智能轮椅开题报告

通过本次设计应达到一下目的 ①在调查研究、消化资料的基础上，设计一台具有爬楼梯能力的轮椅。要求在爬楼梯 时轮椅被充分抬起，连续以相同的幅度上升（下降）直到足以攀登上（下）第二级台 阶，确保椅子的角度不变，确保坐轮椅的人不翻到。 ②在没有楼梯时，具有平地行走能力与转弯能力，并且可以实现水平方向移动。 ③轮椅应具有安全可靠、舒适轻便、价格低廉的特点。 ④总结和巩固在校 4 年所学的知识，使之进一步深化和系统化；
目前Baidu Nhomakorabea市场上爬楼梯轮椅多种多样，种类繁多。但是比较优秀，实用，价格低廉 的爬楼梯轮椅少之又少。目前，最为先进的爬楼轮椅为美国的 iBOT。由美国著名发 明家迪恩·卡门发明的爬山轮椅 iBOT3000 独立机动系统（以下简称 iBOT）是目前为
图 1 美国 iBOT 止世界上最为先进的具有上下楼梯功能的全自动轮椅。其外形如图 1.1 所示。
综上所述，国外在爬楼梯装置方面的研究已经有一百多年的历史了，研究出来的 种类多，有一些已经可以实现市场化，取得了很大的成果。但是，他们研究出来的产 品大多是结构复杂，价格昂贵，有许多产品价格在十几万以上，这对于中国的普通老 百姓来说可望而不可及。国内的研究相对来说比较晚，虽然也诞生了很多专利，但由 于受到体积，重量，稳定性及安全性的限制，还没有产品真正的投入使用。从国内外 爬楼梯装置的特点可以看出，爬楼梯轮椅装置发展至今除了轨道式爬楼梯装之外，大 多数爬楼梯轮椅装置的自主性都不高，仍然需要在旁人的协助下实现上下楼运动。而 且存在许多问题值得深入研究。由此可见，为了解决轮椅使用受限的难题，同时还要 考虑我国的国情，考虑到使用者的经济承受能力，研究一种价格低廉，功能多样的爬 楼轮椅势在必行。
从外表看上去，iBOT 与普通轮椅不大一样；它有 6 个轮子，前面一对为直径 10 厘
米的实心脚轮，后面两对为直径 30 厘米的充气轮胎。iBOT 通过复杂的陀螺仪系统保 持平衡，当轮椅上分布的传感器感受到重心的变化时，它们马上把这些信息传输到位 于座椅下面的控制盒中。控制盒有几个“奔腾Ⅲ”处理器和预先设计好的程序，这些 程序会“命令”轮椅的机械系统进行自我调整，保持平衡。
2.1.1 智能化
智能轮椅要走向实际应用，必须综合应用智能技术，优化控制算法，增强自动规 划和基于传感智能，如实现自然语言控制，视觉平滑控制，以及在恶劣环境下自如行 走等。也可以结合一些新科技如计算机通讯，网络等技术开发适应远程通讯的需要。
2.1.2 人性化
智能化轮椅系统的设计者应该充分考虑到行动不方便人士的要求，从实际情况着 手考虑，设计稳定性好，安全舒适，合理的智能轮椅。例如增强轮椅可以上升的功能， iBOT 就具备这样的功能，以便使用者和正常人对话，以及进行简单的力所能及的活 动。选择透气性好舒适的坐垫，安装报警装置，还可以安装刹车系统，使轮椅操作方 式尽可能简单化。
2.主要参考文献综述 2.1 智能轮椅的发展趋势
爬楼轮椅研究属于机器人研究范围之内，因此应用型智能机器人技术是爬楼梯轮 椅及其智能轮椅所当然是其发展趋势。目前国内外研究了很多面向残疾人及行动不方 便人群的辅助行走机器人，这其中就包括智能轮椅，其功能多样化，基本上满足行动 不方便人群和残疾人的要求。但是，大部分还停留在试验简短或者少数定做，并没有 产业化，市场化。所以，在研究上其发展空间很大，未来的研究将会朝以下几个方向 发展。
随着社会的发展，特别是城市的快速扩张和建设，以及人口老龄化问题越来越严 重和残障者数量的不断增加，对辅助步行工具的需求日益提高。而高楼大厦鳞次栉比， 越来越多的天桥，公园的台阶，小区上下楼等，却越来越困扰着轮椅使用者。轮椅作 为残障者的唯一出行工具，受到了越来越多的制约，传统轮椅已经不能满足多数人的 需求。而随着科技的发展及技术的进步，轮椅，应该被加以改进以适应现代社会的环 境。
智能轮椅开题报告
毕业设计
开题报告
课 题 名 称 智能轮椅的设计（机械部分）
院
系 机电与自动化学院
专 业 班 机电 1201
姓
名 胡天华
评
分
指导教师
李奕
武昌首义学院
武昌首义学院本科生毕业设计开题报告
学生姓名 胡天华 学号 201211 专业 机电 院（系） 机 械 与 指导 0李00奕16 班 职级 称 副12教01 1课.课题题名设称计的自目的动和智意化义能学轮椅教的师设计（机械部分） 授
院 联合国发表报告指出，全世界人口老龄化进程正在加快，今后 50 年内，
60 岁以的人口比例预计将会番一番，由于各种灾难和疾病造成的残障人士也逐年增 加，他们存在不同程度的能力丧失，如行走、视力、动手及语言等[1][2]。为了给老年 人和残障人士提供性能优越的代步工具，帮助他们提高行动自由度及重新融入社会， 目前美国，德国，日本，法国，加拿大，西班牙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，避障，自动行走，与用户交互等功能。智能轮椅是将智能 机器人技术运用于电动轮椅，融合多种领域的研究，包括机器视觉，机器人导航和定 位，模式识别，多传感器融合及用户接口等，设计机械，控制，传感器，人工智能等 技术，也称智能轮椅式移动机器人[3][4]
近十几年，国内外的许多大学.公司和研究机构都对爬楼梯的装置进行了深入的研 究，提出了各种各样的产品或解决方案。总体而言，根据爬升结构的不同，通常采用 三种结构原理[5]一种是采用行星轮机构，他们不仅绕自身的轴旋转还饶一个所有轮的 共同轴线旋转；一种结构是履带轮型爬梯轮椅；一种结构是步进支撑式。现如今，我 国的轮椅产业发展较缓慢，能爬楼梯的多功能轮椅在国内尚无成熟的产品。随着社会 生产力的发展，人们生活水平的不断提高，考虑老年人及残疾人对出行方便性的需求， 研制具有爬楼梯功能的轮椅具有重大现实意义。
2.1.3 模块化
智能轮椅要实现大批量生产及市场化，就必须实现模块化。整个系统应有基本模 块和各个功能模块组成，每个功能模块控制一种功能，以便于可以根据需求选择，配
置最适合自己的轮椅，于此同时模块化也可以降低生产成本，提高了智能轮椅的性价 比。
随着人工智能，模式识别，图像处理，计算机技术和传感器技术的发展，智能轮 椅的功能将更为完善丰富，也将真正进入老年人和残疾人的生活。