CN108236562A - 一种老年人助行器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种老年人助行器及其控制方法，通过利用电控的运动机构对助行器进行运动的驱动，使得助行器能够推动老人进行行走，从而能够减轻老人的行走负担，同时，通过控制机构对作用于其上的压力的检测，不仅能够使主控模块对助行器的运动方向进行灵活的控制，并且能够及时使助行器进行自锁，使得助行器能够及时停止运动，从而保证老人的安全。

Description

一种老年人助行器及其控制方法

技术领域

本发明涉及助行器技术领域，尤其是一种老年人助行器及其控制方法。

背景技术

助行器作为一种辅助人体支撑体重、保持平衡和行走的器具，在辅助老年人及重病患者的肢体康复训练中应用十分广泛。现有的助行器基本都是以“拐杖椅”的脚式结构实现，但现有的助行器的运动模式过于繁琐，需要不断抬举及放下助行器，而且在抬举过程中容易出现失去重心的可能性。

为了解决这个问题，市面上出现了一种以轮子代替脚的助行器，这种形式的助行器的脚部由万向轮构成，但并未加任何自锁结构，容易导致轮子跑动而失去平衡，这使得老年人在使用时容易出现不慎将助行器推出而跌倒的问题，不能满足安全性的要求。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种老年人助行器及其控制方法，能够根据老人握持扶手的压力而进行移动或者自锁，使得助行器能够在紧急情况下停止移动，从而提高助行器的使用安全性。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

一种老年人助行器，包括用于构成助行器主体的机械部件和用于进行移动控制的电控部件；机械部件包括主体支架和用于辅助人体支撑的扶手；电控部件包括用于统筹管理的主控模块、用于驱动助行器主体进行移动的运动机构和用于控制运动机构进行任意方向运动的控制机构，主控模块隐藏设置于主体支架的内部，运动机构设置于主体支架的底部，控制机构设置于扶手之上；控制机构通过检测施加于其上的压力，使得主控模块控制运动机构进行自锁或驱使助行器主体进行任意方向的运动。

进一步，主体支架包括用于连接扶手与运动机构的支撑脚架和用于与扶手形成C型结构的第一连接横杆。

进一步，控制机构包括用于检测压力的第一控制部件，第一控制部件外露设置于扶手之上，第一控制部件与主控模块相连接。

进一步，控制机构包括用于检测按键信号的第二控制部件，第二控制部件设置于第一连接横杆之上，第二控制部件与主控模块相连接。

进一步，运动机构包括前端万向轮、后端主动左轮、后端主动右轮、左轮自锁电机和右轮自锁电机，后端主动左轮和后端主动右轮分别与左轮自锁电机和右轮自锁电机的转轴相连接，左轮自锁电机和右轮自锁电机分别与主控模块相连接；前端万向轮、后端主动左轮和后端主动右轮分别与支撑脚架相连接；主控模块根据控制机构所检测到的压力，分别调整后端主动左轮和后端主动右轮的转速，从而实现助行器主体的前进及转弯操作。

进一步，主体支架还包括用于对扶手的高度进行调整的高度调整机构，高度调整机构包括用于连接运动机构并可沿着支撑脚架的内部进行伸缩的内杆和用于限制内杆相对于支撑脚架进行移动的弹性限位部件，内杆通过弹性限位部件与支撑脚架进行卡位连接。

进一步，弹性限位部件包括钢珠、与钢珠连接的弹簧和沿着内杆的截面设置用于支撑钢珠与弹簧的固定板，固定板包括固定上板和固定下板，固定上板和固定下板构成供钢珠进行运动的通道；内杆于与钢珠对应的位置设置有用于与钢珠卡位连接的圆孔；支撑脚架沿着竖直方向设置有至少一个与圆孔对应的直径一致的通孔。

进一步，电控部件还包括用于检测障碍物的前置超声波模块，第一连接横杆的下方设置有第二连接横杆，前置超声波模块朝着助行器主体的前方设置于第二连接横杆和/或支撑脚架之上。

进一步，电控部件还包括用于检测使用者的后置超声波模块，后置超声波模块朝着使用者设置于第二连接横杆之上。

一种应用于老年人助行器的控制方法，包括以下步骤：

S1、系统初始化；

S2、主控模块获取后置超声波模块的检测数据，并判断使用者是否远离助行器主体，若是，左轮自锁电机和右轮自锁电机进行自锁；否则，执行步骤S3；

S3、主控模块获取前置超声波模块的检测数据，并判断前方是否有障碍物，若是，左轮自锁电机和右轮自锁电机进行自锁；否则，执行步骤S4；

S4、主控模块获取由第一控制部件检测到的压力数据，并判断压力数据是否超过额定值，若是，左轮自锁电机和右轮自锁电机进行自锁；否则，执行步骤S5；

S5、主控模块根据第一控制部件和/或第二控制部件检测到的数据信号，判断该数据信号是否表示前进，若是，左轮自锁电机和右轮自锁电机同步进行同速转动；否则，主控模块对左轮自锁电机和右轮自锁电机进行差速控制；

S6、助行器主体进行移动。

本发明的有益效果是：一种老年人助行器及其控制方法，主体支架能够对人体进行支撑，运动机构设置于主体支架的底部，结合扶手的扶持作用，使得老人能够稳定地推动本发明的助行器进行行走；由于控制机构设置于扶手之上，因此老人只要握紧扶手即可对控制机构进行控制，从而大大方便了老人对助行器的操控便利性；当老人握持着扶手时，控制机构会对握持的压力进行检测，主控模块根据压力值的不同，能够对运动机构进行自锁或运动的控制；例如，分别作用于两个扶手的压力不相同时，主控模块能够控制运动机构朝着压力较大的一边进行转弯运动，而当分别作用于两个扶手的压力相同时，运动机构朝着前方直行；若老人跟不上助行器的移动速度而出现往前倾倒的趋势时，老人会下意识地加大抓紧扶手的压力，若此时的压力大于额定值时，主控模块能够控制运动机构进行自锁操作。因此，控制机构能够通过检测施加于其上的压力，使得主控模块控制运动机构进行自锁或驱使助行器主体进行任意方向的运动。所以，本发明的老年人助行器及其控制方法，能够根据老人握持扶手的压力而进行移动或者自锁，使得助行器能够在紧急情况下停止移动，从而提高助行器的使用安全性。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的老年人助行器的示意图；

图2是高度调整机构的示意图；

图3是本发明的老年人助行器的控制方法流程图。

具体实施方式

参照图1－图2，本发明的一种老年人助行器，包括用于构成助行器主体的机械部件和用于进行移动控制的电控部件；机械部件包括主体支架1和用于辅助人体支撑的扶手2；电控部件包括用于统筹管理的主控模块、用于驱动助行器主体进行移动的运动机构和用于控制运动机构进行任意方向运动的控制机构，主控模块隐藏设置于主体支架1的内部，运动机构设置于主体支架1的底部，控制机构设置于扶手2之上；控制机构通过检测施加于其上的压力，使得主控模块控制运动机构进行自锁或驱使助行器主体进行任意方向的运动。具体地，主体支架1能够对人体进行支撑，运动机构设置于主体支架1的底部，结合扶手2的扶持作用，使得老人能够稳定地推动本发明的助行器进行行走；由于控制机构设置于扶手2之上，因此老人只要握紧扶手2即可对控制机构进行控制，从而大大方便了老人对助行器的操控便利性；当老人握持着扶手2时，控制机构会对握持的压力进行检测，主控模块根据压力值的不同，能够对运动机构进行自锁或运动的控制；例如，分别作用于两个扶手2的压力不相同时，主控模块能够控制运动机构朝着压力较大的一边进行转弯运动，而当分别作用于两个扶手2的压力相同时，运动机构朝着前方直行；若老人跟不上助行器的移动速度而出现往前倾倒的趋势时，老人会下意识地加大抓紧扶手2的压力，若此时的压力大于额定值时，主控模块能够控制运动机构进行自锁操作。因此，控制机构能够通过检测施加于其上的压力，使得主控模块控制运动机构进行自锁或驱使助行器主体进行任意方向的运动。所以，本发明的老年人助行器，能够根据老人握持扶手2的压力而进行移动或者自锁，使得助行器能够在紧急情况下停止移动，从而提高助行器的使用安全性。

其中，参照图1，主体支架1包括用于连接扶手2与运动机构的支撑脚架11和用于与扶手2形成C型结构的第一连接横杆12。具体地，由于第一连接横杆12与扶手2形成C型结构，因此，助行器主体呈具有容纳人体的空间的C型结构，而扶手2处于两边的位置，因此当老人使用本发明的助行器时，可以两手握持处于两侧的扶手2，跟随助行器行走。

其中，控制机构具有多种实现方式，参照图1，作为第一种实现方式，控制机构包括用于检测压力的第一控制部件31，第一控制部件31外露设置于扶手2之上，第一控制部件31与主控模块相连接。具体地，第一控制部件31为双手控制器，需要通过双手进行控制，并且，第一控制部件31具有压力检测功能，通过对施加于其上的压力进行检测从而控制运动机构进行对应的运动。例如，第一控制部件31由分别设置于两侧扶手2之上的压力传感器构成，当老人需要向前行走时，可以对两侧的扶手2施加同样大小的压力，此时，运动机构会控制助行器主体向前行走；如果老人需要向左或向右转弯时，则可以对左边或者右边的扶手2加大压力，此时，主控模块根据两个压力的差值控制运动机构执行对应的运动模式，从而使助行器主体向左或向右转弯。

另外，参照图1，控制机构的第二种实现方式，包括用于检测按键信号的第二控制部件32，第二控制部件32设置于第一连接横杆12之上，第二控制部件32与主控模块相连接。具体地，第二控制部件32为单手的按键控制器，并且按键的方向朝着老人设置，第二控制部件32设置有5个独立的按键，分别对应着向前移动、向后移动、向左转弯、向右转弯和速度控制这五个功能。因此，老人可以通过对第二控制部件32进行操作，从而设定助行器主体的运动模式。此外，控制机构还可以由第一控制部件31和第二控制部件32共同组合构成，从而能够实现对助行器的灵活控制。

其中，参照图1，运动机构包括前端万向轮41、后端主动左轮42、后端主动右轮43、左轮自锁电机44和右轮自锁电机45，后端主动左轮42和后端主动右轮43分别与左轮自锁电机44和右轮自锁电机45的转轴相连接，左轮自锁电机44和右轮自锁电机45分别与主控模块相连接；前端万向轮41、后端主动左轮42和后端主动右轮43分别与支撑脚架11相连接；主控模块根据控制机构所检测到的压力，分别调整后端主动左轮42和后端主动右轮43的转速，从而实现助行器主体的前进及转弯操作。具体地，主控模块根据由第一控制部件31检测到的作用于两侧扶手2的压力值，或者根据由第二控制部件32检测到的按键信号，分别对左轮自锁电机44和右轮自锁电机45进行转速控制，从而实现助行器主体的各种运动操作。例如，当作用于左侧扶手2的压力大于作用于右侧扶手2的压力，或者按下第二控制部件32中的向左按键，主控模块会对左轮自锁电机44和右轮自锁电机45进行差速控制，此时，左轮自锁电机44的转速会减慢，而右轮自锁电机45的转速会加快，所以，后端主动左轮42的转速会慢于后端主动右轮43的转速，从而实现助行器的向左转弯操作。同样地，当作用于左侧扶手2的压力小于作用于右侧扶手2的压力，或者按下第二控制部件32中的向右按键，助行器则会进行向右转弯操作。而当作用于两侧扶手2的压力基本一致时，助行器则会向前运动；当没有对两侧扶手2施加压力时，助行器会停止运动。此外，老人还能够通过按下第二控制部件32中的速度控制按键设定助行器的移动速度，从而使得助行器的移动速度能够与老人的移动速度相匹配；若老人的移动速度跟不上助行器的移动速度时，由于老人的双手握持在两侧扶手2之上，因此老人会出现被助行器带动向前倾倒的趋势，在这种情况下，老人会下意识地增大握紧两侧扶手2的压力，而当该压力大于预设的额定值时，主控模块会控制左轮自锁电机44和右轮自锁电机45进行自锁，使得助行器不能够继续向前移动，从而能够有效防止出现老人跌倒的问题。

其中，参照图1－图2，主体支架1还包括用于对扶手2的高度进行调整的高度调整机构5，高度调整机构5包括用于连接运动机构并可沿着支撑脚架11的内部进行伸缩的内杆51和用于限制内杆51相对于支撑脚架11进行移动的弹性限位部件，内杆51通过弹性限位部件与支撑脚架11进行卡位连接。具体地，针对不同老人的不同身高，可以通过对高度调整机构5进行调节，利用内杆51之中的弹性限位部件与支撑脚架11的不同位置进行卡接，从而使得助行器能够具有不同的高度，从而能够满足不同老人的使用需要。

其中，参照图1－图2，弹性限位部件包括钢珠52、与钢珠52连接的弹簧53和沿着内杆51的截面设置用于支撑钢珠52与弹簧53的固定板54，固定板54包括固定上板和固定下板，固定上板和固定下板构成供钢珠52进行运动的通道；内杆51于与钢珠52对应的位置设置有用于与钢珠52卡位连接的圆孔；支撑脚架11沿着竖直方向设置有至少一个与圆孔对应的直径一致的通孔。具体地，钢珠52在弹簧53的推动作用下，能够依次通过圆孔和通孔突出于支撑脚架11的外部，从而固定内杆51于支撑脚架11之中的位置。当需要调整助行器的高度时，只需用力拉起或压下支撑脚架11，使得支撑脚架11作用于钢珠52的力大于弹簧53作用于钢珠52的力，即可使钢珠52进行内缩，此时，钢珠52不再限制内杆51与支撑脚架11的相对位置，直到钢珠52能够突出于另一个支撑脚架11之上的通孔为止。

进一步，参照图1，电控部件还包括用于检测障碍物的前置超声波模块61，第一连接横杆12的下方设置有第二连接横杆13，前置超声波模块61朝着助行器主体的前方设置于第二连接横杆13和/或支撑脚架11之上。具体地，前置超声波模块61为助行器提供了自动避障的功能。当前置超声波模块61，检测到前方存在障碍物时，主控模块能够控制左轮自锁电机44和右轮自锁电机45以不同的转速进行转动，从而实现助行器的转向而达到自动避障的功能。

进一步，参照图1，电控部件还包括用于检测使用者的后置超声波模块62，后置超声波模块62朝着使用者设置于第二连接横杆13之上。具体地，后置超声波模块62能够通过对老人进行检测而判断老人是否能够跟上助行器的移动速度。例如，后置超声波模块62的检测距离小于70cm，当后置超声波模块62检测不到物体的存在时，即说明老人不处于由助行器主体形成的能够容纳人体的空间之中，或者老人滞后于助行器主体，此时，主控模块会判断老人处于跟不上助行器的移动速度的状态，老人将会出现跌倒的问题，此时，主控模块会控制左轮自锁电机44和右轮自锁电机45进行自锁，使得助行器能够自动停止移动，从而避免老人出现跌倒的问题。

参照图3，一种应用于老年人助行器的控制方法，包括以下步骤：

S1、系统初始化；

S2、主控模块获取后置超声波模块62的检测数据，并判断使用者是否远离助行器主体，若是，左轮自锁电机44和右轮自锁电机45进行自锁；否则，执行步骤S3；

S3、主控模块获取前置超声波模块61的检测数据，并判断前方是否有障碍物，若是，左轮自锁电机44和右轮自锁电机45进行自锁；否则，执行步骤S4；

S4、主控模块获取由第一控制部件31检测到的压力数据，并判断压力数据是否超过额定值，若是，左轮自锁电机44和右轮自锁电机45进行自锁；否则，执行步骤S5；

S5、主控模块根据第一控制部件31和/或第二控制部件32检测到的数据信号，判断该数据信号是否表示前进，若是，左轮自锁电机44和右轮自锁电机45同步进行同速转动；否则，主控模块对左轮自锁电机44和右轮自锁电机45进行差速控制；

S6、助行器主体进行移动。

具体地，根据上述应用于老年人助行器的控制方法，本发明的老年人助行器具有以下的功能：

a.自动避障功能

通过设置于第二连接横杆13和/或支撑脚架11之上的前置超声波模块61，主控模块能够判断前方是否存在障碍物，如果前方存在障碍物，主控模块会分别控制左轮自锁电机44和右轮自锁电机45进行自锁，避免老人撞上障碍物，从而达到自动避障的效果；另外，还可以通过设定，使得助行器具有自动避障行走功能，通过前置超声波模块61对前方障碍物的检测，主控模块可以分别控制左轮自锁电机44和右轮自锁电机45的转动速度，使得助行器能够自动调整运动方向，从而达到自动避障行走的目的；

b.运动自锁功能

左轮自锁电机44和右轮自锁电机45能够根据主控模块的驱动作用而进行自锁，并且助行器只能够在左轮自锁电机44和右轮自锁电机45的驱动作用下才能够进行移动，因此，当作用于第一控制部件31的压力大于额定值时，或者当前置超声波模块61检测不到老人时，主控模块都会即时控制左轮自锁电机44和右轮自锁电机45停止运动，从而使得助行器能够进行运动自锁，从而确保老人的安全；

c.差速运动功能

由于前端万向轮41为从动轮，而后端主动左轮42和后端主动右轮43均为主动轮，因此助行器进行转弯时需要通过控制后端主动左轮42和后端主动右轮43之间的差速才能够实现。主控模块通过对后端主动左轮42和后端主动右轮43分别进行独立的控制，根据后端主动左轮42和后端主动右轮43之间的差速而实现助行器的转弯操作。例如，后端主动左轮42的转速比后端主动右轮43的转速快时，助行器进行右转；后端主动左轮42的转速比后端主动右轮43的转速慢时，助行器进行左转。

此外，本发明的老年人助行器还具有高度调节功能、速度调节功能和速度保护功能。由于不同老人具有不同的身高，为了适应不同老人的身高，本发明的老年人助行器通过内杆51、支撑脚架11和弹性限位部件的相互作用实现助行器的高度调节功能。另外，由于每个老人行走的习惯速度不相同，为了适应不同老人的行走速度，设置于第一连接横杆12之上的第二控制部件32，能够实现对助行器的移动速度的调整；通过按下第二控制部件32之中的速度控制按键，能够对助行器的移动速度进行高、中、低三档速度调整。此外，通过构成第一控制部件31的压力传感器和设置于第二连接横杆13之上的后置超声波模块62，能够根据作用于压力传感器的压力和老人与后置超声波模块62之间的距离，实时准确判断老人是否能够跟上助行器的移动速度，若老人跟不上助行器的移动速度时，助行器将会自动停止，从而实现对老人的移动速度的保护，避免出现老人跌倒的问题。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种老年人助行器，其特征在于：包括用于构成助行器主体的机械部件和用于进行移动控制的电控部件；所述机械部件包括主体支架(1)和用于辅助人体支撑的扶手(2)；所述电控部件包括用于统筹管理的主控模块、用于驱动助行器主体进行移动的运动机构和用于控制所述运动机构进行任意方向运动的控制机构，所述主控模块隐藏设置于所述主体支架(1)的内部，所述运动机构设置于所述主体支架(1)的底部，所述控制机构设置于所述扶手(2)之上；所述控制机构通过检测施加于其上的压力，使得主控模块控制运动机构进行自锁或驱使助行器主体进行任意方向的运动。

2.根据权利要求1所述的一种老年人助行器，其特征在于：所述主体支架(1)包括用于连接所述扶手(2)与运动机构的支撑脚架(11)和用于与所述扶手(2)形成C型结构的第一连接横杆(12)。

3.根据权利要求2所述的一种老年人助行器，其特征在于：所述控制机构包括用于检测压力的第一控制部件(31)，所述第一控制部件(31)外露设置于所述扶手(2)之上，所述第一控制部件(31)与所述主控模块相连接。

4.根据权利要求2所述的一种老年人助行器，其特征在于：所述控制机构包括用于检测按键信号的第二控制部件(32)，所述第二控制部件(32)设置于所述第一连接横杆(12)之上，所述第二控制部件(32)与所述主控模块相连接。

5.根据权利要求2所述的一种老年人助行器，其特征在于：所述运动机构包括前端万向轮(41)、后端主动左轮(42)、后端主动右轮(43)、左轮自锁电机(44)和右轮自锁电机(45)，所述后端主动左轮(42)和后端主动右轮(43)分别与所述左轮自锁电机(44)和右轮自锁电机(45)的转轴相连接，所述左轮自锁电机(44)和右轮自锁电机(45)分别与所述主控模块相连接；所述前端万向轮(41)、后端主动左轮(42)和后端主动右轮(43)分别与所述支撑脚架(11)相连接；所述主控模块根据所述控制机构所检测到的压力，分别调整所述后端主动左轮(42)和后端主动右轮(43)的转速，从而实现助行器主体的前进及转弯操作。

6.根据权利要求2所述的一种老年人助行器，其特征在于：所述主体支架(1)还包括用于对所述扶手(2)的高度进行调整的高度调整机构(5)，所述高度调整机构(5)包括用于连接所述运动机构并可沿着所述支撑脚架(11)的内部进行伸缩的内杆(51)和用于限制所述内杆(51)相对于所述支撑脚架(11)进行移动的弹性限位部件，所述内杆(51)通过所述弹性限位部件与所述支撑脚架(11)进行卡位连接。

7.根据权利要求6所述的一种老年人助行器，其特征在于：所述弹性限位部件包括钢珠(52)、与所述钢珠(52)连接的弹簧(53)和沿着所述内杆(51)的截面设置用于支撑所述钢珠(52)与弹簧(53)的固定板(54)，所述固定板(54)包括固定上板和固定下板，所述固定上板和固定下板构成供所述钢珠(52)进行运动的通道；所述内杆(51)于与所述钢珠(52)对应的位置设置有用于与所述钢珠(52)卡位连接的圆孔；所述支撑脚架(11)沿着竖直方向设置有至少一个与所述圆孔对应的直径一致的通孔。

8.根据权利要求2所述的一种老年人助行器，其特征在于：所述电控部件还包括用于检测障碍物的前置超声波模块(61)，所述第一连接横杆(12)的下方设置有第二连接横杆(13)，所述前置超声波模块(61)朝着助行器主体的前方设置于所述第二连接横杆(13)和/或支撑脚架(11)之上。

9.根据权利要求8所述的一种老年人助行器，其特征在于：所述电控部件还包括用于检测使用者的后置超声波模块(62)，所述后置超声波模块(62)朝着使用者设置于所述第二连接横杆(13)之上。

10.应用权利要求1－9任一所述的一种老年人助行器的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、系统初始化；

S2、主控模块获取后置超声波模块(62)的检测数据，并判断使用者是否远离助行器主体，若是，左轮自锁电机(44)和右轮自锁电机(45)进行自锁；否则，执行步骤S3；

S3、主控模块获取前置超声波模块(61)的检测数据，并判断前方是否有障碍物，若是，左轮自锁电机(44)和右轮自锁电机(45)进行自锁；否则，执行步骤S4；

S4、主控模块获取由第一控制部件(31)检测到的压力数据，并判断压力数据是否超过额定值，若是，左轮自锁电机(44)和右轮自锁电机(45)进行自锁；否则，执行步骤S5；

S5、主控模块根据第一控制部件(31)和/或第二控制部件(32)检测到的数据信号，判断该数据信号是否表示前进，若是，左轮自锁电机(44)和右轮自锁电机(45)同步进行同速转动；否则，主控模块对左轮自锁电机(44)和右轮自锁电机(45)进行差速控制；

S6、助行器主体进行移动。