本发明公开了一种多功能轮椅，包括椅座，椅座悬架框，车轮和车轮悬挂梁，椅座通过L型支撑梁与椅座悬架框固定连接，椅座悬架框通过悬挂梁轴将两个车轮悬挂梁连接，车轮悬挂梁通过轮轴与车轮连接；椅座悬架框的上表面设有摆动杆，转向滑轮组，电机及旋转底座，电机的螺杆套接在摆动杆的滑动套内，摆动杆的一端通过回形支架连接有移动滑轮；椅座设固定滑轮，车轮悬挂梁设有钢索固定点，钢索固定点，固定滑轮，转向滑轮组及移动滑轮之间通过钢索串接。本发明车轮的悬挂系统与椅座的悬挂系统相互独立，二者的倾斜模式独立运行，车轮颠簸时，椅座基本保持水平方向，各个车轮都能着地，各个车轮的受力也较均衡，不会出现车轮悬空及其导致的翻车风险。
1.一种多功能轮椅，包括椅座（1）、椅座悬架框（2）、车轮（3）和车轮悬挂梁（4），其特征在于，所述椅座悬架框（2）是由三条横梁和一块条板组成的且水平放置的“王”字形框，所述椅座悬架框（2）外固定连接有竖直槽（5），所述椅座（1）的底部固定连接有L型支撑梁（6），所述L型支撑梁（6）远离椅座（1）的一端套接在竖直槽（5）内，所述竖直槽（5）与L型支撑梁（6）通过螺栓紧固连接，所述椅座悬架框（2）中间横梁的内部活动穿接有悬挂梁轴（7），所述车轮悬挂梁（4）的中心部位设有与悬挂梁轴（7）对应的轴承孔，所述悬挂梁轴（7）的两端分别穿接在两个车轮悬挂梁（4）的轴承孔中，每个所述车轮悬挂梁（4）的两端均通过轮轴（8）与车轮（3）连接；
所述椅座悬架框（2）中间横梁的上表面设有摆动杆（9），所述摆动杆（9）的一端通过摆动杆轴（10）连接在椅座悬架框（2）中间横梁的一端，所述摆动杆（9）的另一端通过回形支架（11）连接有两个移动滑轮（12），两个所述移动滑轮（12）分别位于摆动杆（9）的两侧，所述摆动杆（9）的中部套接有滑动套（13），所述滑动套（13）及摆动杆（9）的对应位置设有螺孔，所述滑动套（13）的螺孔套接有螺杆（14），所述螺杆（14）与电机（15）相连，所述电机（15）的底部设有旋转底座（16），所述旋转底座（16）放置在椅座悬架框（2）的条板上；
所述椅座悬架框（2）两侧横梁的上表面均设有转向滑轮组（23），所述椅座（1）的侧壁上设有固定滑轮（17），两根所述车轮悬挂梁（4）的两头均设有钢索固定点（18），所述固定滑轮（17）共有4个，所述转向滑轮组（23）共有4组，所述钢索固定点（18）共有4个，所述钢索固定点（18）、固定滑轮（17）、转向滑轮组（23）及移动滑轮（12）直接通过钢索（19）依次连接，所述钢索（19）的连接顺序为：从一个车轮悬挂梁（4）上的其中一个钢索固定点（18）连接到一个固定滑轮（17），再连接一组转向滑轮组（23），再连接其中一个移动滑轮（12），再连接同一根横梁上的另一组转向滑轮组（23），再连接到另一个车轮悬挂梁（4）上的一个钢索固定点（18）；
所述椅座（1）上设有扶手（20），所述扶手（20）上设有摇杆控制器（21），所述椅座悬架框（2）上还设有驱动系统和平衡调节系统，所述平衡调节系统由固态精密陀螺仪、加速传感器和伺服控制系统组成，所述驱动系统包括传动杆和马达。
2.根据权利要求1所述的一种多功能轮椅，其特征在于，所述转向滑轮组（23）至少包括一个水平滑轮和一个竖直滑轮，所述水平滑轮和竖直滑轮均通过门形支架（22）连接在椅座悬架框（2）上。
3.根据权利要求1或2所述的一种多功能轮椅，其特征在于，所述固定滑轮（17）通过门形支架（22）连接在椅座（1）上。
4.根据权利要求1所述的一种多功能轮椅，其特征在于，所述滑动套（13）、摆动杆（9）和螺杆（14）均采用高强度硬质合金钢。
5.根据权利要求1所述的一种多功能轮椅，其特征在于，所述钢索（19）是由高强度耐磨钢丝集束而成。
6.根据权利要求1所述的一种多功能轮椅，其特征在于，所述伺服控制系统与电机（15）电性连接，所述传动杆与轮轴（8）连接；所述驱动系统、平衡调节系统及电机（15）均与摇杆控制器（21）电性连接。
一种多功能轮椅
技术领域
[0001] 本发明涉及轮椅技术领域，尤其涉及一种多功能轮椅。
背景技术
[0002] 轮椅是年老弱者和下肢伤残者必不可少的代步工具，也是伤病患者康复的重要工具，更重要的是使他们能够借助于轮椅进行身体锻炼及参与社会活动。轮椅一般分为普通轮椅和特殊轮椅，普通轮椅一般由轮椅架、车轮、刹车装置及座靠四部分组成，普通轮椅不具备攀爬阶梯和越野越障功能，大大限制了其使用范围。
[0003] 因而，国内外的技术人员提出了很多爬楼越障的特殊轮椅，相关装置及专利的种类很多，主要包括履带式、轮组式及多足式等三大类，其功能及应用特点也是各有利弊。如履带式轮椅在转弯时，钢圈履带对地面损害很大；多足式轮椅在行走时，各个车轮（或支撑脚）对地面压力比较均匀，但椅座随车轮（或支撑脚）起伏颠簸，乘坐者的重心不断改变，舒适度较差；轮组式轮椅在平整路面无障碍环境下行驶性能很好，但上下楼梯或越障时，重心变化起伏较大，会使乘坐者感到不适。
[0004] 以上特殊轮椅在爬楼或越障时，需要切换模式，轮椅的结构较为复杂，价格也较为昂贵。同时椅座悬架与车轮悬架一般为一体化设计，这就意味着，车轮颠簸时，椅座也随之颠簸，重心容易发生偏移，故而舒适度较差，转弯、越障或上下楼时安全性也较差。
[0005] 尽管一些技术将陀螺仪引入到轮椅结构中，以增加轮椅的平衡性。如专利CN 106943248 A提出的“一种多功能轮椅”，通过陀螺仪测定椅座倾斜，通过链条、齿轮、蜗轮及蜗杆的传动结构使椅座在悬架上升或下降，从而一定程度下保证椅座的水平方向；但由于其车轮与椅座在同一悬架结构上，只能两个前轮或后轮同时越障，单个前轮或后轮在越障时，陀螺仪的运行模式会发生混乱，导致另一个前轮产生悬空，造成翻车的风险，同时其结构复杂，零配件非常多，操作不易，容易损坏。
[0006] 总言之，要保证越障类的特殊轮椅对各种地形的适应性，首要的就是将车轮悬架和椅座悬架分开，使车轮的倾斜模式和椅座的倾斜模式独立运行，即车轮颠簸时，椅座基本保持水平方向，从而保证轮椅的舒适度及安全性，这一点也是轮椅领域的重要攻关课题之一。
发明内容
[0007] 本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种多功能轮椅。
[0008] 为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
[0009] 一种多功能轮椅，包括椅座、椅座悬架框、车轮和车轮悬挂梁，椅座悬架框是由三条横梁和一块条板组成的且水平放置的“王”字形框，椅座悬架框外固定连接有竖直槽，椅座的底部固定连接有L型支撑梁，L型支撑梁远离椅座的一端套接在竖直槽内，竖直槽与L型支撑梁通过螺栓紧固连接，椅座悬架框中间横梁的内部活动穿接有悬挂梁轴，车轮悬挂梁的中心部位设有与悬挂梁轴对应的轴承孔，悬挂梁轴的两端分别穿接在两个车轮悬挂梁的轴承孔中，每个车轮悬挂梁的两端均通过轮轴与车轮连接；
[0010] 椅座悬架框中间横梁的上表面设有摆动杆，摆动杆的一端通过摆动杆轴连接在椅座悬架框中间横梁的一端，摆动杆的另一端通过回形支架连接有两个移动滑轮，两个移动滑轮分别位于摆动杆的两侧，摆动杆的中部套接有滑动套，滑动套及摆动杆的对应位置设有螺孔，滑动套的螺孔套接有螺杆，螺杆与电机相连，电机的底部设有旋转底座，旋转底座放置在椅座悬架框的条板上；
[0011] 椅座悬架框两侧横梁的上表面均设有转向滑轮组，椅座的侧壁上设有固定滑轮，两根车轮悬挂梁的两头均设有钢索固定点，固定滑轮共有4个，转向滑轮组共有4组，钢索固定点共有4个，钢索固定点、固定滑轮、转向滑轮组及移动滑轮直接通过钢索依次连接，钢索的连接顺序为：从一个车轮悬挂梁上的其中一个钢索固定点连接到一个固定滑轮，再连接一组转向滑轮组，再连接其中一个移动滑轮，再连接同一根横梁上的另一组转向滑轮组，再连接到另一个车轮悬挂梁上的一个钢索固定点；
[0012] 椅座上设有扶手，扶手上设有摇杆控制器，椅座悬架框上还设有驱动系统和平衡调节系统，平衡调节系统由固态精密陀螺仪、加速传感器和伺服控制系统组成，驱动系统包括传动杆和马达，本发明的平衡调节系统为现有常用的FGHGF型号平衡车所用的平衡调节系统，本发明的驱动系统为现有常用的BZ-6401型号电动轮椅所用的驱动系统，在此其连接结构不一一赘述。
[0013] 优选地，转向滑轮组至少包括一个水平滑轮和一个竖直滑轮，水平滑轮和竖直滑轮均通过门形支架连接在椅座悬架框上。
[0014] 优选地，固定滑轮也通过门形支架连接在椅座上。
[0015] 优选地，滑动套、摆动杆和螺杆均采用高强度硬质合金钢。
[0016] 优选地，钢索是由高强度耐磨钢丝集束而成。
[0017] 优选地，伺服控制系统与电机电性连接，传动杆与轮轴连接。驱动系统、平衡调节系统及电机均与摇杆控制器电性连接。
[0018] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0019] 本发明采用固定滑轮、转向滑轮组及移动滑轮的滑轮组合，通过钢索将椅座、椅座悬架框及车轮悬挂梁连接起来，爬楼梯或是越障时，通过平衡调节系统测定椅座的倾斜信号，根据倾斜信号，通过电机及螺杆调节摆动杆的摆动方向，使轮椅前、后部分的钢索分别处于松弛和拉紧状态，调节椅座与前后轮之间的垂直距离，实现椅座的前倾或后仰动作，保持椅座及椅座悬架框基本保持水平方向，保证重心的稳定性，从而提高上下楼梯及越障时的舒适度及安全性。本发明最大的改进在于，车轮的悬挂系统-车轮悬挂梁与椅座的悬挂系统-椅座悬架框相互独立，二者的倾斜模式也为独立运行，车轮颠簸时，椅座基本保持水平，各个车轮都能安全着地，各个车轮的受力也较均衡，不会出现车轮悬空及其导致的翻车风险。
附图说明
[0020] 图1为本发明提出的一种多功能轮椅的结构及连接示意图；
[0021] 图2为本发明提出的一种多功能轮椅的椅座的结构示意图；
[0022] 图3为本发明提出的一种多功能轮椅的侧视图一；
[0023] 图4为本发明提出的一种多功能轮椅的侧视图二；
[0024] 图5为本发明提出的一种多功能轮椅的移动滑轮的连接示意图；
[0025] 图6为本发明提出的一种多功能轮椅的转向滑轮组的连接示意图；
[0026] 图7为本发明提出的一种多功能轮椅的运行原理图；
[0027] 图中：1椅座、2椅座悬架框、3车轮、4车轮悬挂梁、5竖直槽、6L型支撑梁、7悬挂梁轴、8轮轴、9摆动杆、10摆动杆轴、11回形支架、12移动滑轮、13滑动套、14螺杆、15电机、16旋转底座、17固定滑轮、18钢索固定点、19钢索、20扶手、21摇杆控制器、22门形支架、23转向滑轮组。
具体实施方式
[0028] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0029] 参照图1-6，一种多功能轮椅，包括椅座1，椅座悬架框2，车轮3和车轮悬挂梁4，椅座悬架框2是由三条横梁和一块条板组成的且水平放置的“王”字形框，椅座悬架框2外固定连接有竖直槽5，椅座1的底部固定连接有L型支撑梁6，L型支撑梁6远离椅座1的一端套接在竖直槽5内，竖直槽5与L型支撑梁6通过螺栓紧固连接，椅座悬架框2中间横梁的内部活动穿接有悬挂梁轴7，车轮悬挂梁4的中心部位设有与悬挂梁轴7对应的轴承孔，悬挂梁轴7的两端分别穿接在两个车轮悬挂梁4的轴承孔中，每个车轮悬挂梁4的两端均通过轮轴8与车轮3连接；椅座悬架框2中间横梁的上表面设有摆动杆9，摆动杆9的一端通过摆动杆轴10连接在椅座悬架框2中间横梁的一端，摆动杆9的另一端通过回形支架11连接有两个移动滑轮12，两个移动滑轮12分别位于摆动杆9的两侧，摆动杆9的中部套接有滑动套13，滑动套13及摆动杆9的对应位置设有螺孔，滑动套13的螺孔套接有螺杆14，螺杆14与电机15相连，电机15的底部设有旋转底座16，旋转底座16放置在椅座悬架框2的条板上；椅座悬架框2两侧横梁的上表面均设有转向滑轮组23，椅座1的侧壁上设有固定滑轮17，两根车轮悬挂梁4的两头均设有钢索固定点18，固定滑轮17共有4个，转向滑轮组23共有4组，钢索固定点18共有4个，钢索固定点18、固定滑轮17、转向滑轮组23及移动滑轮12直接通过钢索19依次连接，钢索19的连接顺序为：从一个车轮悬挂梁4上的其中一个钢索固定点18连接到一个固定滑轮17，再连接一组转向滑轮组23，再连接其中一个移动滑轮12，再连接同一根横梁上的另一组转向滑轮组23，再连接到另一个车轮悬挂梁4上的一个钢索固定点18；椅座1上设有扶手20，扶手20上设有摇杆控制器21，椅座悬架框2上还设有驱动系统和平衡调节系统，平衡调节系统由固态精密陀螺仪、加速传感器和伺服控制系统组成，驱动系统包括传动杆和马达，本发明的平衡调节系统为现有常用的平衡车所用的平衡调节系统，本发明的驱动系统为现有常用的电动轮椅所用驱动系统，在此其连接结构不一一赘述。
[0030] 参照图1、图5及图6，转向滑轮组23至少包括一个水平滑轮和一个竖直滑轮，水平滑轮和竖直滑轮均通过门形支架22连接在椅座悬架框2上，固定滑轮17也通过门形支架22连接在椅座1上，通过简单的支架结构将各组滑轮进行固定，固定方式可采用点焊的方式，同时各组滑轮在门形支架22或回形支架11上定位，保证滑轮不会脱落。
[0031] 参照图1，滑动套13、摆动杆9和螺杆14均采用高强度硬质合金钢，钢索19是由高强度耐磨钢丝集束而成，提高轮椅的结构稳固性和使用年限。
[0032] 参照图1，伺服控制系统与电机15电性连接，传动杆与轮轴8连接。驱动系统、平衡调节系统及电机15均与摇杆控制器21电性连接。
[0033] 本发明的工作原理：钢索19的连接方式为：钢索固定点18-固定滑轮17-转向滑轮组23-移动滑轮12-另一转向滑轮组23-另一固定滑轮17-另一钢索固定点18。如图7-a所示，上楼梯时，两个前轮上升，在椅座1及椅座悬架框2后仰倾斜的瞬间，固态精密陀螺仪和加速传感器自动测定倾斜角度和倾斜的速度，产生的倾斜信号传递到伺服控制系统中，根据倾斜信号调整电机15及螺杆14的转向和转速，螺杆14在摆动杆9及滑动套13内进动，带动摆动杆9向后轮方向摆动，此时轮椅后半部分的移动滑轮12与转向滑轮组23间的索长减少，相应地转向滑轮组23与固定滑轮17间的索长增加，轮椅后半部分的钢索19处于松弛状态，轮椅后半部分的椅座1与钢索固定点18间的索长也增加，轮椅后半部分与后轮间垂直距离增加，相应的轮椅前半部分与前轮间垂直距离减小，即实现了椅座1向前倾的运动模式，乘坐人的重心也向前偏移，提高了上楼的安全性；如图7-c所示，下楼梯时，两个前轮下降，如前述原理类似，不同的是，摆动杆9向前轮方向摆动，实现了椅座1向后仰的运动模式，乘坐人的重心也向后偏移，提高了下楼的安全性；如图7-d所示，当一个前轮遇到障碍物时，摆动杆9向后轮方向摆动，实现了椅座1向前倾的运动模式，同时轮椅前半部分的两个固定滑轮17与对应的钢索固定点18相互调整，具体调整方式为：抬起的前轮一侧轮椅前半部分与前轮间垂直距离减小，未抬起的前轮一侧轮椅前半部分与前轮间垂直距离增大，从而使轮椅前半部分不仅发生向前倾斜，还发生从未抬起前轮的一侧向抬起前轮的一侧的倾斜方式，从而保证越障过程中，椅座1及椅座悬架框2基本保持水平方向，通过滑轮钢索的连接方式，越障时各个轮子都能着地，避免车轮悬空而导致的翻车风险；如图7-b所示，在平地行驶时，无倾斜，摆动杆9静止，如普通的轮椅一样行驶。
[0034] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
