可站立式电动轮椅机构设计及运动学仿真

一种具有辅助站立功能的下肢按摩轮椅创新性设计

一种具有辅助站立功能的下肢按摩轮椅创新性设计摘要：针对当前下肢残疾患者众多而理疗师与新型康复设备短缺的状况，设计出可多关节按摩、辅助站立式康复轮椅。

该轮椅包括一个靠背角度可以自动调节的轮椅和两组可以进行腿部按摩的机械装置构成，可适应不同身高和胖瘦的患者。

本文详细介绍了该轮椅的结构和功能，以及各个部分的驱动方式，还介绍了对于使用者的安全保护措施。

最后建立人机交互模型，对轮椅的结构及运动学进行理论分析，并结合临床医学理论数据对仿真结果进行验证。

关键词：下肢障碍者；辅助医疗器械；按摩；辅助站立；运动学分析一、前言我国人口老龄化问题的加剧使得助老助残问题成为一个重大的社会问题，助老助残事业和新型康复辅具研究也面临着前所未有的压力。

随着我国人口老龄化、高龄化比例和程度不断增长，老年人的慢性疾病患病率也大幅增加，慢性疾病尤其是心脑血管疾病患病率增高，中风现象普遍增多，导致下肢瘫痪老人群体规模不断扩大。

由于发病部位的神经组织受到一定程度的损害，使患者在心脑血管病治愈后表现出不同程度的肢体瘫痪，即肢体正常运动功能障碍，其中偏瘫患者占较大比重。

患者出现肢体瘫痪，情绪也会产生波动，且其他疾病也会接踵而至，使康复难度大幅提高。

然而，我国人口的加速老龄化和心脑血管疾病多发的背后隐藏着一个巨大的市场，即老年市场。

高龄老年人，尤其是行动不便的下肢瘫痪老人，自我照料能力差，需要医务人员辅助护理，而护理劳动强度较大，费用较高，给家庭带来沉重的经济压力和心理负担，所以下肢瘫痪老人的护理条件急需改善，辅助医疗设施需要完善。

二、机械设计本方案设计的按摩轮椅主要包括对称安装的左、右两个小腿按摩装置、一个位于座椅的大腿按摩装置、一个辅助站立支撑机构、一个触摸显示屏和一个“靠背”角度可自动调节的座椅以及多个测量、控制元器件，该按摩轮椅可以通过按摩轮循环刺激人体腿部肌肉。

还可以设置多种按摩模式。

同时本套按摩轮椅可以实现轮椅的站姿、躺姿、坐姿之间的变形和固定以及多角度躺姿的调节与固定。

一种轮椅式下肢助行机器人的设计及运动学仿真分析

摘要
目的：计一种轮椅式下肢助行机器人，设以协助下肢患者进行日常的助行康复训练。
方法：用升降机构和腿部助力机构来完成对下肢患者的助行康复训练，通过ＭＡＬＢ软件对腿部助力机构进行利并ＴＡ了运动学仿真分析。结果：真结果表明，腿部助力机构的带动下，者腿部的运动规律符合正常人行走时的步态特征曲线。仿在患
ＺＨＡＮＧｘｎＬｉｕ，ＹＵｎｈｎ／ｉｅｅＪｕｎｌｏｈｂｌａｉｎＭｅｉｉｅ００５１）１７－１７Ｙａｃｕ／ｎｓｏｒａＲｅａｉｔｔｄｃｎ，２１，２（２：１６１８Ｃｈｆｉｏ
Ａｂｔａｔｓｒｃ
Ｃｉｓｏｒａｅａｉｔｉｄｃｅｅ．００Ｖ１５ｏ２ｈｎｅＪｕｎｌｆＲｈｂｌａｏＭｅｉｎ，Ｄｃ２１，ｏ２，Ｎ．ｅｏｉｔｎｉ．１
・
康复医学工程・
种轮椅式下肢助行机器人的设计及运动学仿真分析水
一
机构设计的合理性，以用于下肢患者的助行训练。证可
关键词助行机器人；下肢助行；ＴＡＭＡＬＢ仿真中囤分类号：４６Ｒ９文献标识码：Ａ文章编号：０ｌ１４（００一２１７ — ３１０一２２２１）１— １６０
ＡｄｓｇｆｌｗｅｉｌｉｇａｄｒｂｔｅｉｎｏｏｒｌｍｂｗａｋｎｉｏｏｗｉｅｌｈｒｓｙｅｎｔＭＡＴｔｗｈｅｃａｔｌａｄｉｈｉｓＬＡＢｉｌｔｎＢＡＩｓｍｕａｉ／ｏＤａｅｇｐｎ．

电动轮椅车的仿真模拟与优化设计

电动轮椅车的仿真模拟与优化设计随着社会的发展，无障碍出行问题越来越受到人们的重视。

电动轮椅车作为一种重要的便携工具，为行动不便的人群带来了更多的自由和独立，因此越来越多的人开始关注电动轮椅车的仿真模拟与优化设计。

电动轮椅车的仿真模拟是通过利用计算机技术对电动轮椅车进行模拟运行，以验证其可行性和效果。

通过仿真模拟，我们可以模拟不同的场景，如不同的道路条件、坡度、载重等，以及不同的用户需求，以评估车辆的性能和表现。

仿真模拟可以帮助我们在实际制造和组装之前，快速检验设计，并且在设计中进行改进和优化。

在电动轮椅车的仿真模拟中，要考虑到的因素很多，例如车辆的动力系统、控制系统、底盘结构、电池性能等。

首先，动力系统是电动轮椅车的核心部分之一，它决定了车辆的动力输出和续航能力。

在仿真模拟中，我们可以模拟不同的电机和驱动系统，从而选择最适合的动力系统。

其次，控制系统是电动轮椅车的灵魂，它决定了车辆的操控性能和安全性。

通过仿真模拟，我们可以测试控制系统的精度和鲁棒性，从而提高车辆的操控性能。

此外，底盘结构和电池性能也是影响电动轮椅车性能的重要因素，在仿真模拟中同样需要进行优化设计。

在电动轮椅车的优化设计中，我们可以采用多种方法来改进车辆的性能和使用体验。

首先，可以通过优化车辆的结构和材料来提高车辆的稳定性和耐久性。

例如，采用轻量化的材料，可以降低车辆的重量，提高能耗效率。

其次，可以通过优化动力系统和控制系统的设计来提高车辆的动力输出和操控性能。

例如，采用高效的电机和先进的控制算法，可以提高车辆的加速性能和制动性能。

此外，还可以通过优化电池和电源管理系统的设计来提高车辆的续航能力。

例如，采用更高能量密度的电池和智能的电源管理系统，可以延长电动轮椅车的续航里程。

除了在设计过程中进行优化，我们还可以通过实际测试和用户反馈来不断改进电动轮椅车的设计。

通过与使用者的沟通和合作，了解他们的需求和体验，我们可以更好地满足用户的期望。

可重构八足轮腿式轮椅前腿机构设计及上楼过程运动学仿真

第二,根据驱动轮组合方式的不同,轮椅爬楼的过程可以等效为四边形模型、五边形模型、六边形模型变换的过程。根据轮椅的整体结构及要完成的动作,给出轮椅上楼过程的运行策略。在此基础上,对各驱动轮的轨迹进行了规划并给出了轨迹方程。
第三,利用封闭矢量法对三种行为图模型及前腿机构建立数学模型,并利用MATLAB软件对轮椅上楼梯运动情况进行仿真分析,得到了轮椅关键点及构件的运动规律。同时,利用VC测试软件搭建了平台,实现了MATLAB与VC的交互仿真并对前腿机构进行了仿真,进而验证了理论及仿真的正确性。通过以上分析,可以更加直观了解轮椅的运动规律,为后续轮椅改进及控制提供理论支持。
可重构八足轮腿式轮椅前腿机构设计及上楼过程运动学仿真
现代社会,越来越多的老年人及肢体残疾人选择电动轮椅作为出行工具,但普通电动轮椅仅能在平地或小坡度地面上运行,当ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ到台阶、沟壑、楼梯等障碍物时就变得无能为力了。为了使轮椅具有上下楼梯、越障、过沟的功能,在分析现有电动爬楼梯轮椅的基础上,本课题设计了一种轮腿复合式电动轮椅。本文主要研究内容是对轮椅前腿机构进行方案改进及设计,同时对轮椅上楼过程进行仿真。
第一,针对前腿机构的不足,在原方案的基础上添加了一种升降机构。应用功能方法树模型获得了升降机构多种可行方案并采用直接评分法确定了最优方案,将其与原方案组合得到了前腿机构整体方案并对其构型进行了详细的设计。然后,将多层次虚拟装配模型与通口理论结合,给出了一种新的装配模型,利用本方法对前腿机构进行了装配分析并利用UG对其进行了虚拟装配。

多功能电动轮椅关键机构设计与仿真分析

多功能电动轮椅关键机构设计与仿真分析摘要：随着人口老龄化和残疾人口增加，电动轮椅作为一种重要的辅助设备，已经成为现代社会不可或缺的一部分。

本文旨在设计一种多功能电动轮椅，通过对关键机构的设计和仿真分析，提高其性能和安全性，以满足不同用户的需求。

关键词：多功能电动轮椅；关键机构；设计；仿真分析1电动轮椅整体方案设计第一，底座应该采用轻量化材料，如铝合金或碳纤维，以提高整车的稳定性和操控性。

底座上应安装电动驱动系统，包括电机、电池、控制器等，以实现电动推进和转向功能。

同时，底座下方应配备避震系统，以提高车辆的行驶舒适性。

第二，座椅应该具有多种调节功能，如高度调节、倾斜调节、座椅深度调节等。

座椅材料应该采用舒适、透气的材料，如网布或皮革，以提高乘坐舒适度。

座椅后方应配备可调节的头枕，以提供头部支撑。

第三，扶手应该具有多种调节功能，如高度调节、前后调节、旋转调节等。

扶手材料应该采用舒适、防滑的材料，如橡胶或软质塑料，以提高握把舒适度和安全性。

第四，电动轮椅的附加功能应该包括升降、倾斜、折叠等。

升降功能可以帮助用户在不同高度的场合下使用轮椅，如上下楼梯、进出电梯等。

倾斜功能可以帮助用户在不同角度下使用轮椅，如倾斜座椅可以帮助用户进行换位操作。

折叠功能可以方便用户进行携带和存储。

2关键机构设计2.1升降机构设计升降机构是一种能够将轮椅升降到不同高度的装置，它可以帮助行动不便的人士更加方便地进出建筑物、车辆等场所。

设计时需要考虑到多种因素，以确保其功能完备、结构稳定、安全可靠。

（1）功能需求：具备升降、旋转、倾斜等多种功能，以适应不同场合的需求。

例如，在进入车辆时，需要将轮椅升降到车门高度，并旋转90度，以方便进入车内；（2）结构设计：电动轮椅升降机构的结构需要紧凑、稳定、安全。

在设计时需要考虑到轮椅的重量、尺寸、稳定性等因素，以确保升降机构能够承受重量并保持平稳；（3）控制系统：需要配备智能控制系统，以实现升降、旋转、倾斜等功能。

辅助站立轮椅毕业设计

辅助站立轮椅毕业设计辅助站立轮椅毕业设计近年来，随着人们对残疾人士需求的关注度不断提高，辅助设备的研发也得到了越来越多的关注。

其中，辅助站立轮椅作为一种能够提供站立功能的轮椅设备，被广泛应用于康复医学领域。

本文将探讨辅助站立轮椅的设计原理、功能特点以及未来发展方向。

辅助站立轮椅是一种能够帮助残疾人士实现站立姿势的设备。

它通过机械结构和电动系统的结合，使得使用者可以通过简单的操作，实现从坐姿到站立姿势的转换。

这种设计不仅可以帮助残疾人士改善血液循环、促进骨骼生长发育，还能提高他们的自理能力和生活质量。

辅助站立轮椅的设计原理主要包括机械结构和电动系统两个方面。

机械结构部分通过精确的设计和制造，确保轮椅的稳定性和安全性。

同时，还需要考虑使用者的身体特点，如身高、体重、肢体活动能力等，以便为他们提供最佳的站立体验。

电动系统部分则是通过电机和控制器的配合，实现轮椅的升降和倾斜功能。

这种设计不仅可以减轻使用者的操作负担，还可以提高轮椅的灵活性和适应性。

辅助站立轮椅的功能特点主要包括站立、移动和调节三个方面。

首先，它可以帮助使用者实现从坐姿到站立姿势的转换，从而改善他们的血液循环和肌肉力量。

其次，它还可以通过电动系统的支持，实现轮椅的移动功能，使得使用者可以自主地进行室内外活动。

最后，它还可以通过调节机械结构和电动系统，实现轮椅的高度和角度的调节，以适应不同场景和使用者的需求。

未来，辅助站立轮椅的发展方向主要包括智能化和个性化两个方面。

智能化方面，可以通过引入传感器和人工智能技术，实现对使用者的身体状况和环境的实时监测和分析，从而提供更加精准的辅助功能。

个性化方面，则需要考虑使用者的个体差异和需求差异，通过定制化的设计和制造，为每个人提供最适合的辅助站立轮椅。

总之，辅助站立轮椅作为一种能够提供站立功能的轮椅设备，对改善残疾人士的生活质量和康复效果具有重要意义。

通过合理的设计原理和功能特点的实现，可以为使用者提供更加舒适和便捷的站立体验。

摆杆驱动轮椅车的运动学与动力学建模

摆杆驱动轮椅车的运动学与动力学建模摆杆驱动轮椅车是一种创新的移动辅助设备，它通过滑动臂和摆杆机构实现前后移动，并通过独特的驱动系统使轮椅车可以完成转弯操作。

对于设计和控制轮椅车来说，了解其运动学和动力学是至关重要的。

一、运动学建模运动学建模旨在描述轮椅车的运动与位置变化。

首先，我们需要定义一些关键参数和坐标系：1. 坐标系：我们可以选择一个固定坐标系作为参考，通常选择地面坐标系。

比如，我们可以将轮椅车的中心位置标记为(x, y)，车头方向为θ，以及摆杆的角度为α。

2. 参数：我们需要定义一些参数，如摆杆的长度L和滑动臂的长度D。

这些参数将直接影响轮椅车的运动。

在给定坐标系和参数后，可以分析轮椅车的运动学模型。

摆杆驱动轮椅车的运动是由滑动臂和摆杆机构共同驱动的。

滑动臂的前后移动改变了车辆的位置，而摆杆的旋转则使车辆能够完成转弯。

对于滑动臂的运动学建模，可以使用简单的直线运动模型。

假设滑动臂的速度为v，滑动臂的运动可以用以下方程表示：dx/dt = v*cos(θ)dy/dt = v*sin(θ)这些方程可以用于描述轮椅车在地面坐标系中的位置变化。

通过控制滑动臂速度v和车头方向θ，我们可以控制轮椅车的直线行驶。

对于摆杆的运动学建模，我们可以使用简单的旋转运动模型。

假设摆杆的角速度为ω，则摆杆的运动可以通过以下方程描述：dθ/dt = ω这个方程可以用于描述轮椅车的转弯运动。

通过控制摆杆的角速度ω，我们可以控制轮椅车的转向角度。

二、动力学建模动力学建模旨在描述轮椅车的运动过程中受到的力和力矩。

它是设计轮椅车控制系统的基础。

在动力学建模中，我们考虑一些关键力和力矩。

例如，滑动臂对轮椅车的推力和摆杆对车辆的扭矩。

对于滑动臂的动力学建模，我们可以考虑推力的大小和方向。

这个推力可以根据控制输入和车辆的物理特性进行计算。

通过控制滑动臂的推力，我们可以加速、减速或保持轮椅车的匀速运动。

对于摆杆的动力学建模，我们可以考虑扭矩的大小和方向。

辅助站立座椅的新结构及控制系统设计

5 座椅推杆的动力分析及前座板的运动分析 ........................ 18
5.1 引言.........................................................................................................................18 5.2 运动机构的动力学分析 ..........................................................................................19 5.3 本章小结 .................................................................................................................38
Based on the mechanical system dynamics analysis software ADAMS on assistive chair putt and the front seat plate kinematics and dynamics analysis and optimization. Based on the AT89C51MCU to control the seat, electric putter and DC motor control, the seat position adjustment. Use of 3D modeling software SOLIDWORKS to seat modeling and interference checking.
关键词：辅助站立座椅，单片机，ADAMS，连杆机构

一种轮椅式下肢助行机器人的设计及运动学仿真分析

２００５ＩＥＦＥ９ｔｈＩｎｃｅｍａｔｉｏｎ｛ｌｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＲｅｈａｂｉ“ｔａｔｉｏｎ
Ｒｏｂｏｔｉｃｓ『Ｃ１．１．２００５，ＣｈｉＰ矩ｏ．ＩＬＵＳＡ：２４ｌ一２４６．【５】程方。工人成。贾晓红，等．减重步行康复训练机器人研究进展叨．
康复医学工程，２００８，２３（４）：３６６—３６８．
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ：ＴｏｄｅｓｉｇＩｌａｌｏｗｅｒｌｉｍｂｗａｌｋｉｎｇａｉｄｍｂｏｔｗ汕ｗｈｅｅｌｃｈａｉｒ８ｔｙｌｅｆｏｒｈｅｌｐｉｎｇｐａｔｉｅｎｔｓｗｉｔｈｌｏｗｅｒｌｉｍｂ
ｄｉｓａｂｉｌｉｔｉｅ８ｔｏｔａｌ【ｅｄａｉｌｙｗａｌｋｉｎｇａｉｄｒｅｈａｂｉｌｉⅢｖｅ妇ｉｎｉｎｇ．
２结果为模拟人的步行姿态。利用Ａｕｔｏｄｅｓｋ／Ｉｎｖｅｎｔｏｒ
软件描述了人体行走过程中可代表人体步态特征的姿态图。图４是人体站立时的姿态图，图５是左脚抬起向前行走时的姿态图．图６是左脚脚尖刚要离开地面向前行走时的姿态图。
为验证腿部助力机构设计的合理性，基于ＭＡＴＬＡＢ，Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真环境及其下的机构仿真工具ＳｉｍＭｅｃｈａｎｉｃｓ，对单侧腿部助力机构进行了运动学仿真分析。仿真结果如图７一ｌＯ所示。图７—８分别表示一个步态周期中，髋、膝关节的转角曲线。以电机所在位置为坐标原点．图９—１０分别表示一个步态周期中，膝、踝关节的运动轨迹曲线。仿真结果表明。在腿部助力机构的带动下．患者腿部的运动规律符合正常人行走时的步态特征曲线．从而证明了腿部助力机构设计的合理性．可以用于下肢患者的助行训练。
随着生理功能的衰退特别是下肢肌肉力量的退化，大部分老年人往往有行走能力而没有站立能力，许多有走动能力的老年人因为缺乏站立能力而被困在椅子上。中国随着人口老龄化的进程，很多老年人也普遍存在着站立困难的问题，需要进行康复训练和护理．才能够保证肢体的康复，不至于肌肉老损或坏死…。康复训练机器人作为一种自动化康复医疗设

智能爬楼轮椅的结构设计与仿真分析

随着社会老龄化进程的加快以及由于各种疾病、工伤、交通事故等造成下肢损伤人数的增加，为老年人和残疾人提供性能优越的代步工具已成为整个社会重点关注的问题之一[1]。

传统轮椅在平地上运动比较灵活，但当遇到障碍物时其运动会受到很大限制，给使用者带来了极大的不便。

我国智能轮椅研究起步较晚，在结构的复杂性和灵活性上和国外相比有一定差距。

虽根据自身特色研制出了技术指标接近国外先进水平的智能爬楼轮椅，但整体来说轮椅的越障能力较差。

国外的智能爬楼轮椅发展速度较快，技术性能高，但是对于国内大多数的老年人和残疾人等人群来说价格昂贵。

为了提高传统轮椅的越障、爬楼能力，解决老年人和残疾人等人群行动不便的难题，研究并设计了一款智能爬楼轮椅，进而改变我国智能爬楼轮椅发展落后的状况，满足人们现代生活质量日益提高的需求。

1　运动过程分析与方案设计1.1　运动过程分析根据老年人和残疾人等人群的实际需求，结合现实生活中轮椅乘坐者可能遇到的路面情况，综合考虑实际需求、现实情况、结构和功能等因素，确定智能爬楼轮椅的运动过程。

1.1.1　平地行驶当轮椅在平地行驶时，其效率与普通轮式车辆相同。

当前后变速电机转速相同时，轮椅能够克服地面摩擦力直线行驶，当前后变速电机存在转速差时可实现轮椅转弯。

1.1.2　跨越障碍当轮椅直线行进遇到较低的障碍物时，可利用行驶机构车轮的尺寸优势直接通过，当前进的车轮碰上较高障碍而不能直接通过时，行驶机构伸展装置运动，行驶机构伸展，翻转越过障碍。

1.1.3　爬楼当在爬楼梯时，行驶机构伸展装置的驱动杆带动固定盘远离驱动盘，使行走轮轴线与固定盘轴向的间距逐渐增大，此时行走轮在轴向上靠近驱动盘，提高支撑能力，增大公转半径，提高越障能力，实现爬楼梯的功能。

1.2　方案设计为满足智能爬楼轮椅的上述运动过程，设计了相应的机械结构和控制系统，整体设计如图1所示。

图1　整体设计方案图智能爬楼轮椅的尺寸应该适合不同人群，因此轮椅的大小设计必须要以人体测量的实际数据为依据，参考人机工程学[2]中关于我国成年人人体主要尺寸得到智能爬楼轮椅的主要设计尺寸，如表1所示。

一种新型多功能轮椅床的设计及仿真的开题报告

一种新型多功能轮椅床的设计及仿真的开题报告一、研究背景及意义随着现代医学的进步和老龄化社会的临近，越来越多的人需要长期卧床休息或者依赖轮椅出行。

然而传统的医疗床和轮椅存在一些缺陷，如固定程度不高、功能单一等等。

因此，本研究旨在设计一种新型多功能轮椅床，既能够解决现有轮椅床存在的问题，又便于患者的出行和医护人员的操作，具有很高的实用价值和应用前景。

二、研究内容与目标1. 设计一种新型多功能轮椅床的结构，包含可折叠轮椅、升降架、可调节靠背、头枕和床面等多个部分，能够满足患者长时间依赖床位休息和出行的需要。

2. 利用Solidworks软件进行轮椅床的三维建模，进行力学仿真和运动分析，优化设计方案。

3. 建立轮椅床的有限元模型，进行静态和动态的力学分析，评估其安全性和稳定性。

4. 模拟患者使用轮椅床的场景，调整设计参数，验证轮椅床的功能性和实用性。

5. 最终得到一种性价比高、满足患者需求、方便医护人员操作的多功能轮椅床。

三、研究方法1. 文献调研：了解现有轮椅床的市场情况、设计原理、优缺点等信息，为设计提供参考和借鉴。

2. 设计方案：根据调研和设计目标，制定多种不同的设计方案，包括结构、材料、装置等方面，并进行初步评估和筛选。

3. CAD建模：利用Solidworks软件进行三维建模和运动仿真，优化设计方案。

4. 有限元分析：基于ANSYS软件建立半实体有限元模型，进行静态和动态的力学仿真分析，评估轮椅床的机械性能和稳定性。

5. 场景模拟：模拟患者使用轮椅床的各种场景，调整设计参数和构造，验证其功能性和实用性。

四、预期成果1. 研究得到一种新型的多功能轮椅床，满足患者依赖床位休息和出行的需要，优化了传统床和轮椅的单一功能和固定程度的问题。

2. 通过力学仿真和有限元分析，评估轮椅床的机械性能和稳定性，提高了安全性和稳定性，符合使用需求。

3. 通过场景模拟，验证轮椅床的功能性和实用性，并为临床实际应用提供技术支持和参考。

一种姿态控制电动轮椅的结构设计与研究

一种姿态控制电动轮椅的结构设计与研究随着社会的发展和人口老龄化的趋势，电动轮椅作为一种轮椅辅助设备，成为残疾和被迫卧床的人们的生活不可或缺的一部分，其在残疾人士、老年人和严重残疾者等人身体上的帮助方面具有不可替代的作用。

因此，研究和发展电动轮椅来满足人们的需求，也就变得尤为重要。

本文将介绍一种基于姿态控制的电动轮椅结构设计和研究，来提高电动轮椅的性能和安全性。

一、电动轮椅的发展现状电动轮椅主要是指在电动机的驱动下使用的轮椅。

现代电动轮椅是现代科技层次的产物，它集电子技术、电气控制技术、现代机械制造技术于一身，是康复工程的重要设备之一。

电动轮椅被广泛应用于许多场所，如家庭、商业场所、学校、医院和公共设施。

在电动轮椅的结构方面，目前有四个基本结构：重心平移、两前轮驱动、后悬挂和前悬挂。

重心平移结构是指通过将重心位置位于车轮中心的位置，使电动轮椅具有很好的平衡性和稳定性。

两前轮驱动的结构是指电动轮椅所有或大部分的驱动力由前置的两个驱动电机提供。

后悬挂结构是指电动轮椅所有或大部分的承载力位于车轮后方的结构。

前悬挂结构是指电动轮椅所有或大部分的承载力位于车轮前方的结构。

二、姿态控制技术姿态控制技术旨在通过改变轮椅自身的姿态状态，来实现电动轮椅的稳定性控制。

姿态控制技术的程序基本上是通过读取传感器数据，将相关数据输入到姿态控制系统中，然后使用PID 控制算法为电动轮椅提供精确定位和舒适的操纵，从而使电动轮椅具有更高的稳定性和安全性。

三、电动轮椅的姿态控制设计1、传感器设计方案为了实现电动轮椅的姿态控制，需要安装多个传感器来检测电动轮椅的状态。

下面是一个基于姿态控制的电动轮椅传感器的设计方案：（1）陀螺仪传感器：陀螺仪传感器用于测量电动轮椅在X、Y 和Z 轴上的角加速度，从而检测车辆的倾斜程度。

（2）位置传感器：位置传感器用于测量电动轮椅与地面的距离，从而确定电动轮椅的倾斜角度。

（3）转向传感器：转向传感器用于测量电动轮椅的转向程度，从而检测电动轮椅的转向角度。

一种电动轮椅运动学建模分析

一种电动轮椅运动学建模分析【摘要】研制了一种电动轮椅，并运用速度瞬心原理建立了该轮椅的运动学模型，确定了该轮椅驱动轮转角与轮椅位姿间的关系，为电动轮椅的控制系统的设计提供了理论依据。

【关键词】电动轮椅；运动学分析；建模0 引言轮椅是老年人或肢体伤残者不可缺少的康复和代步工具，借助轮椅老年人和肢体伤残者可以进行身体锻炼和参与社会活动。

电动轮椅的控制灵活性以及转弯侵占半径是影响电动轮椅的主要因素，为解决以上问题需要建立和研究其运动学模型。

1 轮椅模型简化电动轮椅运动轨迹从宏观上看是曲线运动，但是从微观上它可以看成是由很多直线与圆弧、不同方向的直线、不同方向圆弧之间的拟合[1]。

所以轨迹控制的关键在于任意方向的直线运动以及任意方向圆的运动控制。

在建模过程中为了便于分析，对一些情况做出了如下假设为：轮椅，车轮与地面均为刚体；车轮的厚度忽略不计；车体长度L为两个轮轴之间的距离；每个轮子只发生纯滚动，即轮子与地面接触点的相对速度等于零。

分析爬楼梯电动轮椅的特性可知：轮椅两后轮为驱动轮且不可变向转弯，两前轮为万向轮可以转弯但没有动力。

综合分析得出整个小车的运动速度瞬心应该在两后轮轴线上。

选择固定在车体中心的坐标系XOY，如图1所示。

图1 车体固定坐标2 轮椅运动学分析电动轮椅采用轮毂电机驱动方式，左右两轮毂电机运动速度一致时，电动轮椅做直线运动，当左右两轮毂电机运动速度不一致时，电动轮椅可实现转弯。

所以，电动轮椅位姿描述可定义为载体后轮轴线中心o点的位姿描述，即基于载体载体后轮轴线中心o点进行运动学建模。

假定轮毂电机相对于地面不发生摩擦滑动，即轮毂电机上与地面接触部分的瞬时速度为零，则爬楼梯电动轮椅轮轴中心o相对于地面的速度就等于驱动轮边缘的线速度。

因此有如下行驶及转弯公式成立。

左右轮毂电机的线速度为：由之前条件可知车体的直行速度与转弯角速度由左右两轮毂电机速度合成，其关系式为：式中r为轮毂电机外圆半径；vl和vr为爬楼梯电动轮椅左侧和右侧轮毂电机的线速度；ωl和ωr为爬楼梯电动轮椅左侧和右侧轮毂电机的角速度；d为左右轮毂电机中心线之间的距离；v和ω分别为爬楼梯电动轮椅轮轴中心o线速度、角速度。

一种全方向电动轮椅的系统分析与仿真

和全方向运动这些基本的运动环节，根据性能要求，出了控制方案，提并对其进行计算机仿真试验，证了控制方案的可行性。验
关键词电动轮椅
中图法分类号Ｔ３１９Ｐ９．；
文献标志码
Ａ
提出一种新型的全方向电动轮椅，用六轮结采构，中电动轮椅底部的四个角分别安装被驱动轮，其而轮椅底部中心配置具有回转轴的两个驱动轮，回
．Ｏ０９ｋｍ）：０５（Ｓｒｄ，＝．，＝．１（ｇ・，．７ｖ・／ａ）０
５（・／，＝．６ｎ）＝（・，＝１７ＮｍＡ）Ｒ０２（，３Ｎｍ）
（・。图３为直线运动系统控制用ＳＭＵＩＫＮｍ）ＩＬＮ
２系统的动力学分析
轮体的动能
Ｔ＿＋１』＝１＝＿ｍ抛，
图１轮体运动原理图
￣２＋）￣ｖ：２（ｍ（２ｄｒ）ｒｖ＋２（２１２）
忽略四个支撑轮的动能，驱动轮的动能分别如下两
１系统运动学分析
拉氏变换可得其方块图：
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图２电机控制模型图
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站立式电动轮椅机构设计及运动学仿真

站立式电动轮椅机构设计及运动学仿真摘要：很多身体有残疾的人下肢活动不便，日常生活中需要利用轮椅进行基本生活。

但是传统轮椅存在很大弊端，残障人士长期坐轮椅会造成下肢肌肉松弛，并对下肢静脉造成很大影响。

一些长时间久坐的残障人士由于下肢血液供应不畅，导致下肢肿大，同时对脊柱造成影响。

为了解决这一问题，需要对轮椅进行改良，使用站立式电动轮椅代替传统轮椅就是一个很好的方案。

文章围绕站立式电动轮椅设计问题，以及运动学仿真问题进行简要分析。

关键词：电动轮椅；运动仿真；结构设计引言站立式电动轮椅的出现，有效解决了下肢行动不便人员由于久坐而产生的各种问题。

如何对站立式电动轮椅进行优化，已经成为电动轮椅行业的一个发展热点。

就目前轮椅制造行业发展情况来看，大部分电动轮椅的科技含量较低，仅仅是对传统手动轮椅进行简单的电气改造，在轮椅下方安装动力装置以及传动装置，以电瓶作为驱动力移动轮椅。

这种轮椅无论是在安全性还是功能性方面均存在一定问题，因此相关研究人员需要对电动轮椅进行智能化升级，并通过运动仿真研究提高站立式电动轮椅的舒适性以及安全性。

一、电动轮椅结构设计就目前该领域技术发展情况来看，一种普遍被接受的站立式电动轮椅设计思路是使用四边形连杆，将其与电机进行组合，让轮椅能够实现各种姿势灵活转变。

人们在使用轮椅的时候可以通过手边的控制设备输出指令，电机开始工作并改变四边形连杆形态，进而完成躺姿、坐姿、站姿之间的灵活转变。

实际设计过程中，设计人员尝试使用两台电机对四边形连杆进行控制，通过这种方式让每一台电机都能独立完成姿势转变工作[1]。

此外，利用两台电机配合运作，减少单个电机调整轮椅姿势时的卡顿感，提升站立式电动轮椅的操控性。

电动轮椅主要由8个活动零件以及10个低副组成，自由度F=2，启动一台电机，就能够让电动轮椅形成一个稳态结构。

通过对该结构的分析可以发现，A点、B点、C点位固定点，D点为小轮，其目的是避免轮椅移动时由于过度前倾而摔倒。

基于Inventor的康复轮椅设计与运动学仿真分析

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导向机构、ｘ型连杆机构和町调的康复轩等，左右两侧的康复杆对称布置，朋来提供对患者进行腿部康复训练时的推动力。直线电动推杆动作时，在导向机构的导引作用下，ｘ型连杆机构运动带动阿侧的康复朴做往复直线运动，进而推动患肯双腿进行模拟抬腿和收腿动作，达到腿部康复圳练的目的。为了调整腿部摆动幅度．康复杆上设置柯调节机构，利悄弹性销钉与限位孑Ｌ配合调节康复杆的高度，从而实现不同幅度的腿部康复训练。同时。为了增加人机接触的舒适性和按摩效果，康复套设计为可转动的曲线结构，采用尼龙圆棒、橡胶俩、软垫等具有一定弹性的材料。
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基于Ｉｎｖｅｎｔｏｒ的康复轮椅设计与运动学仿真分析
马帅张良山秦涛
（湖北文理学院机械与汽车工程学院，湖北襄阳４４１０５３）
摘要：针对体弱老年人和残障人士腿部康复训练的需求，本文提出一种具有代步功能和腿部康复训练的康复轮椅采用一个直线驱动原件控制两套康复机构带动双腿进行往复摆动，且摆动幅度可调，适应不同患者在不同康复阶段腿部训练强度的需求．利用Ｉｎｖｅｎｔｏｒ软件进行三维建模设计和运动学仿真分析，仿真结果表明，康复机构设计合理可行，可以用于腿部康复训练。关键词：康复轮椅；康复训练；运动学仿真随行人ｌｊ老龄化Ｅｔ益严重、以及脑卒｝】等导致的偏瘫患者数量的不断增多，大部分体弱老年人和偏瘫患者没有完全丧失行走能力，站能力却严重衰退导致其只能长期卧床或被困于轮椅Ｊ二，长期如此．容易引起疮、尿路感染等并发症的反复发作，导致患者双腿液循环不畅、肌肉萎缩坏死，甚至终身残废，给社会和家庭带来｛）ｃ重的负担Ｉ。ｆ｛前普通电动轮椅已经发展相对成熟，老年人及偏耀患肯ｎ，以借助轮椅代步，但是大多数电动轮椅却没有辅助康复功能．Ｊｉ：不能为老年人和残障患者提供有效的腿部康复训练，肝发典仃腿部埭复训练功能的康复轮椅帮助患者随时随地进行腿部康复训练，仃助于患行下肢运动机能更好的恢复。本文基于人机

坐立卧式护理轮椅的结构设计及运动学仿真分析

坐立卧式护理轮椅的结构设计及运动学仿真分析张帅1尚振东1,2胡志刚1,3付东辽3（1河南科技大学机电工程学院，河南洛阳471003）（2机械装备先进制造河南省协同创新中心，河南洛阳471003）（3河南科技大学医学技术与工程学院，河南洛阳471003）摘要为满足行动不便的老年人和残障患者的护理需求，设计了可辅助站立、辅助躺卧的坐立卧式护理轮椅。

阐述了轮椅机构的设计方案和工作原理，并基于人机工程学原理，采用三维步态分析及运动系统分析了正常人体起立、躺卧过程中各关节的运动轨迹规律。

建立轮椅机构间几何关系，并对机构进行了运动学分析；结合人体测量学数据，确定各构件参数并建立虚拟样机；运用Adams 软件对机构进行了运动仿真，仿真中机构运行平稳。

仿真结果表明，坐立卧式护理轮椅辅助人体坐、立、卧运动符合健康人体运动规律，验证了机构设计的合理性。

关键词护理轮椅机构设计运动分析Adams仿真Structure Design and Kinematics Simulation Analysis of Standingand Lying Nursing WheelchairZhang Shuai1Shang Zhendong1,2Hu Zhigang1,3Fu Dongliao3（1School of Mechanical and Electrical Engineering，Henan University of Science and Technology，Luoyang471003，China）（2Henan Collaborative Innovation Center for Advanced Manufacturing of Mechanical Equipment，Luoyang471003，China）（3School of Medical Technology and Engineering，Henan University of Science and Technology，Luoyang471003，China）Abstract In order to meet the nursing needs of the elderly and disabled patients with mobility difficul⁃ties，a standing and lying nursing wheelchair that can assist standing and assisting lying is designed.The design scheme and working principle of the wheelchair mechanism are expounded.Based on the principle of ergonom⁃ics，three-dimensional gait analysis and motion system are used to analyze the movement trajectory of normal joints during the process of standing up and lying down.The geometric relationship between wheelchair mecha⁃nisms is established，and the kinematics analysis of the mechanism carried bining the anthropometric data，the parameters of each component are determined and a virtual prototype is established.By using the Ad⁃ams software，the motion simulation of the mechanism is carried out，the mechanism runs smoothly in the simu⁃lation.The simulation results show that the sitting，standing and lying nursing wheelchair assists the human body to sit，stand，and lie down in accordance with the laws of healthy human movement，which verifies the ra⁃tionality of the mechanism design.Key words Nursing wheelchair Mechanism design Kinematic analysis Adams simulation0引言目前，我国社会老龄化程度正在不断加深。

可躺可立式电动轮椅结构设计与运动学仿真

可躺可立式电动轮椅结构设计与运动学仿真
顾余辉;简卓;喻洪流
【期刊名称】《中国康复医学杂志》
【年(卷),期】2012(027)012
【摘要】目的:为老年人以及下肢功能障碍的残疾人提供一种合适的代步工具.方法:提出了一种可躺可立式电动轮椅结构设计的方案,分析其工作原理,并建立了数学模型.根据人机工程学中的人体结构测量数据及轮椅结构几何关系,设计了轮椅关键部位的尺寸参数.运用Solidworks 2010对轮椅结构进行了运动学仿真.结果:获得运动过程中关键部件的角度曲线以及各铰链点的位移曲线.结论:该结构设计合理,方案可行.
【总页数】4页(P1129-1132)
【作者】顾余辉;简卓;喻洪流
【作者单位】上海理工大学生物力学与康复工程研究所,上海,200093;上海理工大学生物力学与康复工程研究所,上海,200093;上海理工大学生物力学与康复工程研究所,上海,200093
【正文语种】中文
【中图分类】R496
【相关文献】
1.一种轮椅式下肢助行机器人的设计及运动学仿真分析 [J], 白大鹏;张立勋;于彦春
2.基于Inventor的康复轮椅设计与运动学仿真分析 [J], 马帅;张良山;秦涛
3.一种电动轮椅运动学建模分析 [J], 翟洪岩;孟祥雨
4.坐立卧式护理轮椅的结构设计及运动学仿真分析 [J], 张帅;尚振东;胡志刚;付东辽
5.可站立式电动轮椅机构设计及运动学仿真 [J], 任怡;张峻霞;薛强;胡军
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立卧两用电动轮椅车的设计

立卧两用电动轮椅车的设计
任怡;张峻霞;张建国;胡军
【期刊名称】《天津科技大学学报》
【年(卷),期】2009(024)001
【摘要】在研究坐姿对身体产生的不利影响的基础上,突破传统轮椅的功能和结构,提出了一种可实现站立及仰卧姿态的电动轮椅车的设计方案,阐明了轮椅机构的工作原理,并对站立机构进行了运动分析.在UG/Motion Simulation模块中建立了轮椅虚拟样机,并进行了运动仿真,结果验证了轮椅机构的合理性.
【总页数】4页(P47-50)
【作者】任怡;张峻霞;张建国;胡军
【作者单位】天津科技大学机械工程学院,天津300222;天津科技大学机械工程学院,天津300222;天津科技大学机械工程学院,天津300222;天津科技大学机械工程学院,天津300222
【正文语种】中文
【中图分类】TH112
【相关文献】
1.3-RPS并联机构实现立、卧两用的合理设计 [J], 彭中波;杜子学;黄玉美;高峰;张永贵;程祥
2.一种新型可卧立电动轮椅的研制与设计 [J], 刘云;王艾伦
3.立卧两用凸轮式换刀机械手的设计 [J], 贺炜;李剑玲;丁毅;李体仁;夏田
4.关于立卧两用换刀机械手的设计 [J], 夏粉玲;贺炜;李体仁;刘俊生;李剑玲
5.立卧两用加工中心坐标自动计算及主轴头自动分度方法 [J], 凌忠波
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