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专利号: 2020112663434
申请人: 长春理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 医学或兽医学;卫生学
更新日期:2024-02-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种牵引式助老爬楼装置,其特征在于,包括前端抓握装置(1)、后端抓握装置(2)、伸缩装置(3)、中央控制系统(7)以及电源(8),所述前端抓握装置(1)和后端抓握装置(2)通过伸缩装置(3)进行连接,且前端抓握装置(1)、后端抓握装置(2)和伸缩装置(3)均与中央控制系统(7)和电源(8)电性连接,且中央控制系统(7)也与电源(8)电性连接。

2.根据权利要求1所述的牵引式助老爬楼装置,其特征在于,还包括偏转机构(4),所述偏转机构(4)包括第一偏转机构(4)和第二偏转机构(4),所述第一偏转机构(4)一侧与伸缩装置(3)的一端转动连接,另一侧与前端抓握装置(1)固定连接;

所述第二偏转机构(4)一侧与伸缩装置(3)的另一端转动连接,另一侧与后端抓握装置(2)固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的牵引式助老爬楼装置,其特征在于,所述伸缩装置(3)靠近后端抓握装置(2)的一端设置俯仰机构(5)。

4.根据权利要求2所述的牵引式助老爬楼装置,其特征在于,所述前端抓握装置(1)通过偏转机构(4)与伸缩装置(3)连接,所述前端抓握装置(1)包括与偏转机构(4)固定连接的前爪连接件,所述前爪连接件一端与偏转机构(4)固定连接,另一端与前端金属外壳(102)固定连接,所述前端金属外壳(102)内设置前端数字舵机(101),所述前端数字舵机(101)与前端金属舵盘(106)连接,所述前端金属舵盘(106)一端相互齿合,另一端对称设置前端硬铝合金爪(104),且所述前端金属舵盘(106)和前端硬铝合金爪(104)与前端数字舵机(101)的转轴同步转动;

所述前端数字舵机(101)与中央控制系统(7)和电源(8)电性连接。

5.根据权利要求2所述的牵引式助老爬楼装置,其特征在于,所述后端抓握装置(2)包括与偏转机构(4)固定连接的后端金属外壳(202),所述后端金属外壳(202)内设置后端数字舵机(201),所述后端金属外壳(202)内设置后端数字舵机(201),所述后端数字舵机(201)与后端金属舵盘(206)连接,所述后端金属舵盘(206)一端相互齿合,另一端对称设置后端硬铝合金爪(204),且所述后端金属舵盘(206)和后端硬铝合金爪(204)与数字舵机的转轴同步转动;

所述后端数字舵机(201)与中央控制系统(7)和电源(8)电性连接。

6.根据权利要求2所述的牵引式助老爬楼装置,其特征在于,所述第一偏转机构(4)包括与前端抓握装置(1)固定连接的前爪偏转金属外壳(404),所述前爪偏转金属外壳(404)内设置前爪偏转数字舵机(405),所述前爪偏转数字舵机(405)朝向伸缩装置(3)的一端设置前爪偏转金属舵盘(407),所述前爪偏转金属舵盘(407)一端设置前爪偏转法兰盘(406),所述前爪偏转法兰盘(406)与伸缩装置(3)固定连接,所述前爪偏转数字舵机(405)通过导线与中央控制系统(7)和电源(8)电性连接;

所述第二偏转机构(4)包括与后端抓握装置(2)固定连接的后爪偏转金属外壳(402),所述后爪偏转金属外壳(402)内设置后爪偏转数字舵机(401),所述后爪偏转数字舵机(401)与后爪偏转金属舵盘(408)连接,所述后爪偏转金属舵盘(408)远离后爪偏转数字舵机(401)的一端与后爪偏转异形法兰盘连接,所述后爪偏转异形法兰盘与伸缩装置(3)固定连接,所述后爪偏转数字舵机(401)通过导线与中央控制系统(7)和电源(8)电性连接。

7.根据权利要求1所述的牵引式助老爬楼装置,其特征在于,所述伸缩装置(3)包括伸缩杆(301)、电动机(302)和扶手(303),所述伸缩杆(301)设置在前端抓握装置(1)的上方,所述伸缩杆(301)一端与前端抓握装置(1)固定连接,另一端与扶手(303)和后端抓握装置(2)固定连接,所述电动机(302)设置在伸缩杆(301)的一侧并与扶手(303)连接。

8.根据权利要求3所述的牵引式助老爬楼装置,其特征在于,所述俯仰机构(5)包括与伸缩装置(3)固定连接的俯仰金属外壳(502),所述俯仰金属外壳(502)内设置俯仰数字舵机(501),所述俯仰数字舵机(501)的输出轴连接俯仰金属舵盘(506),所述俯仰金属舵盘(506)远离俯仰数字舵机(501)的一端设置俯仰法兰盘(503),所述俯仰法兰盘(503)与配重块连接件(505)固定连接,所述配重块连接件(505)远离俯仰金属外壳(502)的一端固定连接配重块(504);

所述俯仰数字舵机(501)通过导线与中央控制系统(7)和电源(8)电性连接。

9.根据权利要求1所述的牵引式助老爬楼装置,其特征在于,所述后端抓握装置(2)一侧固定设置平衡机构(6),所述平衡机构(6)包括与后端金属外壳(202)固定连接的平衡臂连接件(602),所述平衡臂连接件(602)远离后端金属外壳(202)的一端可拆卸连接一对平衡臂(601)。

10.一种如权利要求1-9中任意一项所述的牵引式助老爬楼装置的工作方法,其特征在于,包括以下步骤,且以下步骤顺次进行:

步骤S1:在装置使用前在中央控制系统(7)的显示面板上设置好各项参数,包括楼梯扶手(303)的转弯角度、装置提供的牵引力大小、根据老人爬楼速度设计的装置行进速度以及平衡机构(6)中平衡臂(601)与平衡臂连接件(602)之间的角度,设置完成后老人将本装置放置到楼梯扶手(303)上,按下装置扶手(303)上的准备按钮,前端抓握装置(1)与后端抓握装置(2)中的前端数字舵机(101)与后端数字舵机(201)的舵机转轴顺时针转动分别带动各自与之相连的前端金属舵盘(106)、后端金属舵盘(206)转动使前端硬铝合金爪(104)与后端硬铝合金爪(204)张开,同时伸缩装置(3)在电动机(302)的带动下使伸缩杆(301)复位到收缩状态,老人将装置放置在楼梯扶手(303)上,前端抓握装置(1)与后端抓握装置(2)中的前端数字舵机(101)与后端数字舵机(201)的舵机转轴逆时针转动分别带动各自与之相连的前端金属舵盘(106)、后端金属舵盘(206)转动使前端硬铝合金爪(104)与后端硬铝合金爪(204)闭合握紧楼梯扶手(303),装置做好爬楼前准备工作;

步骤S2:以楼梯扶手(303)在右侧,90°转弯为例;老人握紧本装置扶手(303)右脚迈上第一个台阶同时按下前进按钮,通过中央控制系统(7)控制作用,前端抓握装置(1)中前端数字舵机(101)带动前端金属舵盘(106)顺时针转动,前端金属舵盘(106)带动与之相连的前端硬铝合金爪(104)使之旋转张开同时伸缩装置(3)中伸缩杆(301)在电动机(302)带动下伸长并达到极限位置,前端抓握装置(1)中前端数字舵机(101)带动前端金属舵盘(106)逆时针转动,前端金属舵盘(106)带动与之相连的前端硬铝合金爪(104)使之旋转闭合握紧楼梯扶手(303),后端抓握装置(2)中后端数字舵机(201)带动后端金属舵盘(206)顺时针转动,后端金属舵盘(206)带动与之相连的后端硬铝合金爪(204)使之旋转张开同时老人迈出左脚伸缩装置(3)中伸缩杆(301)在电动机(302)带动下收缩带动后端抓握装置(2)并通过老人手臂牵引老人身体迈上第一个台阶,此时老人双脚都在第一个台阶;

步骤S3:以步骤S2类推并重复步骤S2直到到达楼梯扶手(303)转弯位置时,老人按下装置扶手(303)上转弯按钮,通过中央控制系统(7)控制前端抓握装置(1)中前端数字舵机(101)带动前端金属舵盘(106)顺时针转动,前端金属舵盘(106)带动与之相连的前端硬铝合金爪(104)使之旋转张开,之后装置俯仰机构(5)中俯仰数字舵机(501)带动俯仰金属舵盘(506)逆时针转动,俯仰金属舵盘(506)带动俯仰法兰盘(503)转动,俯仰法兰盘(503)通过金属键带动配重块连接件(505)以及整个装置前端仰起一定角度使前端硬铝合金爪(104)能跨过楼梯扶手(303),此时装置偏转机构(4)中后爪偏转数字舵机(401)带动后爪偏转金属舵盘(408)顺时针转动,后爪偏转金属舵盘(408)带动后爪偏转法兰盘(403)转动,后爪偏转法兰盘(403)带动配重块连接件(505)以及装置前端右转一定角度,同时,由于前爪偏转法兰盘(406)与前爪偏转金属舵盘(407)固定在伸缩杆(301)上,所以前爪偏转数字舵机(405)带动前爪偏转金属舵盘(407)顺时针转动时引起自身自转,前爪偏转数字舵机(405)的自转带动前爪偏转金属外壳(404)右转,且前爪偏转金属外壳(404)通过前端连接件(105)与前端抓握装置(1)相连,因此前端抓握装置(1)同步向右转过一定角度,此时装置俯仰机构(5)中俯仰数字舵机(501)带动俯仰金属舵盘(506)顺时针转动,俯仰金属舵盘(506)带动俯仰法兰盘(503)转动,俯仰法兰盘(503)通过金属键带动配重块连接件(505)以及整个装置前端俯回一定角度使前端抓握装置(1)能握准楼梯扶手(303)弧形转弯部分,之后前端抓握装置(1)中前端数字舵机(101)带动前端金属舵盘(106)逆时针转动,前端金属舵盘(106)带动与之相连的前端硬铝合金爪(104)使之旋转闭合握紧楼梯扶手(303)弧形转弯部分,之后后端抓握装置(2)中后端数字舵机(201)带动后端金属舵盘(206)顺时针转动,后端金属舵盘(206)带动与之相连的后端硬铝合金爪(204)使之轻微旋转张开,此时伸缩装置(3)中伸缩杆(301)在电动机(302)带动下收缩牵引装置后端沿楼梯扶手(303)转弯部分滑动,待伸缩杆(301)完全缩回时后端抓握装置(2)中后端数字舵机(201)带动后端金属舵盘(206)逆时针转动,后端金属舵盘(206)带动与之相连的后端硬铝合金爪(204)使之旋转闭合握紧楼梯扶手(303)转弯部分,之后前端抓握装置(1)中前端数字舵机(101)带动前端金属舵盘(106)顺时针转动,前端金属舵盘(106)带动与之相连的前端硬铝合金爪(104)使之旋转张开,之后装置俯仰机构(5)中俯仰数字舵机(501)带动俯仰金属舵盘(506)逆时针转动,俯仰金属舵盘(506)带动俯仰法兰盘(503)转动,俯仰法兰盘(503)通过金属键带动配重块连接件(505)以及整个装置前端仰起一定角度使前端硬铝合金爪(104)能跨过楼梯扶手(303)转弯部分,之后装置偏转机构(4)中后爪偏转数字舵机(401)带动后爪偏转金属舵盘(408)顺时针转动,后爪偏转金属舵盘(408)带动后爪偏转法兰盘(403)转动,后爪偏转法兰盘(403)带动配重块连接件(505)以及装置前端右转一定角度,同时,由于前爪偏转法兰盘(406)与前爪偏转金属舵盘(407)固定在伸缩杆(301)上,所以前爪偏转数字舵机(405)带动前爪偏转金属舵盘(407)顺时针转动时引起自身自转,前爪偏转数字舵机(405)的自转带动前爪偏转金属外壳(404)右转,且前爪偏转金属外壳(404)通过前端连接件(105)与前端抓握装置(1)相连,因此前端抓握装置(1)同步向右转过一定角度,此时装置俯仰机构(5)中俯仰数字舵机(501)带动俯仰金属舵盘(506)顺时针转动,俯仰金属舵盘(506)带动俯仰法兰盘(503)转动,俯仰法兰盘(503)通过金属键带动配重块连接件(505)以及整个装置前端俯回一定角度使前端抓握装置(1)能握准楼梯扶手(303)转弯后的下一段直线部分,之后前端抓握装置(1)中前端数字舵机(101)带动前端金属舵盘(106)逆时针转动,前端金属舵盘(106)带动与之相连的前端硬铝合金爪(104)使之旋转闭合握紧转弯后的下一段直线部分,此时后端抓握装置(2)中后端数字舵机(201)带动后端金属舵盘(206)顺时针转动,后端金属舵盘(206)带动与之相连的后端硬铝合金爪(204)使之轻微旋转张开,伸缩装置(3)中伸缩杆(301)在电动机(302)带动下收缩牵引装置后端沿楼梯扶手(303)转弯部分滑动,待伸缩杆(301)完全缩回时后端抓握装置(2)中后端数字舵机(201)带动后端金属舵盘(206)逆时针转动,后端金属舵盘(206)带动与之相连的后端硬铝合金爪(204)使之旋转闭合握紧转弯后的下一段直线部分;至此,装置转弯完成,装置转弯过程中老人在楼梯转弯平台上自行转到转弯后的下一段楼梯前即可;

步骤S4:重复步骤S2、S3直到老人完成所有爬楼动作,之后老人按下停止复位按钮,前端抓握装置(1)与后端抓握装置(2)中的前端数字舵机(101)与后端数字舵机(201)的舵机转轴顺时针转动分别带动各自与之相连的前端金属舵盘(106)、后端金属舵盘(206)转动使前端硬铝合金爪(104)与后端硬铝合金爪(204)张开,同时伸缩装置(3)在电动机(302)的带动下使伸缩杆(301)复位到收缩状态,老人将从楼梯扶手(303)上取下,前后端抓握装置(2)闭合;前端抓握装置(1)与后端抓握装置(2)中的前端数字舵机(101)与后端数字舵机(201)的舵机转轴逆时针转动分别带动各自与之相连的前端金属舵盘(106)、后端金属舵盘(206)转动使前端硬铝合金爪(104)与后端硬铝合金爪(204)闭合。