多功能自助轮椅设计的研究
新型多功能助老旋转爬楼轮椅设计
Value Engineering0引言随着中国经济快速的发展，所有中国公民生活质量也逐渐提高，中国老年化现状是老年化越来越严重，而这些老年人的子女都在忙碌自己事业很少陪伴在自己父母的身边，可想而知，当人到达一定年龄的时候不管在生活方面还是在行走方面都会带来一定困扰，根据国家2019年老龄化人口报告显示：其中孤寡老人占非常大的比重，所以我们设计一种能方便孤寡老人智能轮椅，目的是让所有独自生活的老人能照顾好自己，减少子女对他们的担心。
1市场分析由于老年人和残疾人数量明显增加给经济，社会的发展带来了巨大的影响，医疗、护理、社会服务等方面需求压力越来越大，从而推进了助老助残机械的发展。
在爬楼梯轮椅的研究方面，国外开始的比较早。
近几十年来国外的高校以及相关的科研机构提出了许多不同爬楼梯轮椅的方案，目前部分方案已经实现了产品化，在生活中得到了应用，相比而言，国内对于爬楼梯轮椅的研究基础比较落后、起步晚，随着近些年来国内高校和企业的深入研究，虽然已经有了一定的成果，但是在技术上还是不成熟，没能实现爬梯轮椅的产品化，现阶段能够看到的爬楼梯轮椅产品几乎都是从国外进口的状况。
针对国内外现有较成熟的爬楼梯轮椅的原理，我们可以把它们分为：腿足式爬校惊轮椅、行星轮式爬棱梯轮椅、履带式爬楼梯轮椅、复合式爬楼梯轮椅以及其它爬楼梯装置，以上各种爬楼梯轮椅在实现爬楼梯方面都有各自的优势，但同时也有相应的局限。
2设计方案2.1工作原理该轮椅主要具备座位旋转与爬楼功能。
正常运行时，保持如图1姿态，三角轮后驱，转向轮前驱。
当遇到楼梯的，启动座椅旋转按钮，座椅旋转180°，此时三角轮变为前驱，开始攀爬台阶，爬楼梯台阶过程中，三个轮子交替攀爬，若攀爬过程中动力不足，三角轮启动制动装置，停止攀爬，保证老人安全。
此外增加紧急救助功能，当老人遇到紧急情况，可以通过手动折叠转换为可推动担架姿态，方便医护人员操作。
2.2机械系统设计2.2.1三角轮机械结构设计三角轮轮毂平面图如图1所示，当轮椅攀爬台阶或者平地行走时，由电机提供动力通过锥齿轮把动力传送到传送杆，然后传送杆带动中心齿轮1，中心齿轮1再带动齿轮2、3、4实现三角轮的运转。
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。
多功能智能轮椅的设计
国内外现状
Status quo at home and abroad
履带式爬楼轮椅
出现较早，原理简单，类似于履带 装甲车或坦克，其传动机构采用履 带式的传动结构，结构稳定，传动 效率高，不仅能够在平地上行驶， 而且能够连续爬楼梯。
步进式爬楼轮椅
执行机构多由铰链杆件机构组成， 其特点在于具有两套支撑机构，两 套支撑装置交替支撑，重复此过程 来实现爬楼目的。价格昂贵，操控 复杂，市面不多见。
轮椅总体方案设计
• 轮椅结构的设计 • 轮椅传动方案的设
计 • 传动机构尺寸的确
定 • 驱动机构的确定 • 总体尺寸的确定
电机驱动方案设计
• 驱动功率的计算 • 驱动电机的确定 • 减速器的选用 • 蓄电池的选用
重要零部件的设计 与校核
• 齿轮的设计计算与 校核
• 轴的设计计算与校 核
• 轴承的选用与校核 • 键的选用与校核 • 轮椅其它部件的设
研究背景 Research Background
随着人口老龄化程度的加重以及伤残人士的增加，使得轮椅成为他们日常出行所必须的代步工具。一直以来， 人们似乎都忽视了高龄人群以及下肢残障人士的日常出行问题，一些高龄化老人以及残障人士被困在家中引发 的事故也时有发生。日常出行不便的他们与社会的交流沟通少，日常出行需要他人的看护，也给他人带来了负 担[1-2]。然而我国目前市面上流通的轮椅多为手动平地轮椅，这类轮椅要求适用人群日常出行必须有人力辅助， 且仅限于在路况平坦的道路上通行，基本没有翻越路障以及爬楼梯的能力。而目前我国的经济快速发展，为了 保障人均住房面积，现有的房屋建筑多为高层建筑，这使得这类人群在日常出行过程中必然会面临上下楼梯的 情况，这在很大程度上限制了他们的外出，从而减少了与外界社会交流沟通的机会。 为了改善老年人以及残障 人士的日常出行，解决他们日常出行的困难，加强他们与外界的交流沟通，这就需要我们应当设计一种功能更 加强大、自由度更高的轮椅作为代步工具。
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。
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。
浅谈智能轮椅的研究设计
浅谈智能轮椅的研究设计中国即将步入老年化社会，可与预见未来几十年，随着老龄化的加深，同时由独生子女政策的影响，子女们必将不能看护需要照顾的老人。
由于受到人力与资源的限制，一种更高效更便捷的智能轮椅有待开发。
本着为有所需要的老人，病人提供更好地服务，文章讨论如何开发出更智能、更便捷的智能轮椅。
在当前的市场分析中，研究了结合当下物联网技术方案，将轮椅使用状态进行时时管理，进行更人性化的功能实现。
标签：智能轮椅；物联网；人性化；远程监管1 概述目前美、德、日、法、加以及中国等国家对智能轮椅进行了研究，使智能轮椅具有记忆地图，智能避障，自动行走，爬楼地，与用户交互等多种功能。
鉴于此，研究了一种基于物联网接入，芯片智能控制的智能轮椅，并对控制系统进行模块化设计，有利于智能轮椅的功能扩展和升级。
本文介绍了在基于单片机作为核心控制，集成了陀螺仪，WIFI网络模块，温度感应，心律感应器和液晶显示模块。
方便易用，操作简便，用户显示界面友好，总体造价相对便宜划算。
2 智能轮椅特性优势在本次研究设计进行前，在对当下市场流行的智能轮椅进行了深入的调查和分析，得出以下的结论：智能轮椅要实现实现智能轮椅的人文实用性，科学先进性。
2.1 人文实用性智能轮椅要考虑到老年人，或是先天后天残肢者的健康等情况，实现科学性的人机交互。
实现他人遥控控制，自身独立控制行走和自动识别控制三种模式，其中模式的切换简单。
在使用过程中，满日常的行走外，还能实现轮椅-躺椅切换，在使用者休息时型变为躺椅。
通过自动控制模式，在设定的路线实现自由行走，满足如使用者如厕、吃药、就餐、睡觉等固定地点自动寻路。
2.2 科学先进性在当下兴起的物联网技术革命中，机-物的信息交互能夠实现信息节点的快速反应控制管理。
智能轮椅的核心处理器为单片机，在接入外置模块，如心律监控感应，温度感应，可实现对使用者的心率进行实时监控，为可能出现的情况采取数据，对使用者的身体健康状况负责；WIFI模块可实现智能设备接入控制，如使用者不方便对轮椅进行操控时，可由他人进行遥控控制；另接入红外超声模块，对障碍物进行避障和行进速率等功能控制，设置过程中对异常的障碍进行鸣笛提示，降低进行速率并对当前线路进行再规划。
新型多功能电动轮椅的研究和CAD设计
电 动 轮 椅 的蓄 电池 是 与一 般 蓄 电池 不 同 ，它 是 以 较 长或以大电流放 电 （ 于启动 、加 用 速或爬 坡 ） 。轮椅对 电池的基本 要求可 以归纳为 以下几点 ：高
能量 密度 ；高 功率 密度 ；较长 的循环 寿命 ；较好 的充 放 电性 能 ：价格较低 ；使用维护方便等等 Ｅ。综上 所述 ，将 采用 目前 ６ －
展都经历 了南重型到轻型 、单一功能到 多功能 、手动到 电动的
２ 材 料 与方 法
２１ 新 型 多 功能 电动 轮 椅 现 状 与 发 展 趋 势 ．
阶段 ，轮椅行业 开始 向现代高科技方向进发。
现在市场上轮椅的品牌也越来越 多 ，从 国外著名 的珠 穆琅
目前市 场上 的普 通轮椅结构大致相同 ，分为手动轮椅 和电 玛 ＆Ｊ ｎ ｇ Ｅ＆Ｊ ｅ ｉ ｓ（ ｎｎ ）到国内正在崛起的互邦 、 鱼跃等．众多 动 轮椅 两种 。如 图 １ 所示 。手动轮椅多用手轮 圈驱动 ，电动轮 大 品牌轮椅都开 始抢 占 市场 。随着 机器 人控制技术 的发展 ，移 椅 抛 南直流 电机带减速箱驱动 ，摇柄控制 。电动轮椅 与传统手 动机 器人 的技术 大量应用 于轮椅 ，智 能轮椅有更 好的交互 性 ０
【 ｓｒ ｃ】 Ｔｏｓ ｌｅｔｅｐｏ ｌｍｓａ ｄｐｏ ｉｅｃｏ ｅｆｎ ｔ ｎ ｗｅｄ ｓ ｎ ｄ ａｎ ｗ ｌ— ｎ ｔ ｎｅｅ ｔ ｃｗｈ ｅｃ ａｒｆｒｃ ｎ ｅ ｉｎ Ａｂ ｔａ ｔ ｏｖ ｈ ｒｂｅ ｎ ｒ ｖｄ ｌｓ ｕ ｃｉ ， ｅｉ ｅ ｅ ｍｕｔ ｆ ｃｉ ｌｃｒ ｅ ｌｈ ｉ ｏ ｏ ｖ ｎｅ ｔ ｏ ｇ ｉ ｕ ｏ ｉ
、
动 轮椅 相 比 起 来 ，具 有 其 独 特 的优 势 ， 只要 给 电动 轮 椅 蓄 电池 适应 性 和 自主性 。 目前我 国的 电动轮椅 技术 已经算 是 相对 成 充 好 电 ，就 能 随 心所 欲 地 使 用 电动 轮 椅 电动 轮 椅 往 往 是 在 经 熟 ，凶此我 国的轮椅市场也是充满 了各种各样 的厂家 而各 个
多功能智能轮椅设计-运动控制系统的设计与实现
多功能智能轮椅设计-运动控制系统的设计与实现多功能智能轮椅设计-运动控制系统的设计与实现v>多功能智能轮椅设计—运动控制系统的设计与实现多功能智能轮椅设计-运动控制系统的设计与实现摘要在现如今智能化高速发展的时代，智能、科技已然成为时代的主题之一，智能产品也被越来越多运用到各行业中。
而正是由于不断发展的科技，人们也越来越追求高智能化的产品。
基于为残障人士与老年人服务，本着操作简单，方便使用者的观念，这次的设计在现有轮椅的基础上优化了轮椅原有的设计，实现了轮椅的自主导航以及避障的功能，极大的方便了使用者的使用，同时也解决了这些人中大多数人都由于出行问题而无法体验到生活的乐趣，领略祖国美好河山的问题。
本设计采用 arduino 单片机 MEGA2560 作为控制的核心，通过摇杆模块、电机驱动模块、推杆模块、继电器模块等，实现了电机的正反转以及调速，同时利用电机的正反转实现轮椅整体的行进方向，以及对推杆电机的控制进而实现轮椅背部与脚架的角度控制，最终实现可让使用者根据自己需求选择自己舒服的角度。
全文讲述了个人设计智能轮椅的软件方案与硬件的电路设计控制实现的全部过程，包含各元器件选择、电气原理图设计、程序编写，硬件调试以及控制实现过程心得体会等。
关键词：智能轮椅；arduino 单片机；程序设计；Multi-functional intelligent wheelchair design - design and implementation of motion control system Abstract In today＇s era of rapid development of intelligence, intelligence, technology has become one of the themes of The Times, intelligent products have been increasingly used in various industries. And just because of the constant development of science and technology, people are also more and more in pursuit of high intelligent products. Based on the service for the disabled and the elderly, in line with simple operation, convenient user＇s concept, Based on the original design, the existing wheelchair was optimized, realized the wheelchair autonomous navigation and obstacle avoidance function, greatly convenient for the user＇s use, but also solved the problems of most of these people are due to travel to experience the fun of the life, appreciate the problem of the motherland beautiful country side. This design makes the arduino microcontroller MEGA2560 as control core,through the rocker arm module, motor driver module, a push rod module, relay module, realize the positive &negative and speed of the motor, at the same time using of the motor and reversing the wheelchair overall direction, and the push rod motor to realize the control of the wheelchair back and legs Angle control, finally realize can make users according to their own needs to choose their own comfortable angle. This paper describes the entire process of personal design of intelligent wheelchair software scheme and hardware circuit designand control, including the selection of components, electrical schematic design, programming, hardware debugging and control of the realization process experience. .Keywords: Intelligent wheelchair; Arduino microcontroller; Program design; 目录 1 绪论 1 1.1 研究的意义1 1.2 现今智能轮椅研究的现状 1 1.3 研究的基本思路与设计方案 2 2 安全性能要求以及电气控制原理 4 2.1 轮椅设计安全性能要求 4 2.2 智能轮椅的电气控制设计原理 5 3 硬件设计 8 3.1 直流电机模块 8 3.2 继电器模块 13 3.3 推杆电机模块 16 3.4 摇杆模块 18 4 软件设计 21 4.1 程序流程图 21 4.2 继电器模块程序设计 22 4.3 摇杆程序设计 23 4.4 直流电机控制程序设计 24 4.5推杆程序设计 28 5 软硬件的联合调试及效果验证 31 5.1 软硬件的联合调试31 5.2 软硬件的效果验证 33 6 结论与展望 37 参考文献 38 致谢 39 附录 40 附录 1 40 附录 2 41 附录 3 44 1 绪论 1.1 研究的意义智能轮椅的产生，是为了服务与行动不便的老年人和残障人士这一类群体。
多功能智能轮椅设计-结构外观设计与运动仿真 定稿
多功能智能轮椅设计—结构外观设计与运动仿真学院：工业自动化学院专业：机械电子工程姓名：何梓浩学号： 160404102530指导老师：文豪职称：讲师中国·珠海二○二○年五月北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计《多功能智能轮椅设计—结构外观设计与运动仿真》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。
本人签名：日期：年月日北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计多功能智能轮椅设计—结构外观设计与运动仿真摘要在人口老龄化日趋严重、意外事故和自然灾害多发的时代，行动不便和肢体残障人士日益增多。
轮椅成为了这部分人群日常生活的一部分，相比市面上的普通轮椅而言，使用者更加倾向于使用多功能智能轮椅。
为帮助这部分需求群体提高生活质量，有必要研究一款价格相对低廉、姿态可调、具备室内导航、利用操纵杆实现自主移动等多功能的智能轮椅。
本文主要对多功能智能轮椅结构外观设计与运动仿真进行研究。
首先根据人机工程学的相关知识对轮椅的尺寸进行选定，然后利用Pro/E对轮椅进行三维建模并检验各零部件之间是否存在干涉，接着通过ANSYS Workbench的有限元分析检验模型设计的合理性，并使用Pro/E对轮椅的机构进行运动仿真，最后通过Keyshot对轮椅模型进行外观渲染，最终为多功能智能轮椅的运动控制系统和功能模块搭建出一个可移动并且能实现相关功能的平台。
关键词：多功能；智能轮椅；结构设计；静力学分析；运动仿真北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计Multifunctional intelligent wheelchair design-structural design andmotion simulationAbstractIn an age of increasing population aging, frequent accidents and natural disasters, people with limited mobility and physical disabilities are increasing. Wheelchairs have become part of the daily life of this group of people. Compared with ordinary wheelchairs on the market, users are more inclined to use multi-functional smart wheelchairs. In order to help this part of the demand group improve the quality of life, it is necessary to research a multi-functional smart wheelchair with relatively low price, adjustable posture, indoor navigation, and autonomous movement using a joystick.This article mainly studies the structural design and motion simulation of the multifunctional intelligent wheelchair.First, select the size of the wheelchair based on the relevant knowledge of ergonomics, then use Pro / E to three-dimensionally model the wheelchair and check whether there is interference between the parts, and then verify the model design through the finite element analysis of ANSYS Workbench The rationality of the use of Pro / E to simulate the motion of the wheelchair mechanism, and finally render the appearance of the wheelchair model through Keyshot, and finally build a movable and able to achieve the relevant functions for the motion control system and function module of the multifunctional intelligent wheelchair Platform.Keywords: multifunctional; intelligent wheelchair; structural design; static analysis; motion simulation北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计目录1 绪论 (1)1.1选题背景与目的 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.3本文设计内容 (3)2 多功能智能轮椅总体尺寸设计方案 (5)2.1人机工程学在多功能智能轮椅中的应用 (5)2.2人体测量数据在多功能智能轮椅中的应用 (6)2.3轮椅总体尺寸选取 (7)3 轮椅结构设计 (10)3.1元器件选型和机构设计 (10)3.2P RO/E环境下多功能智能轮椅的零件建模 (13)3.3P RO/E环境下多功能智能轮椅的虚拟装配 (16)3.4轮椅爬坡能力的计算 (17)4 材质选定与有限元分析 (19)4.1部分零部件的材质选定 (19)4.2ANSYS W ORKBENCH软件介绍 (20)4.3轮椅关键部件有限元静力学分析 (21)5 运动仿真与最终效果 (27)5.1轮椅机构的机构运动分析模块选定 (27)5.2轮椅机构运动仿真 (27)5.3基于K EYSHOT的外观渲染 (30)5.4小组作品的最终效果 (31)6 总结与展望 (34)参考文献 (35)致谢 (36)附录 (37)附录一多功能智能轮椅装配图 (37)附录二底盘零件图 (37)附录三渲染效果图 (38)附录四3D打印实物图 (38)北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1 绪论1.1选题背景与目的近年来老龄人口比重日益上升，联合国发布的报道称，世界总人口中老年人的数量占比将在21世纪超过五分之一。
一种多功能智能轮椅的控制系统设计
关键词
下肢康复训练 ； 智能家居 ； 语音识别 ； 多功能智能轮椅
文献标 识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ １ １ ２ ４ ２ （ ２ ０ １ ６ ） 一 １ １ － １ ２ ４ ６ — ０ ０ ４
目（ １ ５ Ｄｚ １ ９ ４ １ ９ ０ ２ ）
１ 上海理工大学 医疗器械与食品学院康复工程与技术研究所 ， 上海康复器械工程技术研究 中心 ， ２ ０ ０ ０ ９ ３ ；２ 通讯作者
作者简介 ： 胡杰 ， 男， 硕士研究生 ；收稿 日 期： ２ ０ １ ５ — ０ ７ — ０ ２
】 ２ ４ ６ ＷＷＷ． ｒ ｅ ｈ ａ ｂ ｉ ． Ｃ Ｏ ｍ ． ｃ ｒ ｔ
Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｒ ｅ ｈ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍｅ ｄ ｉ ｃ ｉ ｎ ｅ ，Ｎ ｏ ｖ ．２ ０ １ ６ ， Ｖ ｏ １ ． ３ １ ，Ｎ ｏ ． １ １
・
康复 工程 ・
一
种多功能智能轮椅 的控制 系统设 计
通 电动轮椅基本的代步行驶功能 ； ②接收控制指令精确地控
Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ ・ １ ２ ４ ２ ． ２ ０ ｌ ６ ． １ １ ． ０ １ ４
＋ 基金项 目： 上海市产学研医项 目资助 （ １ ２ Ｄ Ｚ １ ９ ４ １ ０ ０ ３ ；１ ２ Ｄ Ｚ １ ９ ４ １ ０ ０ ４ ） ； 上海工程技术研究中心项 目资助（ １ ５ Ｄ Ｚ ２ ２ ５ １ ７ ０ ０ ） ； 上海科委 产学研 医项
爬楼自行轮椅设计论文
毕业设计（论文）题目：爬楼自行轮椅设计学院：专业名称：机械设计制造及其自动化班级学号：学生姓名：指导教师：二 0 二四年五月目录目录 (2)1 前言 (3)1.1 课题研究原因和意义 (3)1.1.1 课题研究的原因 (3)1.1.2 课题研究的意义 (3)1.2 目前国内外研究状况.................................................................................... 错误!未定义书签。
1.2.1 履带式................................................................................................ 错误!未定义书签。
1.2.2轮组式................................................................................................ 错误!未定义书签。
1.2.3 腿式.................................................................................................... 错误!未定义书签。
1.2.4 复合式................................................................................................ 错误!未定义书签。
1.3 目前研究中所存在问题................................................................................ 错误!未定义书签。
2 总体方案设计.............................................................................................................. 错误!未定义书签。
多功能自动轮椅的设计开题报告
本科生毕业设计（论文）开题报告
[8][M].八版.北京：高等教育出版社，2006.
[9]李锋.一种新型的多功能轮椅床的设计及仿真.[D].硕士论文．2013.
[10]A. Garg, R. Smith, D. Hill, P.J. Longhurst, S.J.T. Pollard, N.J. Simms.[J]Waste Management, Volume 29, Issue 8, August 2009, Pages 2289-2297.
（2）搜集各类相关资料，确定机构，进行原理设计。
（3）绘制三维模型图，装配进行仿真，并逐步完善，出二维工程图。
（4）编写论文、修改，咨询老师并定稿，完成设计说明书。
主要参考文献：
[1][D]．硕士论文．华南理工大学，2009
[2][D]．硕士论文．华南理工大学，2010.
[3]日媒：中国崛起的最大挑战是自己.
我国在多功能轮椅的研究方面正处在于一个初级阶段，和国外的研究相比较，在机构的复杂程度和灵活程度以及市场竞争力方面都存在一定的距离，因此，有必要进行更多的研究与开发。
3．研究意义：
，且每年以近800万的速度增加，中国政府的最新数据显示，21世纪头10年的年均人口增长率为0.57%，低于上世纪最后10年一直保持的1.07%的年增长率，因此中国人口正在进入老龄化[3][4]。根据《北京晨报》报道，目前我国各类残疾人口总数高达8296万人，占全国总人口数的6.34%。其中肢体残疾2412万人，占总残疾人口的29.07%[5]。因此，轮椅的研究市场背景很有发展前景，但目前，市面上的轮椅，比如说电动轮椅、折叠轮椅、手动平躺轮椅，其实现功能都比较单一。所以研究一款具有多功能电动的自动轮椅具有非常大的意义。
多功能轮椅毕业设计的主要方法
多功能轮椅毕业设计的主要方法
在设计多功能轮椅时，可以考虑以下主要方法：
1. 用户需求分析：首先，进行用户需求分析，了解用户对轮椅的具体需求和使用场景，如老年人、残疾人、运动员等不同用户群体的需求。
这有助于确定多功能轮椅的设计方向和功能特点。
2. 方案设计：根据用户需求，制定设计方案，包括轮椅的整体结构、尺寸、材料、颜色等方面的设计。
在方案设计阶段，需要综合考虑功能、安全性、舒适性和易用性等方面。
3. 功能设计：多功能轮椅的核心在于其多功能性。
根据用户需求，可以设计不同的功能模块，如电动驱动、手动助力、按摩、储物、座椅升降等。
在设计功能模块时，需要考虑到模块的实用性、易用性和安全性。
4. 结构设计：轮椅的机构设计是实现其功能的基础。
需要合理设计轮椅的框架结构、传动机构、座椅结构等，以确保轮椅的稳定性和舒适性。
同时，还需要考虑到轮椅的折叠收纳和便于搬运的需求。
5. 材料选择：根据设计方案和功能需求，选择合适的材料，如金属、塑料、皮革等。
材料的选择应考虑到强度、重量、耐久性、舒适性和美观性等因素。
6. 制作与测试：根据设计方案和选定的材料，进行轮椅的制作。
制作完成后，需要进行各项性能测试和用户体验测试，以确保轮椅的质量和满足用户需求。
7. 优化改进：根据测试结果和用户反馈，对设计方案和功能模块进行优化改进，以提高轮椅的性能和用户体验。
总之，多功能轮椅的毕业设计需要综合考虑多个方面，包括用户需求、方案设计、功能设计、结构设计、材料选择、制作与测试以及优化改进等。
这些方法有助于完成一款符合用户需求的多功能轮椅。
轮椅设计可行性研究报告
轮椅设计可行性研究报告一、研究方法我们首先进行了文献综述，了解了当前市场上轮椅的设计及制造情况，以及残疾人士的需求和使用情况。
然后我们进行了一系列的访谈和问卷调查，收集了残疾人士对轮椅的需求及建议。
接着我们与专业的工程师进行了讨论，确定了我们的研究方向。
最后，我们设计制造了几款不同类型的轮椅原型，并组织了一系列的实验测试，以评估它们的性能和可行性。
二、研究结果通过我们的研究，我们得出了以下几点结论：1. 不同残疾人士有不同的轮椅需求。
例如，行动不便的老年人需要一个稳定舒适的座椅，而手部功能受限的残疾人士需要一个易于操作的控制系统。
2. 现有的轮椅设计存在一些问题。
例如，一些轮椅的座椅设计不符合人体工学，导致使用者长时间坐着容易产生不适。
3. 我们设计制造的几款轮椅原型得到了残疾人士的积极反馈。
他们认为我们的轮椅原型在座椅舒适性、操控性和使用便利性方面都有所改善。
三、研究结论基于我们的研究结果，我们得出了以下几点结论：1. 根据不同残疾人士的需求设计多样化的轮椅是可行的。
通过与残疾人士的深入沟通和调研，我们可以更好地了解他们的需求，并设计出更贴近实际需求的产品。
2. 座椅舒适性、操控性和使用便利性是轮椅设计中需要重点考虑的问题。
通过在这些方面进行改进，我们可以大大提高轮椅的适用性和用户体验。
3. 我们的轮椅原型在实验测试中表现出良好的性能和可行性。
在今后的设计制造过程中，我们可以在此基础上进一步优化产品，使其符合各类残疾人士的需求。
四、未来展望在未来，我们将继续深入研究轮椅设计，并不断改进我们的产品。
我们计划与残疾人士及其家庭成员保持密切联系，听取他们的意见和建议，以确保我们的产品能够真正满足他们的需求。
我们还将寻求与行业内的专业人士合作，共同推动轮椅设计的发展，为残疾人士提供更好的移动解决方案。
总之，我们的研究表明，设计多样化的轮椅是完全可行的，而且有望带来巨大的社会效益。
我们将继续努力，为残疾人士提供更好的移动设备，让他们能够更好地融入社会，享受生活。
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。
基于UWB的自动跟随轮椅车研究设计
基于UWB的自动跟随轮椅车研究设计##一、研究背景
随着物联网、智能家居等领域的快速发展，出行服务也逐渐得到了人们的重视。
而残疾人在出行过程中面临的困难被称为“轮椅之旅”，他们必须在出行中不断求助，甚至无法进行轮椅自主出行。
因此，自动跟随轮椅车的研发被越来越多的人关注。
##二、研究方法
（1）超宽带技术的优势：高精度
UWB是一种新兴的定位技术，它能够提供更高的定位精度，极大地增强了现有的定位准确性。
其核心原理是通过发射低功率微型脉冲信号来测量时延，从而计算目标物体的距离。
因此，UWB技术在识别距离上具有较高精度，对目标物体的实时定位更为准确。
（2）定位等算法的改进
为了实现自动跟随轮椅车，我们实验室改进了现有的定位算法。
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元器 件 、液 压 控 制 电路 等部 分 ；控 制机 构部 分 由 各 种 电气 元 气 件 和 控 制 线 路组 成 ；滚 轮 机 构 部 分 由滚 轮 、滚 轮 支 撑 轴 、滚 轮 支 撑 座 组 成 ；遥 控 器 为 多功能 自助轮 椅 的远程控 制设 备 。
座 椅 机 构 部分 实现 对 人 体 的支 撑 功 能 ，人 可
以通 过操 纵 控 制 机 构 的 摇 杆 和按 钮 或 遥 控 器 控 制 转 向机 构 部 分 实现 自助 轮 椅 的 灵 活 转 向 ，以此 来 实 现 轮 椅 的 转 向功 能 ，同 时还 可 以通 过 操 纵 控 制 机 构 的摇 杆 和 按钮 或 遥 控 控 制 驱 动 部 分 的 自动 前 进 和 后退 ，并 可 以进 行 平 地 驱 动模 式 和 上下 楼 梯 模式 的相 互 转换 ，以实 现 自助 轮椅 的 自动 化 功能 ；
的 轮 椅 虽 然 给 残 疾 人 士 带
来 了 很 大 程 度 的 方 便 ，但
是 很 多 现 实 生 活 的 实 际 问
题 也 同 样 的 摆 在 了 他 们 的 面 前 ，例 如 不 能 自如 的 上
图 １ 多功 能 自助 轮 椅 结 构功 能 图
下 楼 梯 ，不 能 起 身 拿 高 处 的 物 品 ，需 要 助 手 的辅 助 才 能 坐 上轮 椅 等 等 。到 目前 为 止 ，依 然 没 有 一 个 更 好 的 、更 人 性 化 的、 更 多 功 能 、更 方 便 简 捷 的 自助 式轮 椅 面世 ，针 对 残疾 人士 所 碰 到 的 以上 生 活 的 各 种 各 样 的现 实 困难 ，设 计 一 种 新 型 的多
ｌ
控 制 系统 。
匐 似
３ 转 向机构及 其功 能
转 向机 构 部 分 主 要 由轮 椅 滚轮 部 件 、转 向座
部件 、转 向齿 轮 箱 部 件 、 滚轮 支撑 轴 部 件 、转 向 驱动 电机 等组 成 ，如 图 ３ 示 。首 先 控 制 单 元 通 所
２ 座椅机构及 其功能
Ｉ
匐 化
多功能 自助轮椅设计的研 究
Ｓｔ ｙ ｈｅ ｄｅｓ ｇｎ ｏ ｕｌｉａｎ ｉ ｅｌ ｕｄ ｏｆｔ ｉ ｍ ｔｆ ｃｔｏｎ ｓ ｆｈｅｌ ｈｅ ａｉ ｆ ｐｗ ｅＩ ｃｈ ｒ
胡义华’ ，谌炎辉 。张树林’
ＨＵ ． ｕ ＣＨＥＮ Ｙａ ． ｕ ＺＨＡＮＧ ｈ ．ｎ Ｙｉ ａ ， ｈ ｎｈ ｉ ， Ｓ ｕ ｆ ｉ
图 １所 示 。其 中座 椅 机 构 部 分 包括 轮 椅 底 座 、轮
椅 靠 背 、轮 椅 扶 手 等 ；转 向机 构 包括 前 轮 、转 向 轴 、转 向 电机 、转 向齿 轮 、 电 器 控制 系统 等 ；驱 动 机 构 部 分 包 括 后 轮 、 驱动 轴 、动 力转 换 轴 、动
力 转 换 齿 轮 、皮 带 轮 、驱 动 电 机 、 电器 控 制 系统
摘
（． １ 广西工学院 鹿 山学院 ，柳州 ５ ５ １ ；２ 广西工学院 机械工程系 ，柳州 ５ ５ ０ ） ４６６ ． ４ ０ ６ 要 ：本文主要设计方便残疾人士的一种多功 能自助轮椅。并对轮椅座椅机构部分 、转向机构部分 、
驱动机 构部分 、座椅升降机构部分 、控制机构部分和滚轮机 构部分等结构进行设计 ， 实现 自动 行走、自动上下楼梯 、自动升降轮椅 、遥控 自助轮椅和自动转向等功能 ，大大的提 高了残疾人 士的生活质量，也有效的解放 了劳动力。 关键词 ： 残疾人 ；多功能 ；自助 ；轮椅 中国分类号 ：Ｔ ７９ Ｈ ８ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ － １４ ２ １ ）７ 下） Ｏ ２ ０ ９ ０ （ ０ ２ ０ （ － ｌ － ３ ０ ３ ３
Ｄｏ： ．９ ９ Ｊｉｓ ．０９ ０ ．０ ． （ ）４ ｉ１ ３ ６／ ． ｎ １ ０ － １４ ２ １ ７ 下 ． ２ ０ ｓ ３ ２
Байду номын сангаас
０ 引 言
残 疾 人 士 由 于 身 体 上
的 缺 陷 ， 存 在 着 各 种 各 样 的 不 便 和 苦 恼 ，很 多 残 疾 人 士 都 选 择 了轮 椅 作 为 工 具 出 行 ，但 是 现 在 市 面 上
轮 椅 的 自动 升 降 功 能 ， 以 实现 人 体 的 自动 升 降 ，
从 而极大 的方便 了残 疾人士 的活动范 围。
多 功 能 自助 轮椅 的 电 源通 过 固定 在 轮 椅 上 的 可 充 电式 便 携 蓄 电池 来 提 供 ，同时 还 配 备 有 液 压
等 ；座椅 升 降 机 构 部 分 包 括 液 压 油 缸 、液 压 控 制
过 对 电机 的控 制 驱 动 转 向 齿轮 箱 中 的齿 轮 作 正 反
转 运 动 ，并 通 过 齿 轮 的 换 向 输 出 到 转 向座 ，实 现
转 向座 的左 右 摆 动 从 而 通过 滚 轮 支撑 轴 驱 动 轮 椅
滚 轮 进 行 左 右 摆 动 ，转 向机 构 整 个 部 件 安 装 在 轮
收稿 日期 ：２ １－ ３ ５ ０ ２ ０ －１ 基金项 目：广西科技开发项 目 （ 桂科能０ １６０ ） ；本设计已申报 国家发 明专利 （０ １０ ９ ７ ５０ ８２ ０ ２ ２ １１３ ３ ０ ．） 作者 简介 ：胡义华 （９ ２ １７ 一），男，湖南沅江人 ，硕士 ，研 究方向为模具设计与制造 。 ［３ ］ 第３ 卷 １２ ４ 第７ 期 ２ １— （ ０ ２ ７ 下）
此外 人 还 可 以 通 过控 制 机 构 或 遥 控 器 的 按钮 控 制
１ 多功能 自助轮椅的结构及其功能
多功 能 自助 轮 椅 主 要 由座 椅 机 构 部 分 、转 向 机 构 部 分 、驱 动 机 构 部 分 、座 椅 升 降 机 构 部 分 、 控 制机 构 部 分 、滚 轮机 构 部 分 和遥 控 器 组 成 ，如