一种可自动调节重心的老人助行椅及其控制方法

1.本发明涉及助行技术领域，特别是涉及一种可自动调节重心的老人助行椅及其控制方法。


背景技术：

2.随着人们生活水平与医疗水平的提高，人口老龄化已经成为已经成为了全球发展的趋势。我国作为全球人口最多的国家，老龄人口总数达2.64亿人。人在步入老年阶段后，生理机能开始逐渐退化，最常见的就是肌肉松弛与骨质疏松，这些功能的退化使老人出现肢体活动能力和协调能力下降的现象，从而导致老人日常生活受到困扰。助行器作为辅助行走的工具，可以让老年人在没有他人协助的情况下自主走动。但是，目前市场上现有的各种助行器存在着功能不足的现象，且在上下坡时存在安全隐患，难以满足老年人的助行需求。


技术实现要素：

3.本发明主要解决的技术问题是提供一种可自动调节重心的老人助行椅及其控制方法，能够根据坡度高低的情况实时调节使用者和车体整体的重心位置，避免摔倒，安全性能更高，且可根据路面情况调整动力轮的动力、阻力大小，方便老人出行。
4.为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种可自动调节重心的老人助行椅。所述助行椅包括：车体、车轮、座椅角度调节机构、座椅位置调节机构与控制模块；所述车前轮与车后轮分别为普通轮与助力轮，所述动力轮内部设有电机；所述车轮分别成对的安装在车体上，作为车体的前后轮；所述座椅角度调节机构包括步进电机；所述座椅角度调节机构安装在横杠的上部，车体两侧；所述座椅位置调节机构包括电机，丝杠，可移动坐板；所述动力轮、座椅角度调节机构、座椅位置调节结构与控制模块电性连接；所述控制模块包括倾角传感器，所述控制模块能够根据倾角传感器测得的数据实时输出所述动力轮，座椅角度调节机构，座椅位置调节机构的动作指令。
5.在本发明一个较佳实施例中，所述所述座椅角度调节机构包括壳体、步进电机；所述壳体上有竖直支撑杆与斜支撑杆，所述支撑杆与壳体为一体式，所述支撑杆夹角为60
°
；所述支撑杆上表面与扶手表面平行，所述支撑杆靠近上表面部分设有卡箍；所述步进电机转子上有转子套，可以与车体的卡槽相互固定；所述步进电机与控制模块电性连接，所述座椅角度调节机构在步进电机指令下同步运动；所述座椅角度调节机构成对安装在车体横杠的上部安装槽内。
6.在本发明一个较佳实施例中，其特征在于，所述座椅位置调节机构包括位置调节装置、座板框架、可移动座板，所述位置调节装置固定安装在可移座板的正后方，所述座板框架底部设有对称分布的卡槽，所述座板框架设有限位滑轨，所述可移动座板中间有螺纹孔，所述可移动座板两端通过t型结构安装在限位滑轨上，所述座椅位置调节机构可以根据控制模块的指令调节可移动座板的位置。所述位置调节装置包括步进电机与丝杠，所述步
进电机与所述控制模块电性连接，所述步进电机安装在可移动座板的可移动平面上，所述步进电机位置固定，所述丝杠的一端与所述步进电机的转子保持在同一直线上，所述丝杠的另一端与所述可移动座板的螺纹孔相连，所述步进电机能够通过所述丝杠转动，从而驱动所述可移动座板沿滑槽往复运动，带动可移动座板完成位置的调节。
7.在本发明一个较佳实施例中，所述角度调节机构的支撑杆上的卡箍与所述位置调节机构的卡槽可以卡死，保证所述角度调节机构与所述位置调节机构不发生相对运动。
8.在本发明一个较佳实施例中，所述车前轮为普通轮，车后轮为动力轮，所述前轮后轮分别成对安装在车体的车轮安装处，所述动力轮内设有驱动电机，所述驱动电机与控制模块电性连接，所述驱动电机可以根据控制模块的指令调节驱动电机的转向与转速。
9.在本发明一个较佳实施例中，所述控制模块安装车体侧面交叉处；所述倾角传感器竖直安装在所述控制模块上。
10.在本发明一个较佳实施例中，所述车体包括，握把、车闸、扶手、脚凳、横杠、钢架，所述握把、扶手上设有防滑纹，所述横杠用于提高车体支撑稳定性。
11.为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种可自动调节重心的老人助行椅的控制方法，所述可自动调节重心的老人助行椅的控制方法的使用方法包括以下内容：
12.步骤s1，所述倾角传感器监测助行椅与水平面的角度，即所处路况的坡度，并传输给控制模块；
13.步骤s2，所述控制模块根据倾角传感器测得的数据与预设坡度值比较，当判定为上坡状态时，所述座椅角度调节机构根据倾角传感器测得数据调节座椅角度，使座椅始终保持水平；所述座椅位置调节机构根据倾角传感器测得的数据调节可调节座板的水平位置，使使用者与座椅的重心整体前移，避免摔倒；所述动力轮根据所述倾角传感器测得的数据，调节助力大小，助力大小与倾角大小正相关，倾角越大则助力越大，反之则越小；所述动力轮的线速度在上坡时不小于预设值最小值；
14.步骤s3，所述控制模块根据倾角传感器测得的数据与预设坡度值比较，当判定为下坡状态时，所述座椅角度调节机构根据倾角传感器测得数据调节座椅角度，使座椅始终保持水平；所述座椅位置调节机构根据倾角传感器测得的数据调节可调节座板的水平位置，使使用者与座板的重心整体后移，避免摔倒；所述动力轮根据所述倾角传感器测得的数据，调节阻力大小，阻力大小与倾角大小正相关，倾角越大则阻力越大，反之则越小；所述动力轮的线速度在下坡时速度不超过预设值最大值。
15.在本发明一个较佳实施例中，所述倾角传感器上坡状态判定条件为倾角大于10
°
且持续时间超过3s；所述倾角传感器下坡状态判定条件为倾角角度小于-10
°
且持续时间超过3s；所述动力轮的预设速度范围为2km/h～6km/h。
16.本发明的有益效果是：本发明使用倾角传感器对路面坡度检测，通过对座椅角度调节装置，座椅位置调节装置，动力轮的联用，实现在不同坡度情况下重心位置可自主调节的，出行更加省力且安全的可自动调节重心的老人助行椅。
附图说明
17.图1是本发明一较佳实施例的车体结构图；
18.图2是所示实施例的座椅角度调节机构示意图；
19.图3是所示实施例的座椅角度调节装置a截面的剖视图；
20.图4是所示实施例的位置调节机构的剖视图；
21.图5是所示实施例的可调节坐板结构示意图；
22.图6是所示实施例车轮示意图；
23.图7时所示实施例整体结构图。
24.附图中各部件的标记如下：
25.1.车体、2.座椅角度调节装置、3.座椅位置调节装置、4.车轮、5.控制
26.模块；
27.101.握把、102.车闸、103.扶手、104.脚蹬、105.横杠、106.车架；
28.201.壳体、202.竖直支撑杆、203.斜支撑杆、204.步进电机、205.转子套；
29.301.步进电机、302.丝杠、303.限位滑轨、304.座板框架、31.可移动座板、
30.311.螺纹孔、322.滑动槽；
31.41.动力轮、42.普通车轮、411.驱动电机；
32.501.倾角传感器。
具体实施方式
33.下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
34.请参阅图1到图6，本发明实施例内容包括：
35.一种可自动调节重心的老人助行椅，所述智能安全老人助行椅包括：车体1、座椅角度调节机构2、座椅位置调节机构3、车轮4、与控制模块5。
36.所述车轮4成对的安装在车体底部，所述座椅角度调节机2构成对安装在横杠105的上部的安装槽内；所述座椅位置调节机构3安装在座椅角度调节机构2的上部，且竖直支撑杆202、斜支撑杆203且与座板框架304通过卡槽固定；所述控制模块5安装在车体1侧面交叉处；所述车轮、座椅角度调节机构、座椅位置调节机构与控制模块电性连接。
37.所述控制模块5包括倾角传感器501，所述控制模块5能够将倾角传感器504测得的数据实时输入所述控制模块5内，所述控制模块5根据倾角数据输出所述动力轮41，座椅角度调节机构2，座椅位置调节机构3的动作指令。
38.所述座椅角度调节机构2包括壳体201、步进电机204；所述壳体上有竖直支撑杆202与斜支撑杆203，所述支撑杆与壳体201为一体式，所述支撑杆夹角为60
°
；所述步进电机204转子上有转子套205，可以与车体1的卡槽相互固定；所述支撑杆上表面与扶手103表面平行，所述支撑杆靠近上表面部分设有卡箍；所述步进电机204与控制模块5电性连接，所述座椅角度调节机构2在控制模块5指令下同步运动；所述座椅角度调节机构2成对安装在车体横杠105的上部安装槽内；所述座椅位置调节机构3可以根据控制模块5的指令调节座椅角度调节机构2的角度。通过上述方式，当处于上坡状态时，控制模块5控制步进电机204正传，带动座板框架304顺时针旋转；当处于下坡状态时，控制模块5控制步进电机204反转，带动座板框架304逆时针旋转，提高老人舒适性。而且可以根据需要数据高低调整转动角度。
39.所述座椅位置调节机构3包括位置调节装置、座板框架304、可移动座板31，所述位
置调节装置3固定安装在可移座板31的正后方，所述座板框架304底部设有对称分布的卡槽，所述座板框架304设有限位滑轨303，所述可移动座板31中间有螺纹孔311，所述可移动座板31两端通过t型结构安装在限位滑轨303上，所述座椅位置调节机构3可以根据控制模块5的指令调节可移动座板31的位置。所述位置调节装置包括步进电机301与丝杠302，所述步进电机301与所述控制模块5电性连接，所述步进电机301安装在可移动座板31的可移动平面上，所述步进电机301位置固定，所述丝杠302的一端与所述步进电机301的转子保持在同一直线上，所述丝杠302的另一端与所述可移动座板31的螺纹孔311相连，所述步进电机301能够通过所述丝杠302转动，从而驱动所述可移动座板31沿限位滑轨303往复运动，带动可移动座板31完成位置的调节。通过上述方式，当处于上坡状态时，控制模块5控制步进电机301正传，带动可移动座板31前移，使车体1整体重心前移；当处于下坡状态时，控制模块5控制步进电机301反转，带动可移动座板31后移，使车体1整体重心后移。而且可以根据倾角数据高低调整可移动座板31的移动幅度。
40.所述车前轮为普通车轮42，车后轮为动力轮41，所述前轮后轮分别成对安装在车体的车轮安装处，所述动力轮41内设有驱动电机411，所述驱动电机411与控制模块5电性连接，所述驱动电机411可以根据控制模块5的指令调节驱动电机411的转向与转速。通过上述方式，当处于上坡状态时，控制模块5控制驱动电机411运动，为上坡提供助力；当处于下坡状态时，控制模块5控制驱动电机411制动，为下坡提供阻力。而且可以根据倾角数据高低调整助力、阻力的大小。
41.所述控制模块5安装车体1侧面交叉处；所述倾角传感器501竖直安装在所述控制模块5上。
42.所述车体1包括，握把101、车闸102、扶手103、脚凳104、横杠105，钢架106，所述握把101、扶手上103设有防滑纹，所述横杠105用于提高车体支撑稳定性。
43.所述可自动调节重心的老人助行椅的控制方法包括以下内容：
44.步骤s1，所述倾角传感器501监测助行椅与水平面的角度，即所处路况的坡度，并传输给控制模块5；
45.步骤s2，所述控制模块5根据倾角传感器501测得的数据与预设坡度值比较，当判定为上坡状态时，所述座椅角度调节机构2根据倾角传感器501测得数据调节座椅角度，使座椅始终保持水平；所述座椅位置调节机构根据倾角传感器501测得的数据调节可调节座板51的水平位置，使使用者与座椅的重心整体前移，避免摔倒；所述动力轮41根据所述倾角传感器501测得的数据，调节助力大小，助力大小与倾角大小正相关，倾角越大则助力越大，反之则越小；所述动力轮的线速度在上坡时不小于预设值最小值；
46.步骤s3，所述控制模块5根据倾角传感器501测得的数据与预设坡度值比较，当判定为下坡状态时，所述座椅角度调节机构2根据倾角传感器501测得数据调节座椅角度，使座椅始终保持水平；所述座椅位置调节机构3根据倾角传感器501测得的数据调节可调节座板51的水平位置，使使用者与座板的重心整体后移，避免摔倒；所述动力41轮根据所述倾角传感器501测得的数据，调节阻力大小，阻力大小与倾角大小正相关，倾角越大则阻力越大，反之则越小；所述动力轮的线速度在下坡时速度不超过预设值最大值。
47.所述倾角传感器501上坡状态判定条件为倾角大于10
°
且持续时间超过3s；所述倾角传感器501下坡状态判定条件为倾角角度小于-10
°
且持续时间超过3s；所述动力轮的预
设速度范围为2km/h～6km/h。
48.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种可自动调节重心的老人助行椅，其特征在于，所述智能安全老人助行椅包括：车体、车轮、座椅角度调节机构、座椅位置调节机构与控制模块；所述车轮成对的安装在车体底部，所述座椅角度调节机构成对安装在横杠的上部的安装槽内；所述座椅位置调节机构安装在座椅调节机构上部；所述控制模块安装在车体侧面交叉处；所述车轮、座椅角度调节机构、座椅位置调节机构与控制模块电性连接；所述控制模块包括倾角传感器，所述控制模块能够将倾角传感器测得的数据实时输入所述控制模块内，所述控制模块根据倾角数据输出所述动力轮，座椅角度调节机构，座椅位置调节机构的动作指令。2.根据权利要求1所述的可自动调节重心的老人助行椅，其特征在于，所述座椅角度调节机构包括壳体、步进电机；所述壳体上有竖直支撑杆与斜支撑杆，所述支撑杆与壳体为一体式，所述支撑杆夹角为60
°
；所述支撑杆上表面与扶手表面平行，所述支撑杆靠近上表面部分设有卡箍；所述步进电机转子上有转子套，可以与车体的卡槽相互固定；所述步进电机与控制模块电性连接，所述座椅角度调节机构在步进电机指令下同步运动；所述座椅角度调节机构成对安装在车体横杠的上部安装槽内。3.根据权利要求1所述的可自动调节重心的老人助行椅，其特征在于，所述座椅位置调节机构包括位置调节装置、座板框架、可移动座板，所述位置调节装置固定安装在可移座板的正后方，所述座板框架底部设有对称分布的卡槽，所述座板框架设有限位滑轨，所述可移动座板中间有螺纹孔，所述可移动座板两端通过t型结构安装在限位滑轨上，所述座椅位置调节机构可以根据控制模块的指令调节可移动座板的位置。4.根据权利要求3所述的可自动调节重心的老人助行椅，其特征在于，所述位置调节装置包括步进电机与丝杠，所述步进电机与与所述控制模块电性连接，所述步进电机安装在可移动座板的可移动平面上，所述步进电机位置固定，所述丝杠的一端与所述步进电机的转子保持在同一直线上，所述丝杠的另一端与所述可移动座板的螺纹孔相连，所述步进电机能够通过所述丝杠转动，从而驱动所述可移动座板沿滑槽往复运动，带动可移动座板完成位置的调节。5.根据权利要求2和3所述的可自动调节重心的老人助行椅，其特征在于，所述角度调节机构的支撑杆上的卡箍与所述位置调节机构的卡槽可以卡死，保证所述角度调节机构与所述位置调节机构不发生相对运动。6.根据权利要求1所述的可自动调节重心的老人助行椅，其特征在于，所述车前轮为普通轮，车后轮为动力轮，所述前轮后轮分别成对安装在车体的车轮安装处，所述动力轮内设有驱动电机，所述驱动电机与控制模块电性连接，所述驱动电机可以根据控制模块的指令调节驱动电机的转向与转速。7.根据权利要求1所述的可自动调节重心的老人助行椅，其特征在于，所述控制模块安装车体侧面交叉处；所述倾角传感器竖直安装在所述控制模块上。8.根据权利要求1所述的可自动调节重心的老人助行椅，其特征在于，所述车体包括，握把、车闸、扶手、脚凳、横杠，钢架，所述握把、扶手上设有防滑纹，所述横杠用于提高车体支撑稳定性。9.一种适用于权利要求1～8任意之一所述的可自动调节重心的老人助行椅的控制方法，其特征在于，所述可自动调节重心的老人助行椅的控制方法包括以下内容：
步骤s1，所述倾角传感器监测助行椅与水平面的角度，即所处路况的坡度，并传输给控制模块；步骤s2，所述控制模块根据倾角传感器测得的数据与预设坡度值比较，当判定为上坡状态时，所述座椅角度调节机构根据倾角传感器测得数据调节座椅角度，使座椅始终保持水平；所述座椅位置调节机构根据倾角传感器测得的数据调节可调节座板的水平位置，使使用者与座椅的重心整体前移，避免摔倒；所述动力轮根据所述倾角传感器测得的数据，调节助力大小，助力大小与倾角大小正相关，倾角越大则助力越大，反之则越小；所述动力轮的线速度在上坡时不小于预设值最小值；步骤s3，所述控制模块根据倾角传感器测得的数据与预设坡度值比较，当判定为下坡状态时，所述座椅角度调节机构根据倾角传感器测得数据调节座椅角度，使座椅始终保持水平；所述座椅位置调节机构根据倾角传感器测得的数据调节可调节座椅的水平位置，使使用者与座椅的重心整体后移，避免摔倒；所述动力轮根据所述倾角传感器测得的数据，调节阻力大小，阻力大小与倾角大小正相关，倾角越大则阻力越大，反之则越小；所述动力轮的线速度在下坡时速度不超过预设值最大值。10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述倾角传感器上坡状态判定条件为倾角大于10
°
且持续时间超过3s；所述倾角传感器下坡状态判定条件为倾角角度小于-10
°
且持续时间超过3s；所述动力轮的预设速度范围为2km/h～6km/h。

技术总结
本发明公开了一种可自动调节重心的老人助行椅，所述助行椅包括：车体、车轮、座椅角度调节机构、座椅位置调节机构与控制模块；所述车前轮与车后轮分别为普通轮与助力轮，所述动力轮内部设有电机；所述座椅角度调节机构包括步进电机；所述座椅角度调节机构成对安装在车体两侧；所述座椅位置调节机构包括电机，丝杠，可移动坐板；所述动力轮、座椅角度、位置调节结构与控制模块电性连接；所述控制模块包括倾角传感器，所述控制模块能够根据倾角传感器测得的数据实时输出所述动力轮，座椅角度调节机构，座椅位置调节机构的动作指令。通过上述方式，本发明能够根据地面倾角实时调节坐垫的角度、位置，控制动力轮的动力与阻力，实现老年人安全出行。安全出行。安全出行。


技术研发人员：张治国 韦卯宁
受保护的技术使用者：河海大学
技术研发日：2023.05.29
技术公布日：2023/8/1