ИНВАЛИДНАЯ КОЛЯСКА

Полезная модель относится к медицинской технике, в частности к коляскам для самостоятельного движения инвалидов и может быть использована для перемещения людей с ограниченной подвижностью по ровным и ступенчатым поверхностям.
Актуальной проблемой на пути создания мобильных технических средств реабилитации является проблема передвижения лиц с ограниченными физическими возможностями по лестничным маршам и преодоления других достаточно высоких препятствий типа уступов и поребриков.
Базовой основой предлагаемой к защите полезной модели могут служить традиционные конструкции инвалидных колясок как отечественного, так и импортного производства, в т.ч. серийно выпускаемые.
Наиболее близким к заявляемому объекту по назначению и совокупности конструктивных признаков является способная преодолевать ступени лестниц инвалидная коляска по изобретению RU 1602529, МПК A61G 5/06, оп. 30.10.1990 г. (прототип).
Инвалидная коляска по прототипу содержит каркас, выполненный из двух частей, имеющих возможность перемещения относительно друг друга. На каркасе установлены ведущие и ведомые колеса с приводом и тормозами, шарнирно закрепленное сидение, а также механизм перемещения по лестничным маршам, выполненный в виде гидронасоса с распределителем и гидропривода, корпус которого закреплен на одной части каркаса, а шток - на другой, а тормоза ведущих и ведомого колеса снабжены гидроприводами. Движение коляски по лестницам осуществляется путем накатывания колес на ступени и скатывания с них за счет поочередного затормаживания ведущих и ведомых колес с изменением базы между ними посредством достаточно сложной системы.
К недостаткам прототипа относятся недостаточная надежность конструкции, сложность системы гидропривода и управления, а также ограниченные возможности использования коляски на лестничных маршах только с невысокими ступенями, поскольку высота препятствия, преодолеваемого коляской, определяется возможностью ее колес закатываться на ступень.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание надежной и безопасной конструкции инвалидной коляски, обеспечивающей улучшение технико-эксплуатационных характеристик за счет преодоления достаточно высоких препятствий при повышении плавности и устойчивости движения, а также снижение затрат на переоборудование традиционных инвалидных колясок.
Решение поставленной задачи достигается тем, что инвалидная коляска, содержащая каркас с установленными на нем передними и задними колесами с приводом, сиденьем и механизмом перемещения по ступеням, характеризуется следующими отличительными признаками. Механизм перемещения по ступеням представляет собой четыре опорные группы, снабженных приводом, каждая из которых выполнена в виде закрепленных на внешних боковых сторонах каркаса двух одинаковых подъемников с катками, имеющими тормоза. Подъемники этой пары ориентированы в одной вертикальной плоскости и симметрично расположены относительно центральной оси коляски. Опорные группы, в свою очередь, попарно размещены на противоположных торцах каркаса вблизи передних и задних колес и ориентированы в параллельных плоскостях. При этом опорные группы в передней и задней парах установлены с зазором, т.е. на небольшом расстоянии друг от друга в продольном направлении коляски, необходимом и достаточном для надежной установки каждой опорной группы на поверхностях, находящихся на разных уровнях.
На решение этой же задачи направлены следующие дополнительные признаки:
- подъемники выполнены в виде силовых цилиндров, предпочтительнее гидравлических и могут быть телескопическими;
- привод подъемников предпочтительнее выполнять гидромеханическим;
- привод катков может быть связан с приводом подъемников муфтой переключения;
- подъемники в своей нижней части могут иметь датчики касания и датчики нагрузки.
- в инвалидной коляске могут быть предусмотрены пульт управления, системы контроля, сигнализации и индикации.
Механизм перемещения по ступеням может быть смонтирован на любом типе существующих инвалидных колясок, имеющих управление от ручного до автоматического. Все подъемники имеют одинаковую конструкцию и размеры и могут представлять собой: гидравлические или пневматические цилиндры, винтовые или зубчатые пары и другие известные конструкции.
Заявляемая полезная модель поясняется примером выполнения инвалидной коляски с сопровождающими чертежами, на которых изображены:
- фиг.1 - инвалидная коляска в положении опирания на катки, общий вид;
- фиг.2 - то же, вид спереди;
- фиг.3 - то же, аксонометрия;
- фиг.4-14 - схема перемещения инвалидной коляски по лестничным маршам.
Коляска имеет каркас 1, на котором закреплены ведущие задние 2 колеса с ручным приводом в виде маховиков 3, ведомые передние 4 колеса, сиденье 5 для инвалида и восемь подъемных опор, образующих попарно по обеим сторонам коляски опорные группы: две передние - 6 и 7 и две задние - 8 и 9. Каждая подъемная опора групп 6-9 состоит из гидроцилиндра 10, вилки 11, на которой установлен каток 12, связанный с блоком привода/торможения гибким валом 13, датчик 14 касания и датчик 15 нагрузки. Датчики 14 и 15 включены в единую управляющую систему, в которую также входят два (левый и правый) гидромеханических привода 16, связанные валом синхронизации 17, две (левая и правая) муфты переключения и торможения 18, два (левый и правый) пульта управления 19 и блок контроля положения и управления устойчивостью 20.
Движение инвалидной коляски по ровной поверхности осуществляется традиционным способом на колесах 2 и 4 по обычной схеме при вывешенных опорных группах 6-9 механизма перемещения по ступеням.
Ниже описана работа коляски при осуществлении движения по лестнице, когда коляска находится в приподнятом состоянии так, что передние и задние колеса не касаются поверхности ступеней, а опирание конструкции происходит только на катки.
Перемещение коляски по лестнице осуществляется благодаря двум движениям: подъем/опускание и передвижение вперед. Когда нужно поднять/опустить всю коляску, например, перед подъемом по лестнице или после спуска с нее, одновременно срабатывают все восемь подъемных опор всех четырех опорных групп. Когда требуется катить коляску по горизонтальным поверхностям ступеней, и одновременно готовить ее к подъему/опусканию на следующую ступень, срабатывают только те подъемные опоры, без которых не нарушается устойчивое положение коляски на лестнице (минимум две, максимум четыре). Передвижение коляски и подъем/опускание осуществляются с помощью муфт 18 переключения гидромеханических приводов 16 и не могут происходить одновременно, что обеспечивает безопасность коляски на лестнице.
Перед началом движения по лестнице желательно, но не обязательно, сориентировать коляску таким образом, чтобы подъем/опускание по ступеням происходили синхронно обоими катками 12 первых передних подъемных опор группы 6, образующих пару. Это упростит процедуру движения, т.к. не потребуется дополнительного маневрирования для выравнивания положения коляски на лестнице. Для сохранения выбранного курса коляски на лестнице служит также гибкий вал 17 синхронизации гидромеханических приводов 16. Он включается в работу всякий раз, когда муфты переключения и торможения включают механические приводы, и, синхронизируя их работу, служит для выравнивания скорости вращения левых и правых катков 12 опорных групп.
Подъем коляски по лестнице осуществляется при задействованных датчиках касания в следующей последовательности.
С пультов управления 19 муфтами 18 осуществляется перевод приводов 16 с механического на гидравлический. Пользователь привычными движениями, вращая маховики 3 ведущих колес 2, заставит работать гидронасос (на чертежах не показан) гидромеханических приводов 16. При этом одновременно подвижные части (штоки) всех восьми гидроцилиндров 10 выдвинутся на необходимую величину с тем, чтобы произошло переопирание коляски с колес 2 и 4 на катки 12. После этого коляска готова к движению вверх по лестнице. Высота подъема коляски не имеет значения. Важно лишь осуществить переопирание коляски на катки, что позволит включить в работу датчики 14 касания. Здесь принципиальным является то, что указанный этап осуществляется вручную, т.е. под контролем пользователя, что позволяет избежать несанкционированного срабатывания датчиков касания и последующего переключения гидромеханических приводов. Это также важно не только при движении по лестницам, но и при встрече с небольшим препятствием на улице или в помещении. О том, что переопирание произошло, пользователь может судить по изменению его положения в пространстве относительно окружающих предметов или ориентиров. После завершения процесса переопирания коляски с ведущих и ведомых колес на катки, пользователь с помощью пультов управления 19 выдаст команду муфтам 18 переключения приводов 16 на режим механического движения. Это позволит, вращая маховики 3, привести во вращательное движение гибкие валы 13 приводов катков 12, что в свою очередь заставит их вращаться, а коляску перемещаться вперед. Движение коляски вперед будет происходить до тех пор, пока датчики 14 касания левой и правой подъемных опор группы 6 не коснутся первой ступени (фиг.4). При срабатывании обоих датчиков 14 опорной группы 6 они выдадут команду муфтам 18 на переключение приводов 16 с механического на гидравлический и одновременное торможение всех восьми катков 12. В результате произойдет одновременное выдвижение штоков гидроцилиндров 10 опорных групп 7-9 на высоту ступени, а штоки гидроцилиндров группы 6 останутся в прежнем положении. Произойдет подъем коляски, а вместе с ней и опорной группы 6. Как только оба датчика 14 группы 6 перестанут касаться первой ступени (фиг.5), поступит управляющий сигнал на муфты переключения приводов с гидравлических на механические и растормаживания всех восьми катков 12. При включении механических приводов коляска совершит перемещение вперед до тех пор, пока оба датчика 14 опорной группы 7 не коснуться первой ступени (фиг.6). При этом управляющий сигнал от датчиков 14 выдаст команду муфтам на переключение приводов с механического на гидравлический и одновременное торможение всех восьми катков. В результате произойдет вход (задвижка) штоков внутрь гидроцилиндров 10 группы 7 и опирание коляски с группы 7 будет плавно перенесено на опорную группу 6. Как только оба датчика 14 группы 7 перестанут касаться первой ступени, поступит управляющий сигнал на муфты 18 и произойдет переключение приводов с гидравлических на механические и одновременное растормаживание всех катков. Коляска продвинется вперед до соприкосновения со второй ступенью датчиков 14 опорной группы 6 (фиг.7). В дальнейшем, по мере подъема коляски по ступеням лестницы, в работу будут вовлечены задние опорные группы 8 и 9. Коляска будет совершать последовательно все описанные выше движения до тех пор, пока не выедет на лестничную площадку (фиг.8). Если при этом движение по лестнице завершено, пользователь с помощью пультов управления 19 переводит коляску в транспортное положение для перемещения по улице или помещению.
Спуск коляски с лестницы осуществляется при задействованных датчиках нагрузки в следующей последовательности.
Перед спуском пользователь с помощью пультов управления 19 переводит коляску в транспортное положение, как это было описано при подготовке коляски к движению вверх по лестнице. После переопирания коляски с колес на катки пользователь с помощью пультов управления переводит коляску с гидравлического привода на механический. При подкате коляски к первой верхней ступени в какой-то момент катки 12 опорной группы 6 перестанут касаться поверхности лестничной площадки, то есть, как бы зависнут в воздухе (фиг.9). Контактировать с поверхностью лестницы будут только датчики нагрузки 15 опорной группы 6. При дальнейшем перемещении коляски вперед датчики нагрузки 15, так же как и катки 12 группы 6, перестанут касаться поверхности лестницы. Это приведет к появлению управляющего сигнала от датчиков нагрузки 15 к муфтам переключения и торможения 18 на перевод привода с механического на гидравлический. При этом все катки будут заторможены. Штоки гидроцилиндров группы 6 выдвинутся до соприкосновения катков 12 с поверхностью первой ступени (фиг.10). При возникновении контакта обоих датчиков 15 группы 6 с поверхностью ступени ими будет выдан управляющий сигнал муфтам переключения на перевод привода с гидравлического на механический. Одновременно произойдет растормаживание всех катков. После чего коляска переместится вперед до тех пор, пока катки 12 и датчики 15 нагрузки группы 7 не перестанут касаться поверхности лестницы (фиг.11). Это приведет к появлению управляющего сигнала на перевод привода с механического на гидравлический и затормаживание всех катков. После включения гидравлического привода штоки гидроцилиндров группы 7 выдвинутся до соприкосновения катков 12 и датчиков 15 нагрузки с поверхностью первой ступени (фиг.12). Далее повторится уже описанный выше цикл работы. По мере опускания коляски по лестнице, в работу будут вовлечены задние опорные группы 8 и 9. В тот момент, когда катки последней группы 9 и их датчики нагрузки перестанут опираться на поверхность лестницы (фиг.13), появится управляющий сигнал на перевод привода с механического на гидравлический и затормаживание всех катков. В результате произойдет одновременное втягивание штоков гидроцилиндров групп 6, 7 и 8 на высоту ступени. В тоже время штоки гидроцилиндров последней группы 9 останутся в прежнем положении. Втягивание штоков гидроцилиндров приведет к опусканию коляски. Это опускание будет происходить до тех пор, пока катки последней опорной группы 9 и соответствующие им датчики нагрузки 15 не коснутся поверхности первой ступени. После касания поверхности лестницы датчики нагрузки группы 9 выдадут управляющий сигнал на перевод привода с гидравлического на механический. Далее цикл повторится. Коляска будет совершать последовательно все описанные выше движения до тех пор, пока не выедет на лестничную площадку (фиг.14). Если при этом движение по лестнице завершено, пользователь с помощью пультов управления переводит коляску в транспортное положение для перемещения по улице или помещению.
Преодоление коляской других ступенчатых препятствий осуществляется в аналогичной последовательности движений.
Блок контроля положения и управления устойчивостью 20, включающий в свой состав устройство (прибор) контроля угла перекоса, предназначен для обеспечения устойчивости коляски при наезде хотя бы одним колесом (при движении на колесах) или катком (при движении на катках) на препятствие. Препятствием может быть камень на дороге, ограждение тротуара, ямка, бугорок или иная другая неровность, при наезде на которые может возникнуть наклон коляски, грозящий ее опрокидыванию. В случае возникновения критического угла перекоса коляски, блок 20 выдаст управляющий сигнал муфтам переключения и торможения 18 на перевод привода 16 с механического на гидравлический и на выдвижение/втягивание тех подъемных опор, которые призваны обеспечить выравнивание положения коляски в пространстве. После выравнивания положения коляски в пространстве блок 20 выдаст управляющий сигнал муфтам переключения и торможения на перевод привода с гидравлического на механический. После преодоления препятствия, когда коляска опять окажется в наклонном состоянии, вновь сработает блок контроля положения и управления устойчивостью 20, который передаст управляющий сигнал муфтам переключения и торможения 18 на перевод привода 16 с механического на гидравлический. Подвижные части выдвинутых/втянутых подъемных опор втянутся/выдвинутся и произойдет выравнивание коляски в пространстве.
Кроме того, блок контроля положения и управления устойчивостью 20 позволяет обеспечить надежное перемещение коляски по движущемуся эскалатору, в том числе по эскалатору без ступеней. Для этого перед подъемом или спуском на эскалаторе необходимо на пультах управления 19 включить режим «эскалатор», который выдаст управляющий сигнал муфтам переключения и торможения на перевод привода с механического на гидравлический для выдвижения подвижных частей всех восьми гидроцилиндров на максимальную величину, после чего произойдет переключение привода на механический. При въезде на эскалатор коляска наклонится, что приведет к выдаче блоком контроля положения и управления устойчивостью управляющего сигнала муфтам переключения и торможения на перевод привода с механического на гидравлический с одновременным торможением всех катков. Произойдет втягивание тех подъемных опор, которые призваны обеспечить выравнивание положения коляски в пространстве.