残疾人轮椅设计
行星轮爬楼梯轮椅设计(机械CAD图纸)

轮椅是老年人和残疾人生活中非常重要的工具。随着无障碍设施的增多,轮椅
使用者的活动范围逐步加大,但楼梯却使轮椅受到很大限制。国内外发明了多种星
型轮式爬楼梯轮椅,美国发明家发明的一种能自动调节重心的两轮组式轮椅-IBOT,
这个轮椅不仅是目前该领域中性能最高的产品,也是今后轮椅发展的方向。通过借
鉴IBOT 4000的爬楼梯方式的研究,本文在普通轮椅的基础上安装了电机,使轮椅
4.3轴承的校核.......................................................................................................36
4.4本章小结...........................................................................................................38
7.1市场前景分析...................................................................................................51
7.2技术经济效益分析...........................................................................................51
1.2研究意义..............................................................................................................2
上下楼梯辅助装置——星轮式轮椅

清华大学综合实践报告辅助老年人和残障者上下楼梯的装置设计系别机械系专业机械工程及自动化姓名***(机14,20110104**)***(机15,20110105**)***(机15,20110105**)老师肖丽英2014年7月24日摘要中国正逐渐步入老龄化社会。
缺少电梯设施、住层较高的老年人和残疾人,由于身体原因不能独自上下楼梯。
爬楼轮椅主要可分为轮组式、履带式和步行式三类。
履带式运动平稳,但对台阶的破坏严重;步进式可适应复杂路况,但控制复杂,造价偏高;轮组式的移动速度快,机构相对简单,但越障能力差。
目前的轮组式爬楼轮椅普遍采用背对楼梯的方式,视野小,操作复杂。
本次设计面向老年人和残障群体,选择面向台阶的上楼方式,并采用电动以减少体力消耗。
本组在老师指导下,分别对轮组形式、转向机构、座椅垂位调节机构、传动系统、刹车装置进行了设计,对轮组结构进行尺寸优化。
小组成员分工协作,目前已完成了运动方案和结构设计,绘制了装配图、部分零件图和主要装配件的三维动画。
关键词:爬楼梯轮椅;垂位调节;行星轮组;电动轮椅目录第1章引言 (5)1.1机械设计综合实践任务书 (5)1.1.1设计背景 (5)1.1.2设计目标 (5)1.1.3设计任务 (5)1.2研究背景及意义 (6)1.2.1 残疾人与老年人统计数据 (6)1.2.2 轮椅的需求数据 (6)1.2.3 普通轮椅的不足 (7)1.3文献综述 (7)1.3.1 斜坡转换楼梯 (7)1.3.2 楼梯扶手架 (8)1.3.3 轨道式爬楼装置 (11)1.3.3.1 轨道式爬楼装置的传动方式 (11)1.3.3.2 轨道式爬楼装置的特点 (11)1.3.3.3 轨道式爬楼装置的发展研究现状 (12)1.3.4旧楼加装电梯 (17)1.3.5爬楼轮椅 (23)1.3.5.1 轮组式爬楼轮椅 (23)1.3.5.2 履带式爬楼轮椅 (27)1.3.5.3 步行式爬楼轮椅 (31)1.3.5.4 爬楼轮椅不同执行机构的对比 (34)1.4 现有技术存在的问题 (35)1.5设计规划 (36)1.5.1 设计目标 (36)1.5.2 相关设计参数 (37)1.5.3 具体设计指标 (37)1.5.4初步方案 (38)第2章机械系统运动方案设计 (38)2.1机构设计 (38)2.1.1 爬楼方式的选择 (38)2.1.2 上楼朝向的选择 (38)2.1.3 子轮个数的选择 (39)2.1.4 轮组的传动方式 (40)2.1.5 转向机构 (43)2.1.6 传动机构 (45)2.1.7 座椅垂位调节机构 (47)2.2爬楼过程运动分析 (52)2.2.1子轮与支架的连接方式 (52)2.2.2 r与R的选择 (53)2.2.3主动轮(即星轮)爬升过程分析&力矩、功率的计算 (58)2.2.4从动轮(单轮)在爬楼时的问题 (60)2.3设计计算及原动机选择 (63)2.3.1 上楼过程及前轮电机选择 (63)2.3.2 平地过程及后轮电机选择 (65)2.3.3 蓄电池选择 (66)2.3.3.1 蓄电池类型的选择 (66)2.3.3.2 行驶里程计算 (67)2.3.4 座椅重心偏距的计算 (68)第3章机械系统结构设计 (69)3.1 前轮组强度计算 (69)3.1.1传动系统计算 (69)3.1.2关键零部件工作能力设计与标准件选择 (71)3.2后轮组强度计算 (80)3.2.1传动系统设计 (80)3.2.2关键零部件工作能力设计与标准件选择 (83)第4章设计总结 (90)第5章团队分工 (90)参考文献 (91)声明 (94)第1章引言1.1机械设计综合实践任务书1.1.1设计背景北京、上海等城市已经步入老龄化社会,很多老年人由于年老体衰,不能独自上下楼梯,而这些城市的老年人多住在6层高无电梯的楼房。
毕业设计(论文)-创新型上楼轮椅说明书

摘要本篇论文针对残疾人上楼困难而设计的一款上楼轮椅,文中首先对国内外各种爬楼轮椅结构进行分析,在对比总结各自优缺点的基础上设计出一款结构简单,操作方便的上楼结构。
该结构采用星轮行星轮结构,在平地时,行星轮工作,上楼时,齿式离合器结合后整个行星齿系将变成一个刚性的整体而转换为星轮结构模式,即各个齿轮均不能自转而只能随整个箱体一起翻转,从而实现上楼功能。
车身则采用滑轨式自动调平结构,该结构简单,调节方便。
AbstractThis paper for the disabled upstairs and of the design difficulties a upstairs wheelchair, this paper first to the domestic and foreign various climbing up a wheelchair structure analysis, in contrast to summarize their respective advantages and disadvantages designed on the basis of a simple structure, convenient operation of the upstairs structure.The structure and the star wheel planetary wheel structure, on the ground, the planet round work, go upstairs, combined with the whole planet gear clutch after tooth department will become a rigid whole and conversion for star wheel structure model, that is, each gears are not only with the whole body rotation and flip together, so as to realize the upstairs function. Body used the slippery course type automatic levelling structure, this simple structure, convenient adjustment.第一章绪论1.1 引言目前市场上的轮椅存在一个很大的不足:由于采用了传统的轮式结构,只能够在平地上行走,面对台阶、楼梯这样比较复杂的地形却显得无能为力。
智能轮椅的设计与制造

智能轮椅的设计与制造第一章:引言智能轮椅是一种创新型的机动设备,可以为身体残疾人士提供更加方便的出行方式。
它集成了一系列的智能化技术,例如自动导航、语音识别、智能控制等,大大简化了人们日常出行的流程。
尤其在残疾人士需要自主出行或在无人协助下单独生活的情况下,更加突显出了智能轮椅的价值。
本文将重点介绍智能轮椅的设计和制造,为读者深入了解智能轮椅打下基础。
第二章:智能轮椅的系统架构智能轮椅是由多个模块组成的复杂系统。
通常,它可以分成以下五个模块:智能控制系统、操作面板系统、通讯系统、座椅系统、行驶系统。
1. 智能控制系统:它是智能轮椅最重要和核心的部分,用于控制轮椅的各种行为,例如移动、停止、转弯等。
智能控制系统通常由电子控制器、电池和电机组成。
其中,电子控制器是智能轮椅的“大脑”,它负责集成所有传感器和执行器以及进行实时控制,控制轮椅的运动,从而使得智能轮椅能够实现自主移动。
2. 操作面板系统:它是智能轮椅的界面模块,提供给用户一个方便的交互界面。
通常,操作面板中包含屏幕、按键和语音识别系统。
语音识别系统可以让残疾人士通过语音命令控制轮椅,以便更方便地控制并与轮椅交互。
3. 通讯系统:它是智能轮椅的信息交换模块,用于与外界进行信息交互。
通讯系统包括Wi-Fi网络和蓝牙连接,以便与智能手机或其他外部设备进行连接。
4. 座椅系统:它是智能轮椅的一个重要模块,负责提供座椅支撑和安全性,让使用者更加舒适和安全。
座椅系统可以提供轮椅抬升功能,使残疾人士与普通人同等接触。
5. 行驶系统:它是智能轮椅的运动控制模块,用于控制轮椅的移动和停止。
行驶系统包括轮胎、电机、传感器、制动器,以及提供适当的行驶方向和速度控制。
第三章:智能轮椅的具体设计1. 主控板:主控板是智能控制系统的核心,主要包括微控制器、电机驱动器和加速度传感器。
微控制器是轮椅主控板的“大脑”,负责对传感器采集到的数据进行处理,控制电机驱动器对轮胎进行有效的控制。
轮椅的智能改良设计理念

轮椅的智能改良设计理念随着科技的不断发展,智能化已经深入到生活的方方面面,为人们的生活带来了很多便利。
然而,在这个智能时代中却存在着一部分人群无法充分享受到智能科技带来的便利,他们就是使用轮椅的残疾人。
为了让他们能够更好地融入社会、享受智能科技带来的便利,我们可以对轮椅进行智能改良设计。
首先,智能轮椅应该注重便携性。
便携性是指轮椅的重量轻、容易折叠和携带。
因为残疾人需要使用轮椅的场所多种多样,比如室内、室外、公共场所等等,所以智能轮椅应该便于携带,方便残疾人随时随地使用。
可以设计一个可以折叠成小巧尺寸的轮椅,方便存放在背包或者行李箱中。
其次,智能轮椅应该具备定位导航功能。
残疾人经常需要进行室内外的移动,但是在陌生的环境中,他们很容易迷路。
因此,智能轮椅可以配备定位导航系统,通过定位技术为残疾人提供导航服务。
定位导航系统可以通过传感器、摄像头等设备感知周围环境,为残疾人提供准确的导航信息,帮助他们更方便地移动。
再次,智能轮椅可以具备遥控功能。
由于一些残疾人的身体功能受限,可能没有足够的力量或者灵活度来操作轮椅。
因此,智能轮椅可以增加遥控功能,通过遥控器来控制轮椅的移动。
这样残疾人就可以在不用费力气的情况下自由地移动轮椅,增加了他们的自主性和独立性。
最后,智能轮椅应该具备与其他智能设备的连接功能。
我们生活中的很多设备都已经实现了智能化,比如智能手机、智能家居等等。
智能轮椅可以与这些智能设备进行连接,实现互联互通。
比如可以通过智能手机或者语音助手来控制轮椅的移动、调节座椅高度等等。
这样残疾人就可以更方便地使用轮椅,同时也能更好地享受到智能科技带来的便利。
综上所述,智能轮椅的改良设计应该注重便携性、定位导航、遥控功能以及与其他智能设备的连接。
通过这些改良设计,可以让残疾人更好地融入社会、增加生活的便利性,让他们享受到智能科技的带来的便利。
履带-轮式爬楼梯电动轮椅设计【带图纸】

履带-轮式爬楼梯电动轮椅设计【带图纸】毕业设计说明书论文 QQ 36296518 原创通过答辩履带,轮式爬楼梯电动轮椅设计摘要随着社会的发展和人类文明程度的进步,老年人与残障人员愈来愈需要运用现代高新技术来改善他们的生活质量,而爬楼梯对于老年人和残疾人行动不方便的,非常困难,所以要增加轮椅自动化程度,于是我们在原轮椅的基础上进行改进和加装爬楼机构,本文设计的电动轮椅具有爬楼功能,爬楼时用履带驱动,平地时可像普通轮椅用轮驱动也可轮椅稍后仰用履带驱动。
此车在轮椅的基础上安装履带装置、升降机构、电机、以及控制电路、控制设备,以降低劳动强度、提高效率,减少他们的困难、提高生活质量、满足市场需求为目的。
爬楼梯车具有适应性强、机动灵活、活动范围大等特点,在我国国民经济的发展中,爬楼梯电动轮椅的需求量逐年增加,市场发展潜力巨大,爬楼梯电动轮椅行业具有广阔的发展机遇和良好的投产前景。
关键词:爬楼梯,电动,轮椅,履带轮式 I 履带,轮式爬楼梯电动轮椅设计Abstract With the social development and improvement in the level of human civilization,oldmen and physically disabled members of society more and more need to usemodern high-tech to improve their quality of life,but the elderlyand handicapped areunable to climb the stairs, so we had to increase the automaticlevel of the electricwheelchair to reduce their difficulty. So we have the original onthe basis o f awheelchair to improve and the installatio n of Climbing stairs institutions, the paperdesign with the electric wheelchair has Climbing stairs function, when Climbing stairsit use track-driven, the ground can be used like an ordinary wheelchair-wheel-drivecan also be track-driven, when the chair be tilted.we have fit inthe new equipmentsinclude the tracked device,the body movements, the electromotor, control circuit andcontrol equipment, etc, to reduce the labor intensity and difficulty, and to improve theefficiency and living quantity, so that can satisfy the requirements of the market. Theautomatic electric wheelchair has new characteristics of high adaptability, mobilityand orbit, etc. As the development of the national economy, the requirement ofautomatic electric wheelchair will be increased year by year. So the developingpotential of the automatic electric wheelchair in the market is vast, it has a gooddeveloping opportunity and well invested prospect. Keywords:Climbing thestairs,electricity, wheelchair, Track-Wheel 履带,轮式爬楼梯电动轮椅设计目录第一章综述.................................................................. .. (1)1.1 爬楼梯轮椅的意义 (1)1.2 国内外爬楼梯轮椅的发展状况 ....................................21.2.1 国外爬楼梯轮椅的发展状况 (2)1.2.2 国内爬楼梯轮椅的发展状况 (4)1.3 本项目的设计目的与主要研究内容 ................................51.3.1 课程设计目的 (5)1.3.2 课题研究内容 (6)1.4 设计进程安排 ..................................................6第二章履带爬楼装置机械系统结构设计 (8)2.1 爬楼机构的比较 ................................................82.2 设计思路 ......................................................9......................................... 10 2.3 履带轮式轮椅爬楼原理2.4 履带爬楼过程分析 .............................................112.5 爬楼性能参数 .................................................132.6 履带爬楼机构的结构设计 .......................................132.7 升降机构的设计 (16)2.8 本章小结 (18)第三章电气系统设计 ................................................................. ............ (19)3.1 履带爬楼梯装置执行电机选择 (19)3.2 电池选择 (20)3.3 电动车电机转速控制 (21)3.3.1 驱动方式对电动车性能影响 (21)3.3.2 现有电动车电机存在主要问题及探索 ...........................213.4 直流电机机械特性 (22)3.5 控制系统的设计 (23)3.6 本章小结 (28)第四章典型零部件设计及校核计算 (29)4.1 传动系统动力参数计算 (29)4.2 轴的计算 (30)III 履带,轮式爬楼梯电动轮椅设计第五章技术经济分析报告 ................................................................. . (39)5.1 履带轮式轮椅技术分析 (39)5.2 履带轮式轮椅经济分析 (39)5.3 履带轮式轮椅结论和展望 (40)参考文献 ................................................................. (41)致谢 ................................................................. ............................................ 42 IV 履带,轮式爬楼梯电动轮椅设计第一章综述 1.1 爬楼梯轮椅的意义轮椅是年老体弱者以及下肢伤残者必不可少的代步工具,随着无障碍设施的增多,轮椅使用者的活动范围逐步加大,但楼梯却使轮椅受到很大限制,因此研发价格低廉、简单易用的爬楼梯轮椅是康复工程工作者面临的一项比较紧迫的任务。
基于单片机的多功能轮椅设计方法-概述说明以及解释

基于单片机的多功能轮椅设计方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容应该包括对所设计的多功能轮椅的简要介绍,概括设计的目标和意义。
以下是可能的内容:概述:随着社会的不断进步和人们对生活质量的要求不断提高,多功能轮椅作为一种智能化康复辅助设备,正在逐渐受到人们的关注和重视。
本文旨在基于单片机技术,设计一款功能多样且智能化的轮椅,以满足残疾人士的日常生活和移动需求。
在多功能轮椅的设计中,我们注重提高用户的舒适性、安全性和独立性。
通过引入单片机技术,本设计方案能够实现多种功能,包括电动推进、智能导航、体位调整等。
而且,该设计还考虑到残疾人士的不同需求和特殊情况,为他们提供更完善的康复辅助服务。
本设计方案的意义在于,通过单片机的应用,我们可以大大提高轮椅的智能化程度,使残疾人士的日常生活更加独立和便利。
此外,多功能轮椅的设计还有助于改善康复治疗过程,促进残疾人士的康复进程。
它不仅提高了残疾人士的生活质量,还为他们创造了更多的就业机会,促进了社会的融合和发展。
我们将在接下来的章节中详细介绍本设计方案的具体内容和技术要点。
首先,我们将介绍设计方案中的几个关键要点,包括电动推进系统、智能导航系统以及体位调整系统等。
接着,我们会对这些要点逐一展开讨论,并对其进行详细的设计和分析。
最后,在结论部分,我们将总结本文的主要内容,并展望未来多功能轮椅设计的发展趋势。
通过本文的研究和设计,我们期望能为残疾人士提供更好的康复辅助服务,为他们的生活带来更多的便利和舒适。
同时,我们也希望通过本次设计经验,为相关领域的研究者和设计者提供一些借鉴和参考,推动多功能轮椅技术的发展和创新。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容:文章结构部分的目的是为读者提供一个清晰的概述,以帮助他们了解本文的组织和内容。
本文分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分是文章的开端,旨在引导读者进入主题。
在引言中,我们将对多功能轮椅的设计方法进行概述,介绍其背景和重要性。
毕业设计(论文)-爬楼梯轮椅设计[管理资料]
![毕业设计(论文)-爬楼梯轮椅设计[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/5a197bc1b90d6c85ec3ac6fc.png)
摘要上下楼梯是普通日常生活中很平常的一种行为,在那些大量不设电梯的七层以下的住宅楼房居住的居民,尤其是那些老年人和残疾人,上下爬楼在生活上会有诸多的不便。
目前无论乡镇还是城市无一不在飞速发展,其中阶梯更是基本的设施之一。
如上下汽车、地铁火车有阶梯;登越人行天桥和地下通道需要穿越楼梯;大型商场更是免不了要爬楼下梯。
这些在我们看来异常简单的阶梯对那些腿脚不方便的残疾人来说想要通过是很艰难费力的。
基于以上种种因素的考虑,我们设想能不能设计个可以实现上下楼梯的电动轮椅,我们通过在路面电动轮椅的设计基础上进行改装,解决人们在生活中遇到的上下楼梯难题。
该电动轮椅的设计,方便了人们的生活。
因此,这种电动爬楼轮椅的设计,无论是从实际应用方面还是理论研究方面,都是具有很高价值的。
设计创新之处:一、对现有此类产品外观进行改进,造型独特、设计感强;二、充分考虑产品的使用目的,设计出人性化,安全舒适,操作简便的产品;三、对上下楼梯机的功能进行重新定义,使其功能多元化:上下楼梯、爬越障碍以及物品储存等多功能集合于一身的设计更符合消费者的心理,市场前景无限;四、充分组合现国内现有比较成熟的生产技术、材料的运用,使产品的成本降低,以求降低残疾人和老年人这些弱势群体生活负担;五、充分考虑人机关系,设计出具有可调节功能的产品,造型创新、大胆。
对市场进行了细致的调查,经过设计定位,绘制草图、效果图,绘制出产品外观尺寸图,并设计了效果图展示,完成了对爬楼梯轮椅的设计。
关键词:楼梯,人性化,老年人残疾人,人机关系ABSTRACTWalking up and down stairs is very common in our daily life, in those residents living apartment building which do not set the elevator of the seven layers below, especially those elderly and disabled persons, climbing building up and down in life will have a lot of inconveniences. Currently, both rural and urban areas are all in the rapid development. And among this development tendency the ladder become one of the basic facilities. The ladder help us to fluctuation car ,take the train and underground; climb the passenger foot-bridge and pass through the souterrain; The large shopping centers is inevitable to use the ladder to help climbing stairs.The exception in our view, a simple ladder legs and feet of those who want to inconvenience people with disabilities is very difficult through the laborious.Based on the above considerations, we can design a vision can be achieved down the stairs of the electric wheelchairs, electric wheelchairs on the road we passed on the basis of modified design to address the people down stairs in life had challenges. The design of the electric wheelchair to facilitate people's lives,Thus, the design of electric wheelchairs climbing stairs, either from theoretical or practical application of research, both with high value.Design innovation:First, the appearance of such products to improve the existing, unique, design sense;Second, give full consideration to the intended use of products designed user-friendly, safe and comfortable, easy to operate products;Third, on the up and down stairs to redefine the functions of machines, making it functional diversification: up and down stairs, climbing over obstacles and multi-functional storage items in a set of design more in line with consumer psychology, market prospects are promising;Fourth, the full portfolio is now relatively mature domestic production of existing technologies, materials use, reduce the cost of the product in order to reduce the disabled and elderly people the burden of these vulnerable groups;Fifth, take full account of human relations, designed with adjustable features of products, innovative style and bold.Conducted a detailed market survey, after a design orientation, drawing sketches, renderings, three-dimensional computer model of the construction and assembly of animation, drawing out the appearance of the product dimensions, and design renderings show, completed the design of the machine and down the stairs .KEY WORDS:stairs, human;elderly and disable people;Relationship between man and machine目录前言 (1)第1章绪论 (1)国内外上下楼梯机的研究现状 (1)设计依据和意义 (4)第2章设计调查与分析 (5)市场调查与用户调查 (5)调研分析与设计定位 (8)上下楼梯机设计原则 (9)第3章草图构思与方案确定 (10)设计构思 (10)草图分析比较 (11)设计深入 (12)设计方案的优化 (15)第4章定稿方案优选 (17)功能定案 (17)色彩定案 (18)第5章电脑制作效果图及后续设计 (19)尺寸设定 (19)计算机三维建模和效果图制作 (19)第6章结论 (20)心得体会 (20)设计中的缺点及遇到的问题和解决方案 (20)参考文献 (22)致谢 (23)前言爬楼梯对于普通人而言是非常轻松的事情,但是腿脚不灵便的人可就没那么幸运了。
康复器材轮椅研发方案

康复器材轮椅研发方案康复器材轮椅研发方案主要包括技术要求、设计要点、研发流程和预期成果。
以下为一个700字的康复器材轮椅研发方案。
一、技术要求:1. 轮椅要求能够满足不同残障人士的康复需求,包括上肢、下肢和全身性残障者。
2. 轮椅需要具备稳定性良好的机构,以确保座椅稳定的同时也能够适应不同的地形。
3. 轮椅的座椅和背部应该能够提供足够的支撑和舒适度,减少运动过程中的疼痛和不适感。
4. 轮椅需要具备便携性,方便患者在日常生活中携带和使用。
二、设计要点:1. 人体工程学设计:轮椅的座椅和背部应该根据人体工程学原理进行设计,以最大程度地减少患者在使用过程中的不适感。
2. 可调节性设计:轮椅应该具备可调节的功能,以适应不同患者的身高和身体构造,提供个性化的康复支持。
3. 制动系统设计:轮椅需要具备可靠的制动系统,以确保用户在使用过程中的安全性和稳定性。
4. 轮椅材料选择:轮椅的材料应该具备抗压、防腐蚀和耐用等特点,以保证长期使用的稳定性和可靠性。
三、研发流程:1. 需求分析:对不同残障人士的康复需求进行详细调研和分析,确定产品的技术要求和设计要点。
2. 初步设计:根据技术要求和设计要点,利用先进的设计工具进行初步设计,包括结构设计、人体工程学设计和材料选择等方面。
3. 制造样品:根据初步设计,制造出轮椅的样品,进行实际测试和验证。
4. 优化设计:根据测试结果和用户反馈,对样品进行优化设计,改进轮椅的性能和功能。
5. 批量生产:完成样品的测试和验证后,进行批量生产,以满足市场需求。
6. 市场推广:通过广告宣传、线上线下推广等方式,将产品推向市场,提高产品知名度和销售量。
四、预期成果:1. 轮椅的设计和制造符合人体工程学原理,提供最佳的康复支持和舒适度。
2. 轮椅的稳定性良好,适应不同的地形和使用环境。
3. 轮椅具有便携性,方便患者在日常生活中携带和使用。
4. 轮椅的制动系统可靠,确保患者在使用过程中的安全性和稳定性。
推折叠轮椅设计说明书械创新设计论文-V1

推折叠轮椅设计说明书械创新设计论文-V1【正文】
随着社会的进步和科技的发展,人们对于残疾人的关注和支持也越来越多。
而推折叠轮椅是一种非常重要的辅助用具,能够帮助残疾人更加方便地移动和生活。
本论文旨在介绍一种新型的推折叠轮椅设计,并对其进行详细的说明和分析。
一、设计说明
该推折叠轮椅采用了一种全新的结构设计,特别适合行动不便的残疾人在户外和室内使用。
其采用了轻质高强度铝合金材料制作而成,具有极大的稳定性和承载能力,同时整个折叠过程也十分轻松便捷。
此外,推折叠轮椅的设计也极为人性化,具有多种实用功能:可以调整座椅高度和角度,适应不同的身高和坐姿需求;还可以调整座椅前倾角度,帮助使用者更加容易上下车。
同时,该折叠轮椅的轮胎也采用了全新的设计,增强了摩擦力和抓地力,确保了使用者行驶时的安全性。
二、械创新
该推折叠轮椅在材料和结构设计方面都进行了充分的创新,打破了传统推折叠轮椅的设计模式,并充分考虑了使用者的需求和实际情况。
同时,在制造和加工过程中,也采用了一系列的创新技术和工艺,保证了推折叠轮椅的结构完整性和使用寿命。
三、设计论文
本篇论文中,我们详细介绍了该推折叠轮椅的设计特点和功能,阐述了采用轻质高强度铝合金材料制造的优势,详细介绍了座位高度和角度、座位前倾角度、轮胎摩擦力等多个实用功能。
同时,我们也对推折叠轮椅的制造过程进行了分析和说明,并探讨了其在市场上的推广前景和应用价值。
在未来的设计和制造中,我们将不断改进和优化推折叠轮椅的设计和技术,为更多的残疾人提供更加贴心和实用的辅助用具,为残疾人的生活和工作提供更加便捷和可靠的支持。
Free Walker 多功能概念轮椅设计说明书

上海工程技术大学设计说明书Free Walker多功能轮椅设计说明书学院:材料工程学院学生姓名:李伟陈伟指导教师:刘淑梅设计说明时间:二О一三年8月1日~10月1日共8周中文摘要由于我国居民楼中电梯并不普及,无障碍设计水平较低,给老年人士及肢体残疾人士带来了许多不便,为了帮助这类人士的出行,我们设计了这款爬楼梯轮椅。
本文设计的电动轮椅通过在轮椅大轮内部增加四杆机构,实现了履带自由收放,使轮椅在平地行走时可像普通轮椅行走,上下楼梯时通过展开四杆机构绷开橡胶履带实现爬楼功能。
此款轮椅行驶速率高,爬楼梯时中心波动缓和,稳定性好,适应性强,能够帮助残疾及老年人士实现自由出行。
关键词:Free Walker,多功能轮椅,履带爬楼梯,UG NX,三维建模AbstractBecause of our residents floor in the elevator is not universal, barrier free design level is low, brings a lot of inconvenience for the elderly and handicapped people, in order to help these people travel, we designed the stair climbing wheelchair. Electric wheelchair designed in this paper by adding four rod mechanism in wheelchair wheel, the track free retraction, the wheelchair when walking on flat ground can be like an ordinary wheelchair walking up and down stairs, through the expansion of four bar mechanism realizing burst rubber track climbing function.This wheelchair driving at high speed, the stairs when center volatility, good stability, strong adaptability, can help the disabled and elderly people to realize the free travel.Keywords: Free Walker, multifunctional wheelchair, crawler stair climbing, UG NX, 3D modeling目录第一章引言 (3)第二章轮椅零部件设计 (4)2.1 座椅 (4)2.2 车架 (4)2.3 轮子 (5)2.4 外壳 (5)第三章轮椅结构及功能 (6)3.1 轮椅结构 (6)3.2 功能说明 (6)3.3 四杆机构 (8)3.4 作品渲染 (9)第四章轮椅总装图 (11)第五章结论 (12)参考文献 (13)致谢及声明 (14)第一章引言轮椅是年老体弱者以及下肢伤残者必不可少的代步工具,我国人口基数大,残疾人总数也相对较大,老年人和残疾人比例的显著增加给经济、社会的发展都带来了很大的影响,医疗护理、社会服务等个方面需求的压力也越来越大。
轮椅机器人设计思路
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轮椅机器人设计思路1. 背景介绍轮椅是许多身体不方便的人士的日常必需品。
然而,传统的手动轮椅存在一些不便之处,例如需要人工推动、存在移动难度等问题。
当前,智能化技术的发展为设计一款能满足特定需求的轮椅机器人提供了新机遇。
2. 设计需求轮椅机器人需要具备以下功能:1. 自动导航:能够自主感知并规划路径,避免碰撞。
2. 自动驾驶:能够自动巡航和自主停车。
3. 语音交互:能够识别语音指令和自动应答。
4. 远程控制:能够远程控制轮椅机器人的行动。
5. 自主折叠:设计方便折叠,方便搭乘。
3. 操作模式轮椅机器人将采用如下两种操作模式:1. 自主控制模式:根据指令或路径进行自主导航,及时感应障碍物防撞。
2. 远程操控模式:通过手机等远程设备控制轮椅的移动、方向、停车等操作。
4. 技术流程1.感应技术(包括避障技术):使用激光雷达等传感器实现自动驾驶和导航。
2.语音识别技术:采用语音识别系统接收语音指令。
3.智能控制系统:通过云计算和物联网技术将轮椅机器人与用户手机等设备连接,实现远程控制和数据交互。
4.多关节机械结构设计:采用人工智能技术和多关节结构设计,使得轮椅具有优良的稳定性和灵活性。
5. 优点轮椅机器人具有以下优点:1. 自动导航功能,具有自主感知和规划路径,且避免误差,使得搭乘更加安全。
2. 能够自动驾驶,在特定范围下进行规范的自主巡航和停车,提供计划性出行。
3. 语音交互方便,用户可以通过语音指令快速操控轮椅机器人。
4. 远程控制功能弥补了残疾人和老年人自理困难的情况,让他们在家庭环境中也能方便地移动。
5. 轮椅机器人能够方便折叠,简单易用。
6. 总结轮椅机器人的设计使得轮椅不再是单纯的运输工具,更具有智能和安全性。
这款轮椅机器人可以完全满足残疾人和老年人的交通需求,使得他们在日常的移动中更加方便。
未来,希望这款轮椅机器人可以不断发展,能够为全球残疾人和老年人的生活带来更多的改善。
残疾人电动轮椅车国家设计标准
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残疾人电动轮椅车国家设计标准
残疾人电动轮椅车国家设计标准的制定是为了确保残疾人能够获得适合自己需要的电动轮椅车,并且能够安全、便捷地使用该车。
以下是该标准的主要内容:
1.车身设计:车身应采用轻量化、高强度的材料制造,具备坚固、稳定、耐用的特点。
同时,车身应具备足够的空间,方便残疾人的乘坐和操作。
2.电动系统设计:电动轮椅车应配备符合国家安全标准的电动系统,包括电动机、电池、控制器等。
电动系统应能够提供足够的动力,并且具备可靠、安全的性能。
3.操控系统设计:操控系统应设计简单、方便,能够满足残疾人不同的操作习惯和身体状况。
操控杆、按键等应符合人体工学原理,方便残疾人使用。
4.座椅设计:座椅应采用舒适、透气的材料制造,具备调节功能,以适应不同残疾人的身体状况和需求。
座椅的高度、角度等也应可调节,以提供更好的乘坐体验。
5.安全设计:电动轮椅车应具备完善的安全设计,包括紧急制动系统、防倾翻系统等,以确保残疾人在使用过程中的安全。
车辆应通过安全性能测试,符合国家相关标准。
6.配件设计:电动轮椅车的配件应具备良好的质量和耐用性,包括灯光、喇叭、置物架等。
配件的设计应考虑到残疾人的实
际需求和使用习惯。
7.维修和保养:电动轮椅车的维修和保养应方便、简单,残疾人可以根据使用说明进行日常维护。
同时,维修材料和配件应易于获取,维修渠道也应便利。
以上是残疾人电动轮椅车国家设计标准的主要内容。
标准的制定旨在保证残疾人获得安全、便捷、符合自身需求的电动轮椅车,并提供良好的乘坐体验。
标准的实施可以提高电动轮椅车的质量和性能,促进残疾人的生活质量提升。
轮椅设计总体方案
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轮椅设计总体方案一、背景随着人们生活水平的提高和医疗技术的不断进步,老年、残疾人群体的数量不断增加。
轮椅是残疾人出行的重要工具之一,其舒适性、便携性和安全性十分重要。
现有的轮椅设计存在着一些问题,如重量较大,座椅不够舒适,操纵不够方便等。
因此,开发一种性能优良、使用舒适、价格合理、功能全面的轮椅对于改善残疾人出行生活质量具有十分重要的意义。
二、需求1. 舒适性在设计轮椅的过程中,需要考虑到用户的舒适感。
轮椅的座椅宽度、高度、材质等都会影响用户的舒适度。
2. 便携性轮椅需要经常携带,因此重量和大小也是重要的考虑因素。
轮椅应该便于折叠和存放,同时不会对使用时的稳定性产生影响。
3. 安全性轮椅需要具备一定的安全性,防止因不稳定而发生倒车、翻车等事故。
轮椅结构应该能够承受用户的重量,同时要考虑到一些紧急情况的应对措施。
4. 操纵性轮椅的操纵性对用户的使用体验十分重要。
轮椅的转向角度、阻力等参数需要进行合理的设计,用户能够顺畅地操作,减少操纵的难度和疲劳。
5. 易维护性轮椅可能会存在一些故障,或需要进行定期的维护保养。
因此,轮椅的设计需要考虑到易维护性,如易于更换配件、易于维修等。
三、设计方案1.轮椅整体结构轮椅整体结构采用高强度铝合金材质,减轻轮椅本身的重量,增加强度和稳定性。
同时,轮椅的收缩性设计,能方便携带和储存。
2. 方便的折叠设计为了方便用户携带和存储,整个轮椅设计采用折叠式结构。
轮椅采用快速折叠机构和便携式脚底架,以最小化空间,方便用户在日常生活中轻松携带。
3. 舒适的座位设计座位采用高密度材质,极大的提高了舒适性和耐久性,提供良好的坐姿支撑和保证用户的舒适度。
并考虑用户对舒适性和外观的需求,同时保证其稳定性和安全性。
4. 增强的操纵性轮椅操纵采用液压力转向策略,轻松掌握,用户能随心所欲地操纵。
同时,在操纵方面,考虑到不同用户对于力度的要求,可以调节不同的拉力,减少操作难度和疲劳。
5. 安全性能轮椅的背部采用可调节式,较硬材料,避免过度依靠,有效避免了腰背的不适和疼痛。
浅谈残疾人出行智能轮椅设计
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浅谈残疾人出行智能轮椅设计摘要:随着社会文明的进一步发展,针对残障人士的人文关怀与生活服务逐渐成为一个重要的产品设计领域,其中解决残障人士的出行问题是保障腿部残疾人士正常生活的必要需求。
基于残疾人士的出行需求,以及人工智能时代背景下的技术演化和推进,本文对残疾人出行智能轮椅进行了研究,调研了当前残疾人出行使用智能轮椅的情况,分析了相关产品使用现状,总结了智能轮椅的设计发展趋势,进而概括出残疾人出行智能轮椅设计的原则和路径,为相关残疾人智能轮椅设计提供一定的参考。
关键词:智能轮椅;产品设计;残疾人基金项目:上海工程技术大学校级大学生创新训练项目(CX2107001)1研究现状1.1轮椅出行需求调研根据中国残疾人联合会发布的统计公报显示,早在2014年,我国的肢体残疾人士就达到了877万之多,相当于每160人中就有1名肢体残疾人[1-3]。
然而在现实生活中,我们却较少见到有肢体残疾人士自主出行,一方面是由于公共场所无障碍设施的规划建设及日常维护管理存在不足,另一方面则由于目前被普遍使用的轮椅产品的功能尚不能很好地支持残疾人自主出行,尤其是不能帮助残疾人应对外界复杂的出行状况,使残疾人的自由出行成为奢望。
我国的残疾人自主出行现状差强人意,亟需改进[5]。
为了保障残疾人群体的身心健康,使他们能够像正常人一样走出家门融入社会,促进残疾人就业率和社会活动参与度,除了要规划好、设计好无障碍设施,为残疾人出行扫清障碍,还要设身处地的从残疾人的出行需求出发,改进残疾人轮椅出行的功能,增加简单、可靠、智能的辅助手段,全方位考虑残疾人在出行时面对的无障碍通道、无障碍电梯、过马路、乘坐公共交通等场景。
目前这方面的研究与实践都明显不足。
1.2轮椅的使用环境轮椅的使用环境通常分为室内和室外两种(图1):室内环境空间有限且相对固定,残疾人使用轮椅活动的时间较短,轮椅的尺寸常常会影响到使用者的活动范围;室外环境则较复杂,包括公共场所、公共道路、公共交通工具等。
机械创新设计大赛作品
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1 助立椅参赛学校:华南理工大学参赛者:毕经元、龙志健、万明远,指导教师:张铁、李杞仪作品内容简介本作品是一张方便老年人或者腿脚不便的人站立的椅子。
主要是通过使用者上肢的运动来带动一面的动作,从而可以调整人的坐姿与重心,来减少下肢的运动来实现站立姿势。
本机构主要用到了平面连杆以及其它一些机械结构来实现椅面的调整,来带动使用者的行动。
并且如果使用者需要的话,在坐下来的时候也可以起到减少其下肢运动的作用。
主要创新点我们主要是考虑到老年人或者其他腿脚不方便的人群,在站起来的时候总是很费力;而且往往在坐下来的过程中也是一屁股就坐了下去。
为了改变这样的状况,我们将人站立过程中的手脚并用,该为手起到主要作用,方便特殊人群。
推广应用价值我们的社会对老年人的关爱渐见凸现,在这样的背景下,对老年人日常行动的关爱也就更为重要了。
而且对于特殊群体,比如下肢受伤,残疾等等的人群,我们的设计也可以助他们一臂之力。
方便了使用者日常行动,而且也减轻了子女或者看管人的看护负担。
这样的话,他们坐下就不愁再站起来了。
2 自动搀扶助步车参赛学校:青岛大学参赛者:王新刚、曹志强、郑虎阶、徐晟、孙海峰,指导教师:师忠秀、庞严英作品内容简介本产品主要应用于腿部残疾、腿部骨折处于恢复期的病人。
主要运用了自动检测和电器控制的原理;巧妙地将助步车和动力装置结合起来,实现了动力助步;并添加了单片机系统、光电检测装置以及继电器,可以自动检测病人的行动意图,并且实现了车随人动。
该车充分考虑了不同使用者的需要,设置了多种不同的工作模式;另外,本车增添了多处人性化设计及安全保护措施,结构简单、操作方便、产品的可靠性高;创新地利用支撑板代替双拐,这样可以减轻病人长时间拄拐带来的劳累;由于该车操作的方便性以及车身对人体的搀扶作用,病人可以独立使用,从而大大减轻家人及护士的负担。
基本技术指标:1、整车指标:速度0~0.5m/s连续可调;电机:DC12V、46rpm、P=15W。
轮椅无障碍改装方案
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轮椅无障碍改装方案背景随着社会的发展,人们对于残障群体的关注程度不断提高。
而随着助残工作的深入,越来越多的机构和个人开始关注轮椅无障碍改装的问题,旨在让残疾人士也能够享受到便捷的出行生活。
因此,本文将分享几种轮椅无障碍改装方案,以便帮助更多的残疾人士。
方案一:电力助力轮椅改装一般的轮椅只能依靠人力推行,对于行动不便的残疾人士来说,这样的轮椅肯定无法满足他们的需求。
因此,市场上出现了一种电力助力轮椅,它可以辅助残疾人士进行行动,从而改善他们的生活质量。
但是,这种轮椅的价格比较昂贵,因此很多残疾人士无法承受。
对于这种情况,建议可以在普通轮椅上进行一些改造,增加电力助力的功能。
具体改装方案如下:1.选购适用的电动车马达以及相关辅助器材(如电池、控制器等)。
2.安装马达和辅助器材,接通电源线,并将控制器与方向盘及马达悬挂系统相连接。
3.进行调试,确保电力助力系统能正常运转。
总的来说,这种方案的改装难度较大,需要一定的技术水平,而且电力助力轮椅改装后重量会增加,便于携带和储存也需要考虑。
方案二:打气轮胎改装普通的轮椅使用充气轮胎,随着时间的推移,轮胎会变得扁平,导致摩擦力增大,轮椅推行起来变得异常艰难。
对于行动能力较弱的残疾人士,这样的轮椅会给他们出行带来很大的困难。
因此,建议将普通轮椅的充气轮胎替换成打气轮胎。
具体改装方案如下:1.选购适用的打气轮胎,将车轮的内胎和外胎进行更换。
2.使用打气筒将轮胎充气至所需强度。
总的来说,这种方案的改装难度较小,适用范围也比较广,但是需定期检查和充气,否则轮胎将无法确保正常行驶。
方案三:加装扶手改装大部分轮椅都只配备了一个扶手,残疾人士使用时双手难以平衡,进而影响行走。
因此,建议在轮椅的扶手(左右两个侧面)加装双扶手。
具体改装方案如下:1.选购适用的的扶手并将其固定到轮椅上。
2.调整扶手的高度和宽度,以适应不同尺寸的残疾人士。
总的来说,这种方案的改装难度较小,对于残疾人士来说非常实用,但是需注意稳固性和适应性。
轮椅无障碍改装方案
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轮椅无障碍改装方案随着现代社会的进步,人们对于无障碍配套设施的需求越来越高。
而随着人口老龄化的趋势日益明显,轮椅无障碍改装也成为了人们关注的焦点。
本文旨在介绍几种现有的轮椅无障碍改装方案,以便有需要的人们做出更合适的选择。
方案一:电动轮椅改装电动轮椅改装是一种比较常见的无障碍改装方案。
使用该方案,需要将普通的轮椅改装成为电动轮椅,并在电动轮椅上加装辅助装置。
辅助装置的种类比较多,可以是高低电机、扭矩矩阵电机或单电机等,还需要加装控制模块。
改装完成后,电动轮椅将比普通轮椅更加灵活、轻松。
适用于日常使用中的轮椅用户。
方案二:轮椅电梯轮椅电梯是一种比较特殊的轮椅无障碍改装方案。
使用该方案,需要在需要无障碍通行的地方,安装一个将轮椅提升到另一层楼面的电梯设备。
轮椅电梯的特点是结构简单、安装简单、使用方便,并且可以适用于很多不同的场所和环境。
但需要注意的是,轮椅电梯的安全性也是一个需要特别关注的问题。
方案三:车辆改装车辆改装是一种应用比较广泛的无障碍改装方案,通常适用于需要长时间在户外活动的轮椅用户。
使用该方案,需要将车辆底部改装成托架,通过托架将轮椅固定在车辆上。
车辆改装的优点是适用性广、灵活性高,并且可以根据用户实际需求进行个性化改装。
但需要注意的是,车辆改装需要一定的费用和技术支持。
方案四:通用设计通用设计是一种基于“万能设计”理念的无障碍改装方案。
通用设计要求设施、环境、产品和服务的设计不仅要适用于普通人群,也应该适用于老年人、残疾人和身体有限人士,让每个人都能公平地享受社会资源。
通用设计的优点是可以适用于任何类型的场所、设施和产品,并且能够让用户在无障碍的环境下自主、自由地活动。
但需要注意的是,通用设计需要充分考虑老年人、残疾人等特殊人群的需求,增加设计成本和难度。
总结以上几种无障碍改装方案各有优劣,适用于不同的场景和用户需求。
为了提高轮椅用户的生活质量和体验,可以根据实际情况选择最合适自己的方案。
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摘要轮椅是年老体弱者以及下肢伤残者必不可少的代步工具,但障碍物却使轮椅受到很大限制。
现代由于采用了传统的轮式结构,只能够在平地上行走,面对台阶、楼梯这样比较复杂的地形却显得无能为力。
高通过性轮椅设计是采用轮腿式机器人结构,正常行驶时轮式工作,采用四轮驱动;遇到障碍时腿式工作,从而适应大多数地形;车身则采用自动导轨式调平结构,该结构简单,调节方便。
本次设计的主要工作包括:确定轮椅的工作方式以及工作结构形式、主体尺寸,并确定各主要零、部件的结构尺寸及其选型。
关键词:轮椅高通过性轮腿式机器人AbstractWheelchairs are frail elderly and the disabled limb indispensable means of transport,but the obstacles while filling the wheelchair is very restricted.As with a traditional modern wheeled structure,can only walk on flat ground, facing steps, stairs, but this is more complex terrain powerless.High-pass design is the use of a wheelchair wheel legged robot structure,normal driving wheel work, the use of four-wheel drive;encounter obstacles leg work to accommodate most of the terrain; body is leveling automatic slide-type structure,the structure is simple,easy to adjust. The design of the main tasks include: determining wheelchair work and the working structure,body size,and identify the major components and parts of the structure size and selection.Keywords: wheelchair high adoption round legged robot目录1 绪论 (1)1.1 研究目的 (1)1.2 国内外发展现状 (1)2 方案选择 (2)2.1 常见方案 (2)2.1.1 轮组式 (2)2.1.2 履带式 (2)2.1.3 腿式 (3)2.1.4复合式 (3)2.2 方案分析 (4)2.2.1 目前研究中所存在的问题 (4)2.2.2 方案选择 (4)2.3 具体方案 (5)2.3.1 总体方案 (5)2.3.2 结构分析 (5)2.3.3转向机构 (6)2.3.4 越障功能 (6)2.3.5 移动方式 (8)3 结构设计 (9)3.1 主要参数设计 (9)3.2 电机选择 (9)3.2.1 选择电动机的类型和结构形式 (9)3.2.2 行走机构电机选择计算 (12)3.2.3 行走机构电机功率的计算 (12)3.3 驱动轮系统设计 (12)3.3.1 总体结构 (12)3.3.2 驱动轮的结构设计 (12)3.3.3套筒(轮轴)的结构设计 (13)3.4 轴设计与校核 (14)3.4.1 总体设计 (14)3.4.2 轴的结构设计 (14)3.4.3 轴的校核 (14)3.5 V带设计 (15)3.5.1确定计算功率 (15)3.5.2 选择V带类型 (15)3.5.3确定带轮的基准直径并验算带速 (15)3.5.4验算带速v (15)3.5.5确定V带的中心距a和基准长度 (15)3.5.6验算小带轮上的包角 (16)3.5.7 计算带的根数 (16)3.5.8 计算单根V带的初拉力的最小值 (16)3.5.9 计算压轴力 (17)3.5.10 带轮的结构设计 (17)3.6 车轮半径尺寸研究 (17)结论 (19)参考文献 (20)致谢 (21)1 绪论1.1 研究目的轮椅是年老体弱者以及下肢伤残者必不可少的代步工具,随着无障碍设施的增多,轮椅使用者的活动范围逐步加大。
但障碍物却使轮椅受到很大限制,因此研发价格低廉、简单易用的可翻越障碍物的轮椅是康复工程工作者面临的一项比较紧迫的任务。
现代由于采用了传统的轮式结构,只能够在平地上行走,面对台阶、楼梯这样比较复杂的地形却显得无能为力。
解决这一问题的最好方法就是改进残疾人使用的行走设备,也就是说通过改进残疾人轮椅的机械结构,使其能够适应日常生活中所碰到大多数的地形。
本次设计的题目高通过性轮椅设计,其主要原理在于四个轮子在正常运动中四轮驱动行走;而在遇到障碍的时候可以像腿一样的行走,以通过障碍物;而在车身则采用滑轨式自动调平结构。
1.2 国内外发展现状国外对爬楼梯装置的研究开始得相对较早,最早的专利是1892年美国的Bray 发明的爬楼梯轮椅。
此后,各国纷纷开始投入此项研究,其中美国、英国、德国和日本占主导地位,技术相对比较成熟,且有一些产品已经投入市场使用。
我国对此类装置的研究虽然起步较晚,但近年来也涌现了很多这方面的专利,然而投入实际使用的还很少。
日本千叶工业大学开发出了一款全新的轮椅,这个轮椅的独特之处就是能够轻易地在不公正的地面上使用。
这款轮椅配有一排感应器来探测障碍和地面变化,并能够自动进行调整。
借助于四轮驱动和五轴的结构设计,该款智能机器人轮椅能够完成多种难度动作。
平常,它像普通的轮椅一样通过滚动前行,但是如果碰到台阶或者沟道的话,它的轮子就可以变得像腿一样通过障碍。
使用者需要做的仅仅是通过操纵杆告诉它往什么方向移动,这个智能机器人轮椅会自动评估周围的地形然后做出正确动作。
当然如果路面不平的话,它会自动控制座椅确保它保持水平。
2 方案选择2.1 常见方案2.1.1 轮组式轮组式的特点是每个轮组依照星形轮的方式进行运动:平地行驶时,各小轮绕各自轴线自转;爬楼梯时,各小轮一起绕中心轴公转。
内蒙古民族大学物理与机电学院的苏和平等人借鉴了iBOT 的爬楼方式,采用星形轮系作为爬楼梯机构,设计了一种双联星形机构电动爬楼梯轮椅。
改轮椅爬楼时需要人工辅助或者楼梯扶手的辅助支撑,使其能调整重心的位置,安全爬楼。
图2-1双联星形爬楼梯轮椅图图2-2双联星形爬楼梯轮椅改进图2.1.2 履带式履带式爬楼梯装置的原理类似于履带装甲运兵车或坦克,技术较成熟,操作简单,行走时重心波动很小,对楼梯的形状、尺寸适应性强。
英国Baronmead 公司开发的一种电动轮椅车,底部是履带式的传动结构,可爬楼梯的最大坡度为35 度,上下楼梯速度为每分钟15-20个台阶。
法国Topchalr 公司生产的电动爬楼梯轮椅,它的底部有四个车轮供正常情况下平地运行使用,当遇到楼梯等特殊地形时,用户通过适当操作将两侧的橡胶履带缓缓放下至地面,然后把这四个车轮收起,依靠履带无需旁人辅助便能自动完成爬楼等功能。
图2-3 履式机器人2.1.3 腿式早期的爬楼梯装置一般都采用步行式,其爬楼梯执行机构由铰链杆件机构组成。
上楼时先将负重抬高,再水平向前移动,如此重复这两个过程直至爬完一段楼梯。
步行式爬楼梯装置模仿人类爬楼的动作,外观可视为足式轮椅,采用多条机械腿交替升降、支撑座椅爬楼的原理。
2.1.4复合式现今,爬楼装置一个研究创新点是将上述的轮组、腿式、履带机构相互结合,吸取各自的优点。
比较广泛的组合思路有以下两种:一是轮履、腿履复合。
比如中国科学技术大学精密机械与精密仪器系研制的一种小型全自主多种移动方式相融合的复合式越障轮椅。
二是采用了轮一履复合如图1-6所示和轮-腿一履带复合如图1-7所示等结构。
设计主要是依靠腿式机构来完成越障,以及履带平稳性和轮组的灵活性来达到功能的完整。
图2-4轮一履复合图图2-5轮-腿一履复合图2.2 方案分析2.2.1 目前研究中所存在的问题履带式的缺点就是对路面施加的强压力,不可避免的对障碍沿有一定的损坏,不适合大绝大多数室内障碍。
自重较大,平地行走时阻力较大,相对于其他结构,履带式转弯需要更大的动力,使用过程中噪声很大。
这些都限制了它在日常生活中的推广,被接受程度低。
腿式爬楼装置有最好的地形适应力,但承载重量较小,具有较大危险性,且重心偏高。
运动相对比较平稳,颠簸感轻微,但同时运行速度较缓。
此外,该类型装置对控制的要求较高,操作比较复杂,在平地行走时运动幅度不大,动作缓慢。
复合式爬楼装置各种机构的复合也给控制方面提出了更高的要求,而且爬楼过程中的稳定性、如何适应不同尺寸的楼梯、如何实现手动操作省力与省时的问题以及反向自锁等问题仍然存在。
2.2.2 方案选择本次设计的指导思想必须满足以下几个性能:平地、越障两用;平地行驶效率高,操作方便简单;越障时重心波动缓和,稳定性好;不平坦地形下对系统的重心作适时调节,避免车体倾斜给使用者带来恐惧;轮椅结构尽量简单,造价低廉。
为了满足上述要求,考虑到复合式具有良好的越障能力,所以本次设计采用轮腿式复合机器人结构,正常行驶时轮式工作,采用四轮驱动;遇到障碍时腿式工作,从而适应大多数地形;车身则采用自动导轨式调平结构,该结构简单,调节方便。
该种结构的优点有:第一,平顺的行驶能力。
轮椅小车在平地行驶时,由于其结构上的特点,四轮都有单独的电动机驱动,利用轮轴系统传递动力,使小车轮快速的前进,其效率与普通轮式驱动车辆相同。
当遇到可跨越的障碍时,四轮演变成腿式机器人形星翻越障碍物前进。
第二,可靠的越障能力。
轮椅小车翻越障碍时,小车轮四轮驱动电动机停止,抬腿电动机驱动抬腿以通过障碍,转向时通过单独的电动机驱动,轮子不转动。
这使得在翻越障碍过程中,小车轮不会发生滚动,使得运动方位的控制得到精确的保证。
这一优点对小车越障控制尤其重要。
第三,对控制方式容易实现。
任意时刻轮椅四轮同步驱动行走,转向和抬腿都由单独的电动机驱动,这样就能准确控制移动轮椅的行走状态。
第四,由电动机调速控制器来实现轮椅的正常前进、实现转向、抬腿前进三个基本运动单元。
2.3 具体方案2.3.1 总体方案本设计方案中的轮腿式机器人它是具有足够的流动性简单的机构为目标的环境中,其作用机理是不同的从那些其他的移动机器人。
四个车轮被安装在每一个腿尖,和腿机构是很简单的。
在此轮椅系统有四个活动轮,只有五个活动轴,而机器人可以直接移动通过一部分的水平的地形。
当遇到障碍物的时候它可以像一个机器人移动也走在台阶上像腿式机器人,尽管组成的机械结构简单。