一种多功能电液动轮椅的设计

随着社会的发展和人类文明程度的提高，人们特别是身有残障的社会成员愈来愈需要运用现代高新技术来提升他们的生活质量和生活自由度。据调查，因为各种交通事故、天灾人祸和种种疾病，每年均有成千上万的人丧失一种或多种能力(如行走、动手能力等)。目前，我国 65 岁以上的老年人和需要使用轮椅的残疾人有一亿人以上，而且社会的老龄化程度还在不断提高。因此，如何利用现代技术来扩大残疾人和老年人的生活空间、提高他们的生活质量，给他们带来更多的自由和方便成为近几年来国际学术界和企业界关注的热点。轮椅作为残疾人和行动不便的老年人的代步工具，越来越受到市场的欢迎。但目前，市场上的轮椅要么结构简单、功能单一，安全性、机动性差，要么价格昂贵、经济性差，普通家庭购买不起。这就要求国内生产的电动轮椅不仅实用性要强，价格也要便宜。国内一些生产厂家和科研院所对电动轮椅做了一定的研究，但与国外相比还很不完善。为此，本文研制了一种适合我国国情的具有速度控制、高度调节及靠背角度调整的多功能电液动轮椅。

1 基本结构

轮椅主要由轮椅座位提升系统、电机驱动系统、靠背倾角调节装置、调速与制动系统、转向机构、单片机控制系统和前后轮等组成，其框架采用四点支撑立体结构，材料使用高强度不锈钢管，可以提高轮椅的刚度和强度，基本结构如图 1 所示。

2 主要部件的设计

2. 1 轮椅座位提升系统

轮椅座位提升系统主要是用来调整轮椅座位的高度。当乘用人需要抬高身体去拿高处物品时，可以通过操纵轮椅座位升降开关来控制液压泵工作，使前后四个支腿液压缸工作，提高座位高度。轮椅座位提升系统主要由电源开关、电磁控制开关、液压缸、溢流阀、分流阀及管路等组成［1-3］，其系统原理如图 2 所示。

轮椅座位提升系统由一个三位四通电磁换向阀控制其工作状态，当电磁换向阀处于左位时，液压泵的压力油经过电磁换向阀的左位，经节流阀到前排分流阀和后排分流阀，然后分别供给前排和后排液压缸。设置分流阀的目的是使前后四个液压缸提升平稳且同步性好。当到达指定高度时，使电磁换向阀处于中位即可切断油路，座位停止在指定位置。当需要降低座位时，只需使电磁换向阀右位接通，即可控制液压缸缩回，座位回落。此外，在回油路上设置了一个单向阀，起背压阀的作用，可以改善座位回落时的平稳性。座位最高可以升高 42cm，能够满足一般高度拿取东西时的需要。

2. 2 电机驱动控制系统