Описание по сборке и чертежи привода инвалидной коляски. Инвалидное кресло-коляска. Чертеж, описание

Здравствуйте, дорогие единомышленники!
В этой статье я хочу предложить мастер-класс, как своими руками и ценой ничтожных затрат изготовить коляски для собак-инвалидов-спинальников и просто тех, у кого отказали ноги. Проблема нехватки спецсредств для таких собак (да и кошек) существует, и для животных порой заканчивается усыплением. Но теперь Вы в течение одного дня сможете самостоятельно изготовить данное средство реабилитации питомцев.

Конечно, в доме или гараже очень желательно иметь точило, тиски и дрель, но можно обойтись и самым примитивным инструментом.

Итак, коляска состоит из U-образной рамы, колёсных стоек, собственно колёс и ремней для подвески собаки. На картинке ниже цифрами обозначены размеры в см коляски для крупной собаки.

Лучше всего делать коляску под конкретную собаку. Для этого необходимо снять антропометрические размеры- высоту в холке, длину корпуса, которая измеряется от грудинной кости до седалищного бугра, обхват грудной клетки сразу позади передних ног, ширину корпуса между лопатками и обхват бедра сразу под корпусом.

Итак, мы измерили собаку. U-образная рама должна находиться на высоте средней линии туловища, то есть на высоте 3/4 роста в холке. Например, если рост собаки в холке 40см, то рама должна быть на высоте 30см от земли. Длина самой рамы должна превышать длину корпуса собаки на четверть, например корпус собаки 40см, тогда длина рамы 50см. В эту четверть будут помещаться задние ноги и хвост. Чтобы рассчитать ширину просвета рамы, смело добавляем к ширине плеч 5-7см.

Итак, мы мысленно набросали параметры будущей коляски. Теперь нам понадобятся материалы для изготовления. Это может быть старая детская коляска, хозяйственная тележка, кроватка-раскладушка и многое другое, в чём есть два колеса и трубчатые детали. Особенно важны те трубы, которые изогнуты под углом 90º. Они нужны для изготовления U-образной рамы. Колёса мы берём готовые, а остальное- оси, болты, гайки можно как изготовить на станке у знакомого токаря (лучше), так и просто купить болты необходимой длины в хозяйственном магазине.

Делаем! В первую очередь, с помощью дрели или ножовки разбираем коляску-донор деталей. Особенно ценна для нас ручка, имеющая U-образную форму. Из неё мы делаем раму. Ширину плеч собаки мы замерили, теперь U-образную ручку надо распилить в средней части и вырезать оттуда столько длины, чтобы при соединении половинок получился рассчитанный нами размер.

Соединять половинки можно как при помощи выточенного на станке соединительного звена, так и с помощью обрезка трубы или болта подходящего диаметра, вставленного внутрь половинок и закреплённого при помощи болта либо заклёпки. В крайнем случае можно положить раму на ровную поверхность (для соблюдения геометрии) и просто посадить на эпоксидный клей (не желательно).

Наконец U-образная рама готова! Теперь можно заняться колёсными стойками и собственно колёсами. Из оставшихся у нас трубчатых деталей от коляски-донора понадобятся трубы, длина которых вместе с колёсами должна составлять на 5см больше, чем рассчитанная нами высота рамы. Отпиливаем две трубы данной длины.

Колёса лучше крепить к стойкам при помощи изготовленных на токарном станке наконечников, надевающихся либо вставляющихся в трубы. Но можно обойтись и без них- просто в качестве осей для колёс использовать болты М8-М10 нужной длины (купить в хозяйственном магазине), продеть их в заранее просверленные в концах стоек отверстия и зафиксировать заливкой из эпоксидного клея.

Колёса закрепляем на осях гайкой с контргайкой так, чтобы они свободно вращались и не болтались.

Теперь нам необходимо присоединить стойки к U-образной раме. Вспомним, что рассчитывая длину рамы, мы прибавили к длине корпуса собаки 1/4. Вот на расстоянии этой четверти от поперечной части и должны привинчиваться стойки. Сверлим отверстия в раме немного под углом около 5º, чтобы обеспечить стойкам некоторый развал, повышающий устойчивость коляски. На маленьких колясках, например, для такс, развал можно не делать и сверлить отверстия вертикально.

Такого же диаметра сверлим отверстия и в концах стоек на расстоянии 5см от среза. При этом соблюдаем параллельность сверления осям колёс. Соединять раму и стойки лучше не просто болтом, а при помощи специальной детали, которую можно выточить на станке. Но можно обойтись и без станка, а вырезать её напильником из куска металлической или пластиковой трубы, или хотя бы из дерева. Можно обойтись и без этой детали, но не желательно, ибо она обеспечивает жёсткость соединения.

Итак, стойки колёс закреплены на раме. Теперь нам необходимо укрепить конструкцию. Можно просверлить в раме и стойках дополнительные отверстия и поставить ребро жёсткости.

Но лучше усилить конструкцию дополнительными трубами, образующими биссектрису получившегося равнобедренного треугольника. Для определения длины данных деталей берём линейку и измеряем расстояние от осей колёс до предполагаемых мест крепления к раме. Отрезаем две трубы такой длины. Далее берём молоток и что-нибудь, что выполняло бы роль наковальни- например гирю. Теперь мы расплющиваем концы трубы на длину 3-5см, следя, чтобы эти плоскости были параллельны. Далее сверлим с одного конца отверстия под оси колёс, затем, надев этот конец на ось, сверлим отверстия под болт в паре с рамой для большей точности. Всё! Приворачиваем к раме, надеваем обратно колёса.

И ещё одна маленькая дополнительная деталь, не позволяющая раме складываться поперечно. Это стержень между стойками диаметром 5мм, который можно изготовить из куска проволоки или сварочного электрода. В стойках сверлим отверстия под него, а на концах стержня нарезаем резьбу, чтобы закрепить гайками с двух сторон каждой трубы.

Мои поздравления!!! Кузов коляски готов! Теперь осталось пришить ремешки крепления собаки. Лучше всего взять готовую шлейку нужной окружности грудной клетки. Её крепят при помощи самодельных петель к переду рамы. Однако можно сшить шлейку самостоятельно- тут конструкция может быть любая. Затем нам нужно закрепить заднюю часть собаки. Помните, мы мерили обхват бедра? Так вот, две лямочки с двух сторон, чтобы ножки собачки плотно и не туго вошли, да перемычку под животик. И наконец, надо закрепить задние лапки к поперечной части коляски. Для этого шьём из ремня (например, из буксировочной стропы) две петельки.

Всё! Коляска готова! У пёса есть новые ножки, он опять побежит по дорожке!

С уважением, Дмитрий "MegaDarni" Украинцев.

Предлагаемый проект «Система привода инвалидной коляски с помощью съемного рычажного механизма как средство существенно облегчающее эксплуатацию инвалидных колясок активного типа» предусматривает создание несложного в изготовлении и недорогого устройства для людей - инвалидов с ограниченными возможностями опорно-двигательного аппарата, а также для множества пожилых людей, которые не относятся к этой категории, но имеющих трудности с передвижением. Поэтому инвалидные коляски для этого круга потребителей являются чем-то вроде товара первой необходимости. Лицам с ограниченными возможностями нужны различные коляски, которые отличаются по своему целевому назначению. Их можно разделить на четыре основные категории - комнатные, активные, прогулочные и спортивные. Наиболее востребованными являются инвалидные коляски активного типа, приводимые в движение за счет вращения колес руками.
Однако, при передвижении на большие расстояния, а также при передвижении по участкам местности, где часто меняется угол наклона дороги, а также при прохождении поворотов, пользователю инвалидной коляски приходится постоянно изменять силу и направление прикладываемых усилий на обод колеса. Все это приводит к увеличению расходуемой энергии, быстрой утомляемости, а нередко и к травмам плечевого аппарата в виде хронического растяжения сухожилий и вывихов.
Для того, чтобы устранить все эти недостатки при использовании инвалидной коляски активного типа и предлагается система съемных рычажных меха
Система разработана, чтобы помочь пользователям инвалидной коляски чувствовать себя более независимыми и помочь передвигаться на более длинные дистанции. Эта система дает большую мобильность при управлении инвалидной коляски.
Система позволяет превратить инвалидные коляски активного типа в прогулочные. А это очень важно для основных потребителей - инвалидов, не имеющих финансовой возможности иметь несколько типов инвалидных колясок (рычажные прогулочные или с электроприводом).
Предлагаемая система представляет собой устройство из двух съемных рычажных механизмов устанавливаемых либо на обода колес, либо непосредственно на колеса инвалидной коляски, которые при возвратно - поступательном движении (за счет движения рук пользователя), приводят в движение колеса коляски. Причем, при возвратно - поступательном движении рычагов полностью отсутствует холостой ход, присущий аналогичным зарубежным системам. Добиться этого удается за счет применения механизма для преобразования возвратно - вращательного движения во вращательное движение. При этом величина усилия передаваемого от совершающих колебательные движения рычагов (взад - вперед) на колеса коляски может регулироваться в широких пределах.
Система может устанавливаться практически на любую модель инвалидной коляски активного типа, приводимой в движение за счет вращения колес руками.
Перечисленные преимущества предлагаемой системы привода инвалидной коляски по сравнению с существующими вышеупомянутыми моделями зарубежного производства, существенно увеличат возможности людей - инвалидов для передвижения, значительно облегчат их жизнь, что расширит их жизненные возможности.
Конструкция не содержит дорогостоящих материалов, проста в изготовлении и сборке.
На прилагаемом фото изображена действующая модель изобретенного механизма - база системы привода.

Привет Хабр!

Хочу рассказать о нашем проекте создания вездеходной инвалидной коляски с электроприводом. В техническом понимании это не просто коляска, а настоящий робот, я бы даже сказал – робот-трансформер.

Какой должна быть эта коляска?

1. Большинство инвалидов не может иметь несколько электроколясок, поэтому она должна быть максимально универсальной. Чтоб на ней можно было передвигаться и дома, и на улице, и в лесу, и чтоб можно было самостоятельно подняться по лестнице и на бордюр залезть. Отсюда же вытекает и второй пункт.
2. Ширина коляски не более 650 мм, чтоб можно было в любой проем и лифт заехать. Длина не более 1100 мм.
3. Безопасной.
4. Дешевой. Думаю, здесь комментарии излишни.
5. Энергоэффективной, так как аккумуляторы стоят дорого.

Главный вопрос, требующий кардинальных конструктивных подходов - это, конечно же, подъем по лестнице. Было рассмотрено очень большое количество вариантов реализации, начиная от обычных колес большого диаметра с глубоким протектором и заканчивая колесом-трансформером, превращающимся в шагающее устройство. Везде возникали свои проблемы: какие-то решения не были безопасными, какие-то варианты подходили только под один тип лестниц (определенная высота и глубина ступени) и т.д. Наилучшим вариантом оказался гусеничный движитель.

Наша первая классная идея, обреченная на провал

Идея была следующей: 4 мотор-редуктора (полный привод), поворотное кресло, поворотная задняя платформа и 4 шкив-колеса с натянутыми траками. Фишка шкив-колес в том, что на ровной поверхности трака земли не касается и, соответственно, не создает вибраций и дополнительного трения. Коляска едет на резиновых подушках шкив-колес. А при наезде на препятствие, например на лестницу, трака вступает в зацепление с этим самым препятствием.

Движение по лестнице осуществляется следующим образом:

1. Поворотная платформа опускается для удобного заезда на лестницу.
2. После заезда задняя платформа опускается в одну линию с основной платформой. Таким образом, суммарная длина гусеничной базы обеспечивает хорошее сцепление и безопасность от переворота.
3. При съезде с лестницы задняя платформа опускается вниз для предотвращения резкого падение.

Во время подъема кресло автоматически поворачивается, сохраняя свое горизонтальное положение. Спуск с лестницы происходит точно по такой же схеме, но в обратном порядке.

Создание первого прототипа

Для проверки идеи мы взялись за создание прототипа. Управляющую электронику решили пока не изобретать, а использовать 2 пульта от других электроколясок (каждый из которых управляет 2-ми двигателями). Привода кресла и задней платформы управлялись с помощью трехпозиционных тумблеров.

Изготовление трак – это вообще отдельная история. Основа самодельных трак – это ремни ГРМ от Импрезы. Ремни сшиты между собой. В качестве грунтозацепов были нарезаны сегменты клинового ремня и нашиты саморезами.

Приемы использовались колхозные, так как финансировалось все со своего кармана. Стоимость изготовления 4-х таких трак по чертежам (даже в Китае) начинается от 70 тыс. руб. (включая изготовление оснастки). В результате самодельных трак хватило, чтобы коляска поднялась по лестнице без пассажира. От полезной нагрузки трака порвалась в месте соединения.

На создание первого прототипа ушло около 80 тыс. руб., включая аренду гаражной мастерской.

По результатам испытаний стало ясно:

1. На траке с грунтозацепами подняться по лестнице можно. Даже если ступени разного размера и сколоты.
2. Идея с поворотной задней платформой работает.
3. Схема с шкив-колесом обречена на провал.

Основная проблема заключается в том, что для подъема по лестнице и движения по ровной поверхности нужны принципиально разные скорости и моменты, отличающиеся примерно в 10 раз. Конечно, можно установить приводы большей мощности, тогда при движении на плоскости нагрузка на двигатель будет значительно меньше номинальной, а при подъеме по лестнице напряжение ниже номинального (чтобы снизить скорость). При таком раскладе про низкую стоимость и энергоэффективность можно забыть.

Электроколяска – трансформер.

Было несколько вариантов решения данной проблемы:

1. Сделать редуктор с переключением скоростей. Точнее, 4 редуктора или как минимум 2 (на левую и правую стороны).
2. Гусеницы и колеса вращать от разных приводов.
3. Разделить колесную и гусеничную базы. При этом колесо и трака будут приводиться в движение одним приводом с редукцией на траку.

После плотного анализа и проведенных расчетов выяснилось, что последний вариант самый недорогостоящий и технически реализуемый.

На ровной поверхности гусеничные базы (нижняя и задняя) находятся в крайнем верхнем положении и совершенно не мешают движению коляски. При необходимости преодоления препятствия нижняя и задняя платформы опускаются, и коляска встает на гусеницы. В итоге, за счет механической передачи от вала двигателя до ведущего шкива траки и разницы диаметров колеса и шкива удалось достичь проектной десятикратной разницы в скоростях и моментах.

Реализация идеи в железе

На этот раз к изготовлению прототипа подошли более основательным образом: заказали в Поднебесной нужные траки, привода, закупили электронику. Механическую обработку, лазерную резку и гибку заказали на предприятиях Новосибирска. Сборку и сварку, естественно, осуществляли сами. Все работы как в классическом стартапе проводили в гаражной мастерской.

Управляющая система состоит из пульта и исполнительного модуля, которые общаются по блютузу. Беспроводной пульт особенно необходим в случае, когда инвалид не может сам управлять джойстиком, и коляской управляет сопровождающее лицо. При подъеме на лестницу сопровождающему не нужно тянуться к ручке кресла за джойстиком, держа пульт в руке, он визуально контролирует движение.

Автоматическая система поддержания горизонтальности кресла основана на акселлерометре. Так как система не высокодинамична, можно обойтись без гироскопа и сократить математические расчеты. На механизмах опускания-подъема нижней и задней платформ есть датчики обратной связи. Информация о положении платформ передается на пульт. Питание системы обеспечивается гелевыми аккумуляторами 24 В (в следующих версиях будем использовать литий-ион).

Испытания проводили на ступенях многоэтажки:

Проблем, требующих решения, все еще достаточно. Но одно можно сказать точно – это работает! На разработку колесно-гусеничной системы с опускающимися платформами подана заявка на патент. Дальнейшие наши действия направлены на доработку электроники, увеличение момента на гусеницах, изменения профиля траки для наилучшего зацепления и, конечно же, создание презентабельного облика продукта.

На тему важности данной разработки мы сняли видеоролик:

Теперь мы сможем дать инвалиду свободу передвижения. Лестница дома, магазина, кинотеатра, пара лестничных пролетов на пути к другу или подруге покажутся для них сущими пустяками.

Несложный электропривод, превращающий обычное инвалидное кресло в самоходное, разработан на малом предприятии "Электромобиль". Устройство это достаточно простое; изготовить его можно даже в квартире, без применения специальных инструментов и материалов. В качестве базового использовалось наиболее распространенное и надежное инвалидное кресло - коляска модели "400" производства Ставровского завода, хотя можно модернизировать таким образом и любое другое.

В качестве силового агрегата рекомендуется электродвигатель типа МЭ272 на напряжение 12 В и мощностью 100 Вт (от вентилятора автомобиля "Жигули"). Крутящий момент от вала двигателя передается на колесо с помощью простейшего фрикционного ролика. На валу двигателя он фиксируется штифтом и специальной удлиненной гайкой. Наилучший материал для ролика - чугун, поскольку он обладает хорошими фрикционными свойствами. Следует отметить, что ролик и спецгайка - единственные точеные детали всей конструкции.

Электродвигатель крепится тремя резьбовыми шпильками М6 на промежуточной пластине. А та, в свою очередь, фиксируется на каркасе винтом М8.

Фрикционный ролик прижимается к колесу с помощью механизма правого стояночного тормоза, так что его рукоятка превращается в рычаг управления сцеплением. Доработка механизма заключается в удалении пластиковой тормозной колодки и обрезке части рычага, на которую она крепилась. На расстоянии 3...5 мм от края реза в рычаге пропиливается вертикальный паз размерами 4,2x6 мм, через который пропускается болт М4, соединяющий рычаг и промежуточную пластину - основание электродвигателя.

Бывший тормозной механизм следует отрегулировать так, чтобы при нажатии на рычаг (до момента его фиксации) ролик вдавливался в шину на 5...7 мм, а при переводе рычага в другое крайнее положение выходил из контакта с колесом.

Чтобы установить прижимной узел в каркас кресла, необходимо отрезать трубу фиксации сиденья. На прочность кресла это не повлияет, но, поскольку такая процедура, как правило, выполняется нечасто, вряд ли эти сложности будут иметь принципиальное значение.

Автомобильный аккумулятор типа 6СТ55 устанавливается за сиденьем на раме из дюралюминиевых уголков, закрепленной на каркасе винтами М6.

Инвалидное кресло-коляска модели "400", оборудованное блоком электропривода "Элетран-2" (на виде "Б" аккумулятор условно не показан) (нажмите для увеличения): 1 -кресло модели "400"; 2 блок управления двигателя; 3-тумблер S1 включения двигателя; 4 - тумблер S2 "вперед - назад"; 5 -рычаг управления креслом; 6 - кабель от резистора R16; 7 - рукоятка управления сцеплением; 8-электродвигатель МЭ272; 9 - фрикционный ролик (чугун); 10-основание двигателя (сталь); 11-аккумулятор 6СТ55; 12-рама под аккумулятор (уголки 20x20 мм); 13 - ведущее колесо; 14 ручка управления двигателем; 15 - винт М6 с гайкой и контргайкой; 16 - спецгайка крепления фрикционного ролика

Рулевое управление (нажмите для увеличения): 1 - рулевой рычаг; 2 - втулка; 3 - труба 4 - рукоятка; 5 - шайба; 6 - кабель от резистора R16

Принципиальная схема блока управления электродвигателем (нажмите для увеличения)

Коммутирование тягового электродвигателя производится с помощью электронного регулятора оборотов. Следует учесть, что транзисторы VT5 и VT6 устанавливаются на теплоотводящих радиаторах с мощностью рассеивания не менее 20 Вт. Реле К1 - типа 111.3747 - такое используется для включения фар на автомобилях типа "Жигули". Включается блок регулятора тумблером S1 типа А3С-20, выполняющим роль автомата защиты при перегрузках. Тумблер S2 типа ПТ2-10 предназначен для изменения направления вращения вала двигателя и, соответственно, реверсирования хода кресла.

Мощный транзистор VT6 соединен последовательно с двигателем. Управляется транзистор генератором, собранным на транзисторах VT1 и VT2, через устройство на DA1. Задающим элементом служит потенциометр R16, который устанавливается в ручке управления в рулевом рычаге. При полностью открытом транзисторе VT6 "закорачиваются" контакты К1.1 реле К1. Угол поворота резистора R16, при котором это происходит, определяется сопротивлением резистора R8, а нижний порог "приоткрывания" выходного ключа выставляется с помощью резистора R7. Сечение соединительных проводов схемы "аккумулятор - регулятор - пульт управления" - не менее 2 мм2.

Кресло управляется с помощью рычага, резьбовой конец которого навинчивается на цапфу правого или левого переднего поворотного колеса и закрепляется болтом М6 с гайкой и контргайкой. На противоположном конце рычага монтируется резистор R16, регулирующий скорость передвижения.

Монтажная плата регулятора частоты вращения электродвигателя (нажмите для увеличения)

Монтажная схема регулятора частоты вращения электродвигателя (нажмите для увеличения)

Тормозная система электрифицированного кресла - штатная, действующая на левое колесо. Для удобства пользования ею с тормозного рычага снимается пластиковая ручка и к нему приваривается стальной стержень диаметром 8 мм и длиной около 300 мм. Теперь, при необходимости, кресло можно подтормаживать и при движении в, моторном варианте.

Никаких особых требований при эксплуатации "Элетрана-2" не регламентируется. Важно лишь следить за давлением в шинах, в частности правого колеса, к которому прижимается фрикционный ролик, при падении давления возможно его проскальзывание. Хорошо накачаны должны быть и передние колеса - это уменьшит сопротивление качению и улучшит управляемость.

Кресло, оснащенное таким электроприводом, движется почти бесшумно и обладает хорошей маневренностью. Запас хода от заряженного аккумулятора - 20...25 км. Скорость движения - около 6 км/час. Рычаг сцепления позволяет отключать фрикционный ролик от колеса - при этом креслом можно пользоваться в его обычном варианте, вращая колеса руками.