Управляющее устройство для транспортных средств детских колясок и кресел-колясок для инвалидов

Полезная модель относится к медицинской технике и может быть использована для расширения возможностей инвалида с нарушением опорно-двигательного аппарата к полезной физической деятельности, а также относится к транспортным средствам для перемещения детских колясок. Заявленное устройство относится к транспортным устройствам и может быть использовано в конструкциях инвалидных колясок и детских колясок, т.е. мобильных транспортных средств для категорий с трудностями управления.
Общей проблемой шасси колясок - в необходимости устройств для поворота колес и устройств для подъема по лестницам. Пример - устройства автомобилей УАЗ и ГАЗ.
Действительно, у них стоят несколько подобных систем. При этом имеется масса различных модификаций. Данные узлы используются уже под сотню лет. И на колясках, они тоже есть. Однако стоит отметить и существенные различия и недостатки этих устройств для детских и инвалидных колясок: в автомобилях применяется - узел, отвечающий за поворот с различными подшипниками или шарами - поворотный кулак. И узел для вращения колеса. Он сложен, не компактен и для колясок конструктивно не подходит. Не имеется устройства для перемещения по ступенькам. (https://yandex.ru/imases/search?p=2&text-%D0%BA%D1%83%D0%BB%D0%B0%D0%BA%20%D0%BF%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D1%80%D0%BE%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B9%20%D1%83%D0%B0%D0%B7, дата обращения 16.09.2020).
Известно шасси транспортного средства для инвалидов, снабженное ведущими и ведомыми колесными парами и опорными элементами, связанными с корпусом посредством кривошипов с возможностью перемещения в продольных вертикальных плоскостях (RU 2034731, МПК В62В 9/04, 1991).
Известны устройства по патентам RU №2220696 и №2034731. Недостаток этих решений - затрудненность управления транспортным средством при движении по лестнице и зигзагообразность траектории движения при движении на колесах, а также неравномерность нагрузки на приводах.
Известно также транспортное средство для инвалидов, содержащее раму с креслом, снабженную опорными ведущими и ведомыми колесными парами, обеспечивающими режим перемещения по плоской поверхности, и опорными элементами, обеспечивающими режим перемещения по лестницам, а также механизм перевода транспортного средства из одного режима движения в другой (патент РФ 2104200, кл. В62В 9/04, 1998). Недостатки этого решения:
конструктивная сложность устройства для мобильных колясок,
недостаточная степень надежности работы механизма шагания по ступенькам, которая зависит от надежности работы механизма блокировки опорных элементов и нагрузок на кривошип, обеспечивающий передачу на них движения;
Задачей, на решение которой направлено заявленное решение, является упрощение конструкции устройства и повышение безопасности при движении по лестнице.
Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в снижении трудоемкости изготовления и материалоемкости изделия и обеспечении высокой степени дублирования работы опорных элементов, исключающей возможность неконтролируемого соскальзывания по лестнице, обеспечение управления с помощью различных интерфейсов: механического (ручное управление), голосового, с помощью наклона или поворота головы, нейроинтерфейса.
Для решения поставленной задачи шасси транспортного средство для инвалидов снабжено опорными ведущими и ведомыми колесными парами, обеспечивающими режим перемещения по плоской поверхности, и опорными элементами, обеспечивающими режим перемещения по лестницам. Предлагаемое решение - управление шасси транспортного средства для детских колясок и кресел-колясок для инвалидов, содержащее шасси, снабженное опорными ведущими и ведомыми колесными парами, обеспечивающими режим перемещения по плоской поверхности, и опорными элементами, обеспечивающими режим перемещения по лестницам, а также механизм перевода транспортного средства из одного режима движения в другой, отличающееся тем, что передние правый и левый колесные блоки включают по три колеса, оси которых расположены в вершинах треугольника, в качестве поворотного узла использован сферический (шаровой) подшипник, ограниченный во вращении в одной из плоскостей, причем колесные блоки жестко закреплены на шариковом подшипнике, а шаровый подшипник посажен на ось и жестко запрессован в шариковый подшипник, для осуществления поворота созданной системы применены линейные актуаторы (мотор-редукторы), жестко связанные с осью, для управления электромоторами использован блок EV3, роботизированного конструктора Lego Mindstorms EV3, для питания электродвигателей использован малогабаритный источник электрического тока, для управления использован робототехнический конструктор Lego Mindstorms EV3.
Предлагаемое устройство проще, компактнее прототипов и решает обе вышеуказанные проблемы, а также проще и менее трудоемко в изготовлении, что обеспечит его низкую стоимость и доступность для пользователей. Самое важное: единственным креплением узла является ось коляски или Г-образный кронштейн (L-образный). Тогда как автомобильный или автомобилеобразный узел требует жесткого крепления к кузову или раме.
Таким образом, решаются обе задачи управления и проблема доступности устройства для пользователей.
Предлагаемое устройство управления шасси представлено на графических материалах, где показано на фиг. 1 - а) представлено шасси вид спереди, б) вид сбоку, фиг. 2 а) фотография устройства применительно к детской коляске, вид сверху, 2 б) - укрупненно.
Блок передних колес 1 включает три колеса 2, 3, 4, треугольные щеки 5 располагается на оси 8, ось вставлена в сферический подшипник 9 встроенный в шариковый подшипник 10, который закреплен в корпусе обоймы 11. Поворот блока осуществляется воздействием актуатора 14, 15 на рычаг 13. Перемещение по ступенькам обеспечивается при повороте блока колес 1 при наезде на препятствие активного в настоящий момент колеса 3.
Повороты вправо-влево осуществляются актуатором по команде от управляющего устройства 16 (например, от конструктора ЛЕГО), питание которого обеспечивается малогабаритным источником питания 17.
Применение двух актуаторов обеспечивает синхронность поворота правого и левого колесных блоков вправо-влево.
Оси колес 2-4 установлены на осях, которые крепятся к щекам 5. Обоймы 11 крепятся к щекам 5 болтами 12.
Устройство работает следующим образом. Когда на актуаторы 14, 15 поступает сигнал на поворот шасси с помощью одного из интерфейсов: механического (ручное управление), голосового, с помощью наклона или поворота головы, нейроинтерфейса, актуаторы 14, 15 выполняют перемещение штоков и за рычажок 13, входящего снизу в отверстие 16 штока, обеспечивают синхронный поворот колесных блоков 1 вправо или влево.
При наезде на препятствие на активное колесо, например, 3, действует сила, создающая крутящий момент вокруг оси колесного блока, заставляющий блок повернуться, в данном случае, по часовой стрелке, таким образом, совершается "шаг" на ступеньку или через препятствие.