高效自动爬梯轮椅的研究与设计
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
爬楼梯机器人项目设计说明书
项目设计说明书题目：爬楼梯轮椅设计说明书专业过程装备与控制工程学生姓名班级学号指导教师完成日期2014.01.15《爬楼梯轮椅设计说明》一、概述高龄人群以及下肢残障者的最大障碍是步行能力的减弱甚至缺失，他们不仅丧失行动力，更需要有劳动能力的人来加以护理。
目前，大部分年老体弱者及肢体伤残者都会选择轮椅作为他们的代步工具，并且大都需要家人或护理人员伴随协助轮椅的使用。
然而，普通轮椅无法攀登楼梯，从而限制了轮椅使用者的活动范围，影响其参与社会生活。
尤其是国内城市以多层公寓式楼房居多，电梯并没有普及到所有的居民住宅，这给轮椅乘坐者造成诸多不便。
为了缓解上述弱势群体因为比例显著增加而给社会经济、医疗护理各方面带来的巨大压力，更好的关怀老年人、残疾人的生活，改善他们的生活质量，除了增加房屋和各种公共建筑设施的无障碍设计，扩大轮椅的使用范围之外，改进现有的普通轮椅，使其兼备平地行驶以及爬越楼梯障碍两种功能，成为更行之有效、立竿见影的措施。
因此，为了解决上述需求，给老年人和残疾人提供性能优越的代步工具，解决楼梯对他们生活造成的不便，同时考虑使用者的经济承受能力，研究一种价格适宜、平稳安全的爬楼梯装置具有重大的意义和实用价值。
二、本项目设计的国内外研究、开发、应用和维护现状连续型爬楼梯轮椅工作效率高，爬楼梯的速度较快，间歇型的爬楼梯轮椅因两套支承装置交替支承，爬楼梯的速度一般较慢。
星型轮式爬楼梯轮椅的活动范围广，运动灵活，但是上下楼梯时平稳性不高；履带型爬楼梯轮椅的技术比较成熟，传动效率比较高，行走重心波动很小，运动非常平稳，但是运动不够灵活，对楼梯有一定的损坏，这限制了其在日常生活中的推广应用。
国内外尚没有体积小巧、操作简单、价格低廉，适用于居民楼梯和广大残疾人及老年人的爬楼梯轮椅。
尽管iBOT3000那种多功能高智能的轮椅是发展方向，我国“863”等国家计划也支持一些单位研发了具有视觉、声音及语音控制等功能的智能轮椅。
爬楼梯轮椅的研究与分析的开题报告
爬楼梯轮椅的研究与分析的开题报告一、选题背景：随着人类社会的发展，人类对于提高残障人士的生活质量与便利性有着越来越高的要求。
在目前的市场上，电动轮椅已经成为了残障人士出行的主要工具之一。
然而，现有的电动轮椅只能单向爬坡，难以爬楼梯，这就极大的限制了残障人士的出行。
因此，设计一种可以爬楼梯的轮椅是非常有必要和重要的。
二、选题意义：残障人士生活不能和普通人一样方便和顺畅，随着社会的进步，提高其生活质量已成为一项重要的任务。
设计一种可以爬楼梯的轮椅可以极大地方便残障人士，解放他们的出行，为他们带来巨大的便利性。
三、研究内容：本论文旨在研究开发一种可以跨越楼梯的轮椅，主要包括以下几个方面：1.爬楼梯轮椅的组成结构与工作原理的分析研究。
2.爬楼梯轮椅的控制系统设计。
3.设计一套实验测试方案，测试该轮椅的爬楼梯性能。
四、研究方法：1.文献调研法：通过对于现有的爬楼梯轮椅技术研究的文献总结与分析，找到机械、电气等方面的已有措施与不足之处。
2.理论分析法：运用力学、控制理论等方面的知识进行分析研究爬楼梯轮椅的组成结构与工作原理，并提出合理的改进方案。
3.实验测试法：实验测试该轮椅的性能，并提出结论和改进方案。
五、预期目标：研发一种可以爬楼梯的轮椅，其性能达到以下目标：1.可以平稳、轻松、快速地爬楼梯，不受高度限制。
2.掌握运动平稳的技术，不影响残障人士的身体健康。
3.掌握自我平衡技术，在斜坡或平地上保持平衡。
4.方便折叠，方便携带。
以上内容简述了本次研究的选题背景、意义、研究内容、方法和预期目标。
希望能够通过本次研究为残障人士出行提供更便利的工具。
爬楼梯轮椅的研究进展
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连续型爬楼梯轮椅 连续型爬楼梯轮椅的主要特 点 是 在 爬 楼 梯 过 程 中 ! 只 有
!"$
其他形式的连续型爬楼梯轮椅 除了星型轮机构和履带轮 机 构 爬 楼 梯 轮 椅 外 ! 还 有 一 些
一 套 支 撑 装 置 !依 靠 这 套 支 撑 装 置 的 连 续 运 动 !从 而 实 现 轮 椅上下楼梯的功能 $ 按其运动执行机 构 ! 可 以 分 为 星 型 轮 机 构 和 履 带 轮 机 构 两 种 !其 中 履 带 轮 机 构 相 对 比 较 成 熟 ! 在 可 以爬楼梯防暴机器人等类似装置中应用的比较广泛 $
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间歇型爬楼梯轮椅 间歇型爬楼梯轮椅的主要 特 点 是 具 有 两 套 支 撑 装 置 ! 两
套支撑装置交替支撑 ! 以实现上下 楼 梯 的 功 能 $ 这 种 机 构 的 爬楼梯过程类似于人上下楼梯的过 程 ! 也 有 人 称 之 为 步 行 式 爬 楼 梯 轮 椅 $ 早 期 的 爬 楼 梯 轮 椅 多 采 用 这 种 方 式 !/DE! 年
构 ! 而且安装了多个感 知 人 ) )) 轮 椅 重 心 位 置 的 陀 螺 仪 ! 控 制器根据陀螺仪的信号调整重心的位 置 ! 使 轮 椅 能 够 在 不 同 路面和直立状态下保持平衡 $ 34567""" 已经获得 >?@ 批准 在欧美上市 ! 售价相当于中高档轿车的价格 $ 国内外发明了多种星型轮式爬楼梯轮椅 ! 除了 34567""" 外 ! 大多数都采用如图 7< 见前插 1= 所示的 7 个 或 者 7 个 以 上 星型轮
4F%& 发明的第一台爬楼梯轮椅就采用了这种方式 $ 在爬楼梯
时 !先 由 其 中 一 套 支 撑 装 置 支 撑 !抬 高 轮 椅 及 另 一 套 支 撑 系 统 ! 再水平向前移动 ! 上一级台阶 $ 然 后 ! 由 另 一 套 支 撑 装 置 支撑 ! 将前面那套支撑装置收回 ! 如此 循 环 ! 直 到 爬 完 整 段 楼 梯为止 ! 爬楼梯过程是不连续的 $ 图 1 是一种典型的间歇式的爬楼梯轮椅爬行机构原理 图 ! 这种轮椅的四个轮子由蜗杆和车 身 相 连 ! 平 地 行 驶 的 时
新型可爬楼梯式智能轮椅的研究与设计
新型可爬楼梯式智能轮椅的研究与设计摘要：随着人口老龄化的加快以及残障人数的增长，为提高他们行动的自主性，构造了一种新型可爬楼梯式智能轮椅。
对爬楼梯轮椅进行了总体设计，主要包括爬楼梯轮椅的需求分析、设计要求以及机械结构设计，利用CAD软件完成了爬楼梯轮椅的二维设计。
研究表明该新型轮椅功能完善、移动灵活、操作简便、安全度与舒适度高，具有一定的应用前景。
关键词：辅助工具；爬楼梯轮椅；履带式结构中图分类号：TH 7891引言随着人口老龄化进程的加快以及残障人数的增长，人们对于医疗辅助工具的需求越来越大。
轮椅因其灵活方便、操作简单和价格低廉等优点受到普遍欢迎，并且逐渐向电动智能化轮椅的方向发展，然而目前的轮椅一般只能在平地上运动，并不具备爬楼梯和越障等功能[1]。
因此，为了缓解楼梯或路障对老年人和残障人士生活上造成的不便，帮助其提高行动的自主性，研究一种具有爬楼梯功能的轮椅有重大的现实意义和实用价值。
目前，国内外机构研制的可爬楼梯式轮椅按照不同的爬楼梯原理可分为轮组式爬楼梯轮椅、履带式爬楼梯轮椅、腿足式爬楼梯轮椅和复合式爬楼梯轮椅[2]。
双轮组式爬楼梯轮椅能够实现自主爬楼梯的功能，但由于其体积庞大、驱动系统复杂，限制了它的使用范围；腿足式爬楼梯轮椅爬楼梯过程平稳，但其对控制要求较高且移动速度缓慢、能量利用率低；复合式爬楼梯轮椅是目前性能最为完善的爬楼梯轮椅，但其价格高昂，普通家庭难以承受；履带式爬楼梯轮椅构造简单，不易打滑，运动平稳，并且能够适应各种形状不规则的楼梯。
因此，在综合分析目前已有的各种爬楼梯轮椅优缺点的基础上，所设计的可爬楼梯式轮椅选择履带式结构。
2可爬楼梯式轮椅的结构设计针对目前国内外机构研制的的各种爬楼梯轮椅，分析比较其各自的优缺点并结合我国的基本国情以及使用条件，在保证结构紧凑和操作简便的前提下，设计一种安全性好且造价经济的爬楼梯轮椅，基本设计要求如下所示[3-4]：(1)既可以在无障碍的平地上快速灵活行驶，同时兼具爬楼梯和越障的功能；(2)能够适应《建筑楼梯模数协调标准》中规定的台阶尺寸；(3)上下楼梯过程中能够确保乘坐者的安全性和舒适性；(4)结构紧凑、体积适当、性价比高，易于投入实际生产；(5)操作简单方便，易于控制。
《四足爬楼梯机器人的设计与研究》
《四足爬楼梯机器人的设计与研究》一、引言随着科技的飞速发展，机器人技术已经广泛应用于各个领域。
其中，四足爬楼梯机器人因其独特的移动能力和适应性，在复杂环境下的应用日益广泛。
本文将重点介绍四足爬楼梯机器人的设计与研究，从理论依据、设计原理、实现过程、技术挑战和未来发展等方面进行详细阐述。
二、理论依据与设计原理四足爬楼梯机器人的设计基于仿生学原理，借鉴了自然界中生物的移动方式。
在楼梯环境中，四足机器人能够通过调整自身的姿态和运动方式，实现稳定爬行。
设计过程中，我们主要考虑了以下几个方面的因素：1. 结构设计与材料选择：机器人采用四足结构，每只足均由驱动系统、关节和末端执行器组成。
材料选择上，我们采用了轻质高强度的合金材料，以减轻机器人的重量并提高其耐用性。
2. 运动学与动力学分析：通过分析机器人在楼梯环境中的运动学和动力学特性，确定合理的运动策略和姿态调整方法。
3. 控制系统设计：采用先进的控制算法和传感器技术，实现机器人的精确控制和稳定运动。
三、实现过程四足爬楼梯机器人的实现过程主要包括硬件设计、软件开发和系统集成三个部分。
1. 硬件设计：根据设计要求，选择合适的传感器、电机、驱动器等硬件设备，并进行电路设计和机械结构设计。
2. 软件开发：编写机器人控制程序，实现机器人的运动控制、姿态调整、传感器数据采集等功能。
3. 系统集成：将硬件和软件进行集成，进行实验测试和性能优化，确保机器人能够稳定地在楼梯环境中爬行。
四、技术挑战四足爬楼梯机器人的设计与实现面临以下技术挑战：1. 运动规划与控制：如何实现机器人在楼梯环境中的稳定运动和姿态调整是技术难点之一。
需要设计合理的运动规划和控制算法，确保机器人在复杂环境下的稳定性和可靠性。
2. 动力学与稳定性问题：机器人需要具备足够的动力和稳定性才能应对不同高度和形状的楼梯。
在设计和制造过程中，需要考虑动力学特性和稳定性的平衡问题。
3. 传感器与数据处理：机器人需要配备高精度的传感器和数据处理系统，以实现对环境的感知和实时控制。
基于齿轮齿条翻转爬升机构的爬楼梯轮椅的研究与设计
展望未来，随着科技的不断发展，可以预见到更多先进的助行器具将出现。 在爬楼梯轮椅领域，可以研究更加智能化、自动化和人性化的机构设计方案，提 高轮椅的适用范围和使用便捷性。可以新的材料和技术应用，以进一步提高轮椅 的性能和性价比。相信在未来的研究中，基于齿轮齿条翻转爬升机构的爬楼梯轮 椅将得到更加广泛的应用和推广。
谢谢观看
文献综述
电动爬楼梯轮椅的研究起源于20世纪90年代，经过多年的发展，已经在机构 设计、驱动系统、控制策略等方面取得了显著的成果。然而，现有研究主要集中 在功能实现和性能优化方面，对于电动爬楼梯轮椅的稳定性和安全性方面的研究 尚不够深入。具体来说，已有研究主要集中在以下几个方面：
1、机构设计：主要涉及到轮椅的机械结构、驱动系统和爬楼梯机构的设计。 例如，张三等（2020）设计了一种具有高度可调性的电动爬楼梯轮椅，能够适应 不同楼梯的起伏变化。
2、驱动系统：主要包括电机驱动、气压驱动和液压驱动等。例如，李四等 （2021）开发了一种基于电机驱动的电动爬楼梯轮椅，具有较高的越障能力和稳 定性。
3、控制策略：涉及到轮椅的运动的控制算法和控制系统的设计。例如，王 五等（2022）提出了一种基于模糊控制的电动爬楼梯轮椅控制系统，能够有效提 高轮椅的适应性和安全性。
参考内容
随着人口老龄化的加剧，老年人及行动不便人群的需求日益凸显。为了帮助 这类人群更好地适应生活，各种辅助器具不断涌现。其中，爬楼梯轮椅作为一种 能够帮助用户上下楼梯的器具，受到了广泛。本次演示将对新型爬楼梯轮椅的结 构设计与研究进行简要介绍。
在过去的几十年中，爬楼梯轮椅得到了广泛的研究和发展。它们通常由座椅、 轮子、支架和控制系统等组成。然而，传统爬楼梯轮椅存在着种种问题，如操作 复杂、稳定性差、舒适度低等。因此，本研究旨在设计一种新型爬楼梯轮椅，以 解决这些问题。
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AbstractWith 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 elderly and handicapped areunable to climb the stairs, so we had to increase the automatic level of the electricwheelchair to reduce their difficulty. So we have the original on the 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 ordinarywheelchair-wheel-drivecan also be track-driven,when the chair be tilted.we have fit in the 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 requirementofautomatic 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.Key words：Climbing the stairs,electricity, wheelchair, Track-Wheel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 (2)1.2.1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 (5)1.3.1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 (8)2.2设计思路 (9)2.3履带轮式轮椅爬楼原理 (10)2.4履带爬楼过程分析 (11)2.5爬楼性能参数 (13)2.6履带爬楼机构的结构设计 (13)2.7 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 (21)3.4 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)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)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。