保證電動輪椅在平地上自主行進，在攀爬樓梯時還可增加一份動力。上述這些功能均由微處理器是(STM32)控制步進電機和蝸輪蝸桿電機模塊來實現。
[0006]上述機構可以很好的實現本發明所需功能，機構具有結構布局合理、外形簡約美觀、運動性能突出、控制簡單高效、可切換多種姿態適應不同地形和不同高寬比樓梯等特點。
[0007]為了實現上述發明目的，主要設計包括以下結構:①輪架-1:輪架-1分為滑槽和滑塊兩部分，根據能爬樓梯的最高尺寸來確定滑槽深度以及滑塊長度。②支撐桿張開、收攏結構:該結構由支撐桿_3、螺母-4以及絲杠-5組成。支撐桿的長度由輪徑調節范圍和螺母-4行程共同決定，絲杠-5的導程可根據調整的快速性與穩定性在一定范圍內選擇決定。③絲杠螺母離合結構:該結構包括絲杠_5、主軸-6以及微型電磁離合器_7。主軸-6的直徑由絲杠內徑決定，微型電磁離合器-7的內徑由主軸-6的直徑決定，微型電磁離合器-7的力矩參數由絲杠-5內壁和主軸-6外表面摩擦力大小決定，一般不超過0.5N.mo
[0008]本發明的優點在于:
[0009](I)可攀爬不同長高比的樓梯，提高了電動爬樓輪椅的實用性與適用性，拓寬了爬樓輪椅的使用范圍。
[0010](2)采用蝸輪蝸桿電機模塊和行星輪一體化裝配，實現了電動輪椅爬樓和平地兩用。
[0011](3)采用絲杠螺母結構驅動，實現輪徑靈活調節，精確度高，可靠性強。
【附圖說明】
[0012]附圖1為適用于電動輪椅的輪徑大小可調機構的整體結構示意圖；
[0013]附圖2為適用于電動輪椅的輪徑大小可調機構的蝸輪蝸桿電機模塊內部結構示意圖；
[0014]附圖中:1一輪架，2—蝸輪蝸桿電機模塊，3—支撐桿，4一絲杠，5—螺母，6—主軸，
7—微型電磁離合器，8—減速馬達固定架，9一微型減速馬達，10—微型齒輪，11 一行星輪，12—微型蝸輪，13—微型蝸桿，14、15、16—微型軸承，17—輸入軸，18—輸出軸，19—電機模塊盒子，20—螺釘
【具體實施方式】
[0015]圖1為適用于電動輪椅的輪徑大小可調機構的整體結構示意圖。包括輪架-1，蝸輪蝸桿電機模塊_2，支撐桿_3，螺母-4，絲杠-5，主軸-6及微型電磁離合器-7。通過控制絲杠-5轉動，從而實現螺母-4軸向移動，進而推動支撐桿達到調節輪徑大小的目的。
[0016]如圖2所示，為適用于電動輪椅的輪徑大小可調機構的蝸輪蝸桿電機模塊內部結構示意圖。微型減速馬達-9通過微型齒輪將動力傳到輸入軸-15，輸入軸-15帶動微型蝸桿-12轉動將動力傳給微型蝸輪-11，進而將動力傳給輸出軸-17。該模塊不僅能為行星輪提供動力，而且還具有自鎖功能，可以在一定程度上為電動輪椅下樓提供安全保障。
【主權項】
1.一種適用于電動輪椅的輪徑大小可調裝置，其特征在于將絲杠螺母裝置套在主軸外表面并利用電磁離合器控制主軸與絲杠螺母的離合來開啟或關閉輪徑調節機構。當離合器開啟時，絲杠相對于主軸轉動，帶動螺母運動，推拉支撐桿，進而改變輪徑大小以攀爬不同長高比的樓梯；當離合器關閉時，絲杠與主軸連接在了一起，跟隨主軸轉動。2.根據權利要求1所述的一種基于蝸輪蝸桿電機模塊的平地一爬樓兩用裝置，其特征在于將電機模塊直接安裝在行星輪上，將行星輪的轉動和輪架的轉動(主軸轉動)分開控制。當行星輪轉動而主軸不動時，機構得以在平地行進；當行星輪和主軸同時轉動時，機構能實現爬樓功能；當行星輪不轉動而主軸轉動時，機構可以實現較為安全的下樓功能。
【專利摘要】本發明的內容在于提供一種可根據不同長高比的樓梯改變輪徑大小的爬樓執行機構。機構由輪架和3個行星輪組成。輪徑大小調節的基本原理是利用絲杠轉動，根據相對運動不變原理，迫使螺母向前或者向后移動從而推動支撐桿(同時連接輪架和螺母)向上或者向下移動，進而使滑塊和滑槽相對運動來改變輪徑的大小以適應不同長高比的樓梯。行星輪上裝有蝸輪蝸桿電機模塊，這樣有兩個好處：第一，蝸輪蝸桿電機模塊可以為行星輪提供動力，使其不僅能實現平地行進，還能為爬樓出一份力；第二，蝸輪蝸桿電機具有自鎖功能，在下樓時，蝸輪蝸桿電機停止轉動，靠滑動摩擦來減少下樓危險。基于絲杠螺母傳動的輪徑大小調節機構具有結構布局合理、設計精巧、控制簡單高效且精度高，適應性強等突出特點，適合在現代新型智能爬樓輪椅上推廣使用，應用前景廣闊。
【IPC分類】A61G5/10, A61G5/06
【公開號】CN104887417
【申請號】CN201510332452
【發明人】羅慶生, 徐小芮, 馬兆利, 翟樹朋, 牛中軻
【申請人】北京理工大學
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年6月16日