一种三脚盘攀爬楼梯的轮椅的研究

摘要：本文主要介绍一种具有三脚攀爬盘结构的爬楼梯的轮椅，该设计行进安全性良好，易于操作。

关键词：三脚盘；爬楼梯

1、已有的技术或背景技术情况

国外对爬梯装置的研究开始的比较早，最早的专利是1892年美国的Bray发明的爬梯轮椅。此后各国开始纷纷投入研究，美国、英国、德国和日本占主导地位，技术相对比较成熟，有一些产品已投入市场使用。我国对此类装置的研究起步较晚，近年来涌现了很多这方面的专利但是实际投入使用的还很少。总结目前国内外现有的爬梯装置和专利，按爬梯功能实现的原理主要分为履带式、轮组式、步行式爬梯装置。

（1）履带式爬梯装置的原理类似于履带装甲运兵车或坦克，其原理简单，技术也比较成熟。履带式结构传动效率比较高，行走时重心波动很小，运动很平稳，在一些不规则的楼梯上也能使用。

（2）轮组式爬楼梯按轮组中使用小轮的个数可分为两轮组式，三轮组式以及四轮组式。在平地上行走时，各小轮自转，而爬楼梯时，各小轮一起公转，从而实现爬楼梯的功能。

（3）步行式早期的爬楼梯装置一般都采用步行式，其爬楼梯执行机构由铰链杆机构组成。上楼梯时，先将负重抬高，再水平向前移动，如此重复这两个过程直至爬完一段楼梯。步行式爬梯装置模仿人类爬楼梯的动作，外观可视为足式机器人，采用多条机械替升降，支撑座椅爬楼的原理。

2、发明创造目的

现阶段的履带式轮椅存在很多的不足之处：重量大，运动不够灵活、爬楼梯时在楼梯边缘造成巨大的压力，对楼梯有一定的损害。而且平地使用所受阻力较大，而且转弯不方便，这些问题限制了其在日常生活中的正常使用。现阶段的轮组式爬梯装置也有很多弊端，单轮组式结果稳定性较差，在爬楼梯过程中需要有人协助才能保证重心的稳定，而双轮组式虽能实现自主爬梯，但由于体积庞大且偏重，影响了它的使用范围，难以在普通住宅楼上使用。步行式爬梯装置使用时它对控制的要求很高，操作比较复杂，在平地行走时动作幅度不大，动作缓慢。综上各种问题，要研制出一种重心稳定，体积较小，灵活方便，能自主爬楼的多功能爬梯轮椅。

3、发明创造的内容

我发明的是一种三脚盘攀爬式楼梯。在攀爬过程中，轮椅始终保持水平，这样稳定性高，安全性能良好。具体如下：轮椅上有一支架，支架上有一轴，轴上安装一组合式攀臂，攀爬臂上有多个可伸缩杆，通过转动与伸缩来实现轮椅的攀爬楼梯。

4、说明书附图及附图的简要说明

1为三角支架。起固定支撑轴的作用。2为调节伸缩杆，在陀螺仪的配合作用下，通过伸缩使轮椅在攀爬楼梯时始终保持水平。3为转动攀爬臂，能够转动角度来配合轮椅水平攀爬，而且伸缩攀爬臂内有滑槽，可使攀爬柄在控制下滑动，更好的配合攀爬。4为伸缩攀爬臂。5为攀爬柄。使其固定在转动攀爬臂上。6为三角盘。7为驱动轴。8为伸缩脚撑。（三个）9为支架杆，使更好地固定脚撑。攀爬过程具体如下：如图三角盘俯视图，三个脚撑呈等边三角形分布。攀爬时，a脚在上面的台阶面上，b脚和c脚在下面的台阶面上。首先，b脚和c脚收缩，以a脚为中心顺时针旋转120°。这时a脚和b脚同在一个台阶面上，c脚在更上面的台阶上，然后，b脚和c脚伸长使其支撑在台阶上。其他三角盘一样。于是轮椅就上了一个台阶。下一步除须逆时针旋转120°外，其他一样。与此同时攀爬臂其余部分和调节杆来保持轮椅始终水平。

5、实施例

陀螺仪保持轮椅攀爬过程中水平。红外线传感器定位台阶位置，使组合式攀爬臂更好的准确的行走。倾斜传感器使调节伸缩杆发挥作用。

这些作为控制装置（单片机）的数据发出指令向驱动装置，实现驱动。

这种轮椅除了攀爬楼梯外，还可通过伸缩攀爬臂与脚撑来升高轮椅，实现拿高处的东西和在积水深的地方行走等用处。