多功能肢体障碍康复轮椅设计
残疾人轮椅设计
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。
多功能智能轮椅设计—功能模块的开发设计
多功能智能轮椅设计—功能模块的开发设计摘要全球正在步入一个老龄化的阶段，无论是发达或者是发展中国家，几乎每个国家都在面临着老龄化的问题。
对于很多年迈的老人或者残疾人来说，普通的轮椅无法自己操控，通常还是需要在他人的协助下才可以有效移动。
因此针对轮椅操作方便和运行安全可靠的要求，电动轮椅是比较理想的选择。
然而目前一般的电动轮椅并不具有导航定位和主动避障等功能，电动轮椅的相关功能仍有待持续研究及智能升级。
本次选题面向多功能的智能轮椅，对其中的功能模块进行了开发设计，实现了处理器环境的搭建配置、导航系统与语音识别系统的开发设计。
其中，使用树莓派搭建了ROS 机器人环境，通过激光雷达进行数据收集，采用使用自动与手动控制结合的控制模式，人机交互的操作，实现了智能轮椅自动定位导航和实时避障的功能。
此外，智能轮椅可按照使用者的控制/语音指令进行目标点的路线规划，并在自驱动时不断检测周围环境的数据信息，避开障碍物，实时修正移动路线，确保智能轮椅能够安全准确到达目标地点。
关键词：智能轮椅；树莓派；激光雷达；自动导航；语音识别Multi-functional intelligent wheelchair design -the development anddesign of functional modulesAbstractThe world is entering a stage of aging, whether developed or developing countries, almost every country is facing the problem of aging. For many elderly people and people with disabilities, a normal wheelchair cannot operate on its own and often requires the help of others to move effectively. Thus, the requirements for ease of use and reliability of wheelchairs are a relatively ideal solution. However, at present, the general electric wheelchair does not have the functions of navigation, positioning and active obstacle avoidance.This topic focuses on the multifunctional intelligent wheelchair, setting and designing function modules, as well as the structure and configuration of the processor, and the construction and configuration of the processor environment. The development and design of the navigation system and the speech recognition system are realized. Among them, raspberry PI is used to build ROS robot environment, data collection is carried out through lidar, control mode combining automatic and manual control is adopted, and man-machine interactive operation is adopted to realize the functions of automatic positioning and navigation of intelligent wheelchair and real-time obstacle avoidance. In addition, the intelligent wheelchair can plan the route of the target point according to the user's control/voice command, continuously detect the data information of the surrounding environment, avoid obstacles, andmodify the movement route in real time during the self-drive to ensure that the intelligent wheelchair can reach the target site safely and accurately.Keywords: intelligent wheelchair; Raspberry pie; Lidar; self-navigation; Speech recognition目录1 绪论 (3)1.1 智能轮椅研究意义 (3)1.2 发展历程和研究现状 (4)1.3 本文的研究思路 (5)2 导航系统的整体方案 (5)2.1 导航系统的工作原理 (6)2.2 导航系统硬件设备 (6)2.3 软件平台选择 (8)2.4 SLAM技术 (10)3 室内地图的构建 (13)3.1 树莓派环境搭建 (14)3.2 ROS环境配置及功能包的安装 (15)3.3 建立地图 (16)4 路径规划与控制 (23)4.1 全局路径规划 (25)4.2 本地实时规划 (27)4.3 机器人配置 (28)4.4 代价地图Costmap (30)5 语音识别系统设计 (35)5.1 工作原理 (35)5.2 语音识别配置 (35)5.3 语音控制 (36)6 仿真与展示 (37)6.1 机器人仿真模型 (37)6.2 Gmapping_slam (38)6.3 语音识别与控制 (40)7 结论与展望 (41)参考文献 (42)致谢............................................................................................................................................. 错误!未定义书签。
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。
多功能轮椅课程设计
多功能轮椅课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解多功能轮椅的基本构造、设计原理及适用人群。
2. 学生能够掌握多功能轮椅的操作方法、安全使用规范及维护保养知识。
3. 学生能够了解我国残疾人事业发展现状及相关政策。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析并解决多功能轮椅使用过程中遇到的问题。
2. 学生能够设计出符合特定需求的轮椅改良方案，提高轮椅的使用效能。
3. 学生能够进行团队合作，完成对多功能轮椅的评估和优化。
情感态度价值观目标：1. 学生能够关爱残疾人，尊重他们的权益，树立平等、互助、和谐的社会观念。
2. 学生能够认识到科技创新对改善残疾人生活的重要作用，培养创新精神和实践能力。
3. 学生能够关注社会问题，树立责任意识，为残疾人提供实际帮助。
课程性质：本课程为实践活动课程，结合课本知识，注重实践操作和团队合作。
学生特点：学生为初中生，具有一定的理解能力、动手能力和创新能力。
教学要求：教师需注重理论与实践相结合，关注学生个体差异，鼓励学生积极参与，提高学生的实践能力和综合素质。
通过本课程的学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果。
二、教学内容1. 多功能轮椅的基本构造与设计原理：- 轮椅的结构组成及其功能- 设计原理：力学、人体工程学在轮椅设计中的应用- 教材章节：第三章“医疗器械的基本构造与设计原理”2. 多功能轮椅的操作、使用规范与维护保养：- 操作方法及注意事项- 安全使用规范- 维护保养知识- 教材章节：第四章“医疗器械的操作、使用与维护”3. 残疾人事业发展现状及相关政策：- 我国残疾人事业发展的基本情况- 相关政策法规解读- 教材章节：第五章“我国残疾人事业的发展及政策法规”4. 实践活动：- 多功能轮椅的操作体验与评估- 团队合作，设计轮椅改良方案- 教材章节：实践活动部分教学进度安排：第一课时：多功能轮椅的基本构造与设计原理第二课时：多功能轮椅的操作、使用规范与维护保养第三课时：残疾人事业发展现状及相关政策第四课时：实践活动教学内容注重科学性和系统性，结合教材章节，确保学生能够在短时间内掌握多功能轮椅的相关知识，为实践活动打下基础。
轮椅无障碍改装方案
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。
浅谈残疾人出行智能轮椅设计
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。
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。
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。
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任务书目录摘要 ................................................... 错误！未定义书签。
第一章多功能康复轮椅设计的概述....................................................................... 错误！未定义书签。
第二章多功能康复轮椅的结构设计 (6)第三章多功能康复轮椅的材料和力学分析 (8)第四章多功能康复轮椅的功能分析......................................................................... 错误！未定义书签。
第五章多功能康复轮椅的3D模型制作.. (16)第六章多功能康复轮椅设计和制作的前景展望 (17)结束语 (18)主要参考文献 (19)摘要根据所收集的各类文献及市场出售的各种轮椅显示，目前绝大多数折叠式轮椅皆仅止于左右折叠，所以收折之后所占的体积仍是非常庞大，如此将造成搬运、载送上的困难，且施力不易，携带相当不方便，对于必须经常外出而行动不方便者，将形成非常大的负担。
目前市面上亦有两三种可收折成手提箱大小的折叠式轮椅，称为组合式轮椅，但其最大的缺点是组装程序相当的复杂和费时，在每一次的使用前与收复过程中，必须经过相当繁琐的步骤，对于使用时间短而使用次数多的患者而言，是一个非常困扰的问题。
本设计所要研究的多功能肢体障碍康复轮椅仅以连杆机构所组成，从经过设计和设计要求的限制，及各类参考文献中得出了最适合此类机构的是六连杆机构，并且进行了应用材料的确定、杆件的力学分析和整体的结构设计，最后完成了实体3D模型的制作。
所以本设计的多功能肢体障碍康复轮椅是由单一自由度收折零件，不需使用任何拆卸工具即可以达到收折后体积小、重量轻、操作简便，像行李箱拖行及站立收藏等特性，适用于下肢瘫痪、年老体弱多病和行动不方便者，是一种非常理想的代步工具。
关键词：多功能肢体障碍康复; 连杆机构;第 3 页共18 页第一章多功能康复轮椅设计的概述机械设计的最终目的是为市场提供优质高效、价廉物美的机械产品，在市场竞争中取得优势，赢得客户，取得良好的经济效益。
产品的质量和经济效益取决于设计、制造和管理的综合水平，而产品设计则是关键。
没有高质量的设计，就不可能有搞高质量的产品；没有经济观念的设计者，决不可能设计出性能价格比好的产品。
因此，在机械产品设计中，应特别强调和重视从系统的观点出发，合理地确定系统的功能；应注重新技术、新工艺及新材料等的采用；应努力提高产品的可靠性、经济性及安全性。
1.1多功能康复轮椅设计的关键点本设计所研究的折叠机构是以四连杆组（4-barlinkage）为出发点，利用杆件特殊翻转的特性来作为此折叠机构最初的概念设计。
还有就是在测试当轮椅在展开的使用状态时，使用者的体重加诸于轮椅上，所造成结构的应力分布及材料变形，借此了解各部分零件的强度和刚度是否足够，还有要兼顾接头和杆件的强度、加工上的难易程度、杆件与各个零件之间的干涉问题、操作步骤的简便性，并尽量减低轮椅的重量和降低成本等等。
第二章多功能康复轮椅的结构设计和运动原理针对行动不便的人，设计一种多功能肢体障碍康复轮椅。
靠背6的下端与支架部分铰接，靠背6的上端与支架部分扣接。
当取下靠背连接杆5时，靠在6的下端绕交接点转动向下后翻下形成躺椅。
支架部分有滑动槽18，靠背6的下端卡在滑动槽18内与支架部分铰接，打开时，取下靠背连接杆5，靠背6的下端远滑动槽8向右移动后，向后翻下，可以加长躺椅的长度。
靠头1的高度与滑动槽的滑动距离相适应，可以将靠头1放在滑槽滑动后的空位处如图2所示第 5 页共18 页在支架上端套接有连同左右柱支撑杆21上端伸缩杆4，在主支撑杆21上卡接有靠头1，靠头1用靠头支杆2卡住伸缩杆4。
当作靠椅时，伸缩杆4插入左右支撑杆21内，用螺栓3固定，靠头支杆2顶在伸缩杆4上，从而固定靠头1。
取下伸缩杆4，将靠头1取下，就可以当作躺椅使用。
为了增强强度，在靠背6上铰接有上支撑杆7，上支撑杆7与铰接在后支撑12上的下支撑杆9.当靠背6向后翻动时，姜上支撑杆7与下支撑杆9连接，可以顶住靠背6.上支撑杆7与下支撑杆9采用大管套小管连接，用螺栓定位连接。
在支架连接有向座椅前方伸出的加长垫25下铰接支撑杆26.平支杆24的一端用螺栓玉柱支撑杆21固定连接，中间靠在支撑销23上面，如图2所示。
与支架连接的踏板5的一端与支架铰接，另一端与带有滑槽的铰接杆16铰接，铰接杆16与在支架固定铰杆33铰接。
当人准备坐上座椅时，向上抬起踏板15，踏板收起如图1所示，可以方便坐上座椅。
当人坐上座椅后，踏板15就下落到图1所示的虚线位置，人叫可以放置在踏板15上。
在支架的后支撑12上，连接有带孔的大轮支撑杆10，大轮30一侧的大轮轴33是套入大轮支撑杆10内，与支架连接，如图3所示。
用作应急轮椅时，将左右两个大轮30从两边插入大轮支撑轴0内。
康复支撑杆31采用两个，其上端为开叉形拐状，顶在人体的肩部，其下端与上支撑杆7套接，康复支撑杆31上开有多个调节孔35，调节康复支撑杆31的高度，以适应不同人群的需要，如图4所示。
使用是，在监护人的陪同下，用前轮的手刹将轮子刹住。
只让一只轮转动，患者顺着打转转的轮椅练习迈步，在取得一定成绩后，改用双手推着轮椅缓缓练习不行，进行康复训练。
为了增加座椅18的强度，在在主支撑杆21上安装顶销36，顶住铰接在座椅18上的助力杆17.当轮椅打开后，助力杆17顶在销上，起加强支撑的作用。
座椅18的下值班开有坐便槽，当需要方便时，取下座垫可就地方便。
阳棚27可以采用螺栓连接在支架，阳棚27的支架采用伸缩杆的结构，使用时打开，收藏时直接。
阳棚27可以安装在图3所示，也可以安在图2所示。
支架的主支撑杆21和后支撑12均采用铰接的方式，整个轮椅折叠时，姜主支撑杆21和后支撑杆12收起，用收缩杆13扣在主支撑杆21上，形成折叠状，方便携带。
第三章多功能康复轮椅的材料和力学分析在生产实践中，各种机械和工程结构得到广泛应用，如桥梁、房屋、电机、机床等。
机械和工程结构的每一组成部分为构件。
任何构件都由某种材料制成，并受到某种载荷的作用。
实际的构件并非是静力学所理想化的那种刚体，任何构件在外力作用下都将不同程度地发生形状和尺寸的改变。
如果构件的形状、尺寸设计不合理，或选用材料不当，则构件在一定载荷的作用下，会发生过度的变形或破坏。
为了保证机械和工程结构的正常工作，在载荷作用下，构件都应该具有足够的承受载荷的能力，简称承载能力，也即构件必须具有足够的强度、刚度和稳定性。
这些基本要求，不仅与构件的截面形状和尺寸有关，而且还与材料的力学性能有关，而这些又都关系到制造成本，因此合理的选择构件的材料，如何正确的确定构件的截面形状，使构件即满足使用要求，又降低制造成本，便成为构件设计的一个十分重要的问题。
3.1新型材料的简介近年来，绿色环保新型材料不断升温，开始占据一个全新的市场领域，并随着绿色经济的全球风行，市场热度不断提升，新的环保新型材料趋势正席卷全球。
而绿色轮椅设计的兴旺也带动了一个庞大的绿色材料需求。
绿色环保材料作为轮椅制造的基础和源头，越来越成为市场采购的主流，绿色环保材料市场的发展带来的不仅仅是消费模式的变革，同时也将是整个家具行业的新一轮变革。
（1）、高密度复合材料新型高密度复合材料，其主要工艺原理是以稻草、麦秸、棉花杆、玉米杆、甘蔗渣、竹屑、芦苇杆、木屑等农业废弃物作原料，以聚乙烯、聚丙烯及其废弃物，如汽水瓶、可乐瓶、矿泉水瓶等或塑料薄膜、塑料制品的城市废弃物（白色垃圾）等作粘合材料，并加入一定量的添加剂等，在一定工艺条件下合成。
这一最新成果被联合国工业第7 页共18 页发展组织（UNIDO）誉为“21世纪新材料”。
它的特点是不使用木材，可以保护生态环境，缓解了实行天然林保护后木材缺乏的问题；利用废弃物，使得物尽其用，节约能源，保护环境；无毒无害，没有尿素和甲醛的成份，不会对人体产生危害；产品密度高，强度好，木材、刨花板、中密度板等均易受到厌氧菌、霉菌、甲虫、白蚁、蛀虫等生物的侵害和海水的腐蚀，而该工艺生产的板、型材均不受以上生物的侵害，吸水率低，不受海水的腐蚀；属于无三废工艺，可多次回收废料并反复利用，节约并降低成本；产品有很强的可塑性，可根据用户需要，替换不同的模具或模板，直接生产出各种各样的板材和型材，有极大的市场价值；防火性能好，有良好的阻燃性能。
高密度复合材料技术的实现不仅解决了农业废弃物和城市废弃物的污染排放问题，还节省了有限的林业资源，必将对我国的21世纪的环保产业产生巨大影响。
（2）、高强高模纤维目前，尼龙和涤纶的拉伸断裂强力仅为其理论值的约5％。
今后开发的高聚物纤维，拉伸断裂强力将为其理论值的40％，抗拉模量将为其理论值的90％。
随着高聚物技术的发展以及有机与无机化合物结合的进展，极有可能开发出达40％理论强力的纤维。
开发这种纤维的瓶颈是成本。
这种纤维将适用于要求高强力、轻质量的各种设备。
（3）、具有传感和康复功能的纤维人们将开发具有传感功能的温湿度调节材料、康复用神经刺激材料和肌肉力量支持类服装。
今后还将开发出具有传感功能的睡衣，用来检测温度和相对湿度，以防止那些丧失温、湿度感觉的老年人受到类似“低温烧伤”的伤害。
另外，今后的开发项目还包括一种用于患者康复的纤维，它作为一种护理保健材料能刺激神经，还能以紧身连裤袜的形式支撑肌肉力量不足的患者。
（4）、具有综合功能的阻燃纤维今后将开发在保持服装一般性能的前提下，具有阻燃性能、非热熔和能够避免烧伤的纤维。
现有阻燃纤维的阻燃性能已经达到令人满意的水平，但是，其它普通功能尚未达到相应的水平。
以儿童和老年人的阻燃睡衣为例，还需开发具有良好手感、柔软性和吸湿性等综合功能的阻燃材料。
3.2 按照强度理论选择多功能康复轮椅的材料轴向拉伸（tension）与压缩（compression）是杆件变形中最简单的形式。
在机械和仪器中，承受拉伸和压缩作用的杆件最多，在多功能康复轮椅的过程中，联接常常用到螺栓，被拧紧后，螺栓就承受拉力。
分析受轴向拉伸或轴向压缩作用的杆件的受力情况可知，杆件拉伸和压缩的受力特点是作用在杆件两端的两力大小相等、方向相反，且作用线与杆件的轴线相重合。
其变形的特点是杆件沿轴向伸长或缩短，而其横截面变细或变粗，分别如图3.2.1（a）、(b)所示图3.2.1拉伸与压缩由上可知，不论是受拉伸还是压缩，杆件横截面上的内力均沿着杆件的轴线，这种力称为轴力，轴力可以是拉力，也可以是压力。
以受拉杆件横截面上的内力分部来确定横截面上各点的应力，杆件在外力的作用下不仅要产生内力，同时还要产生变形，而且内力与变形之间是密切相关的。