创新型多功能轮椅设计
毕业设计(论文)-创新型上楼轮椅说明书
摘要本篇论文针对残疾人上楼困难而设计的一款上楼轮椅，文中首先对国内外各种爬楼轮椅结构进行分析，在对比总结各自优缺点的基础上设计出一款结构简单，操作方便的上楼结构。
该结构采用星轮行星轮结构，在平地时，行星轮工作，上楼时，齿式离合器结合后整个行星齿系将变成一个刚性的整体而转换为星轮结构模式，即各个齿轮均不能自转而只能随整个箱体一起翻转，从而实现上楼功能。
车身则采用滑轨式自动调平结构，该结构简单，调节方便。
AbstractThis paper for the disabled upstairs and of the design difficulties a upstairs wheelchair, this paper first to the domestic and foreign various climbing up a wheelchair structure analysis, in contrast to summarize their respective advantages and disadvantages designed on the basis of a simple structure, convenient operation of the upstairs structure.The structure and the star wheel planetary wheel structure, on the ground, the planet round work, go upstairs, combined with the whole planet gear clutch after tooth department will become a rigid whole and conversion for star wheel structure model, that is, each gears are not only with the whole body rotation and flip together, so as to realize the upstairs function. Body used the slippery course type automatic levelling structure, this simple structure, convenient adjustment.第一章绪论1.1 引言目前市场上的轮椅存在一个很大的不足：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。
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。
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。
创新型多功能轮椅设计
创新型多功能轮椅设计发表时间：2017-12-13T09:18:01.220Z 来源：《科技中国》2017年8期作者：段昌才江姗胡斌严晓平[导读] 摘要：轮椅在残疾人生活中起着重要作用，通过调查轮椅在残疾人生活中的应用，发现轮椅本身的设计还可以进一步改进以方便残疾人的生活。
基于此本文提出了一种半自动多功能轮椅的设计，首先设计轮椅外形结构关键词：轮椅，机构，更便捷轮椅作为残疾人生活中的一个重要的装备，本身需要给残疾人带来方便。
现在许多轮椅都存在着在较窄的地方转弯不方便的问题（如在比较窄的地方不能实现大角度转弯），同时许多手动轮椅都是用手直接去驱动轮子，这样手很容易被弄脏。
按照这些思路，本设计提出了集驱动、任意角度旋转、站立、躺下为一体的轮椅，此轮椅能够让残疾人更方便地使用轮椅，对于喜欢游玩的残疾人来说此轮椅可以为残疾人提供更方便的出行，在外出时遇见道路问题时可以更方便的解决，同时可以根据用户的想法实现站立和躺下的功能，这样可以给残疾人更多自由的空间，并且此轮椅不需要别人的帮助就能完成很多功能，使得残疾人出行更加独立。
一、多功能轮椅的工作原理本设计包括驱动系统:通过摆杆带动遥杆旋转从而带动齿轮，再通过齿轮带动链条最后带动主动轮转动；站立系统：当用户想要站立的时候，可以通过扶手上的控制器，控制前后推杆实现站立效果；助躺系统：通过控制器控制前方的推杆以及椅子靠背上的电机实现椅子的躺下；刹车系统：用户通过将左手方摆杆向下压去带动钢丝最后带动装在主动轮上的刹车片启动刹车，实现在必要的时候减速；方向控制系统：通过用手捏合手柄前方的摆杆带动摆杆上的钢丝，钢丝带动前方的小轮从而实现转弯；定轴旋转系统：通过用户右手方的摇杆摇动带动竖直的传动齿轮,传动齿轮与地板齿轮相互啮合，从而实现定轴转动。
下图为轮椅的实物模型。
二．多功能轮椅的装备设计 2.1整体设计轮椅本身需要给用户带来安全感及舒适感，因此针对于外形，本设计采用四个万向轮加上中心一个主动轮，另外前方加一个转向轮的方式构成机架，这种结构使得整体结构稳定，而且外观上具有安全感，同时在万向轮以及主动轮上方装有减震弹簧，使得在崎岖的路上行驶较平稳，有效地减小了振动。
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。
老年人平衡轮椅功能创新设计
老年人平衡轮椅功能创新设计作者：刘海洋张淑慧来源：《商情》2020年第01期【摘要】随着我国老龄化程度的不断加重，帮助行走不便的老年人实现行动自主成为人们日益关注的问题。
本论文分析了目前高端轮椅造价昂贵，而普通轮椅功能性单一的需求矛盾，以造价低、多功能为设计核心，设计出了一款能普及的、适应社会需求的多功能老年轮椅。
轮椅在人性化设计、无障碍通行模块、安全应急模块和续航设计方向都有独创的理会和意识。
【关键词】轮椅人性化多功能一、研究背景（一）社会背景随着我国老龄化程度的不断加重，老年人俨然已经成为一个庞大的社会群体。
据统计，中国自1999年进入老年社会以来，到如今，已经成为了世界上老年人口最多的国家。
另外，我国不仅老年人口绝对数量大，而且老龄化发展十分迅猛，据有关部门预计：中国人口老龄化将伴随21世纪的始终，并且2030年到2050年是中国人口老龄化最严峻的时期。
据调查显示，世界老年人口总数的20%都被我国老年人口所占据。
老年人群体由于其生理及心理上的特点，使其在生活中的很多方面都处于弱势地位，随着年龄的增加，其在出行方面存在很大不便，社会应该更多的关注他们的生活及需求。
帮助行走不便的老年人实现行动自主的愿望和想法也已成为人们日益关注的问题。
解决老年人这个弱势群体的问题，是社会主义精神文明的集中体现。
这除了需要社会各方面的努力和关心，最重要的是利用创新手段，设计一款能普及的适应社会需求的多功能创新性轮椅，在产品设计中让自己的设计理念融入到这个独特的社会背景当中，在产品中表现对老年人群体的关怀和重视。
（二）国内外研究现状国内多功能轮椅研发起步较晚，对于轮椅功能性项目的研究比较单一，并且从调查上看，现在市场上的轮椅相对比较保守，只能在一定程度上解决最基本的代步需求。
并不能在实际意义上解决生活中老年人遇到的一些问题。
但是随着我国经济的迅猛发展和人们生活水平的不断提高，我国对多功能轮椅也将有十分旺盛的需求。
轮椅设计事例
轮椅设计事例轮椅设计事例：为残障人士带来更好的生活品质随着社会的进步和科技的发展，轮椅设计已经逐渐从简单的辅助工具转变为能够提供更好生活品质的创新产品。
本文将从几个轮椅设计事例中，探讨如何通过创新设计改善残障人士的生活。
首先，我们将介绍一种名为“智能轮椅”的设计，它通过集成智能感应技术，能够根据使用者的姿势和身体状况进行自动调整。
这种轮椅配备了一套高精度传感器和计算机视觉系统，能够实时监测使用者的姿势和身体位置。
当使用者的姿势有所改变时，智能轮椅会自动调整座椅的角度和高度，以提供更好的支撑和舒适度。
此外，智能轮椅还具备自动导航功能，可以通过语音控制或操纵杆操作，帮助使用者更方便地行动。
另一个令人印象深刻的轮椅设计是“多功能轮椅”。
这种轮椅不仅仅是一个简单的代步工具，还可以根据使用者的需求和喜好，转变成其他功能的设备。
例如，多功能轮椅可以通过简单的操作，转变成床椅、电脑工作站或者按摩椅。
这种设计不仅提供了更多的选择和便利性，还能够帮助残障人士更好地融入社会生活。
另外，为了解决传统轮椅在户外行动时遇到的困难，一种名为“越野轮椅”的设计应运而生。
这种轮椅具备更大的轮胎和强大的驱动力，可以轻松应对不平坦的地形和崎岖的路面。
此外，越野轮椅还采用了防震设计和稳定的底盘，提供更好的乘坐舒适度和安全性。
这种轮椅的出现，使残障人士能够更自由地享受户外活动，提高了他们的生活质量和幸福感。
除了以上的设计事例，还有许多其他创新的轮椅设计正在改变残障人士的生活。
例如，一种名为“自动折叠轮椅”的设计，可以通过简单的按钮操作，将轮椅自动折叠收纳，方便携带和存放。
还有一种名为“太阳能充电轮椅”的设计，通过安装太阳能电池板，可以自动充电，减少对传统电池的依赖，延长使用时间。
总结起来，轮椅设计的创新正不断改善残障人士的生活质量和自主性。
通过智能化、多功能化和户外适应性的设计，轮椅不再是简单的代步工具，而是能够提供更多选择和便利的创新产品。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
创新型多功能轮椅设计
轮椅作为残疾人生活中的一个重要的装备，本身需要给残疾人带来方便。
现在许多轮椅都存
在着在较窄的地方转弯不方便的问题（如在比较窄的地方不能实现大角度转弯），同时许多
手动轮椅都是用手直接去驱动轮子，这样手很容易被弄脏。
按照这些思路，本设计提出了集
驱动、任意角度旋转、站立、躺下为一体的轮椅，此轮椅能够让残疾人更方便地使用轮椅，
对于喜欢游玩的残疾人来说此轮椅可以为残疾人提供更方便的出行，在外出时遇见道路问题
时可以更方便的解决，同时可以根据用户的想法实现站立和躺下的功能，这样可以给残疾人
更多自由的空间，并且此轮椅不需要别人的帮助就能完成很多功能，使得残疾人出行更加独立。
一、多功能轮椅的工作原理
本设计包括驱动系统:通过摆杆带动遥杆旋转从而带动齿轮，再通过齿轮带动链条最后带动主动轮转动；站立系统：当用户想要站立的时候，可以通过扶手上的控制器，控制前后推杆实
现站立效果；助躺系统：通过控制器控制前方的推杆以及椅子靠背上的电机实现椅子的躺下；刹车系统：用户通过将左手方摆杆向下压去带动钢丝最后带动装在主动轮上的刹车片启动刹车，实现在必要的时候减速；方向控制系统：通过用手捏合手柄前方的摆杆带动摆杆上的钢丝，钢丝带动前方的小轮从而实现转弯；定轴旋转系统：通过用户右手方的摇杆摇动带动竖
直的传动齿轮,传动齿轮与地板齿轮相互啮合，从而实现定轴转动。
下图为轮椅的实物模型。
二．多功能轮椅的装备设计
2.1整体设计
轮椅本身需要给用户带来安全感及舒适感，因此针对于外形，本设计采用四个万向轮加上中
心一个主动轮，另外前方加一个转向轮的方式构成机架，这种结构使得整体结构稳定，而且
外观上具有安全感，同时在万向轮以及主动轮上方装有减震弹簧，使得在崎岖的路上行驶较
平稳，有效地减小了振动。
再者，在轮椅上装有刹车系统，通过椅子后面的把手和座位左方
摆杆均可启动刹车。
整体上结构分布均匀，重心处于中心且较低的位置，总体轮椅处于稳定
状态。
2.2驱动系统结构设计
本系统设计主要采用一对对心摆动导杆机构，此机构有以下特点：a.不存在死点b.传动比较
平稳c.在驱动的时候使手的位置处于比轮子高的位置，并且在驱动的时候双手处于交叉来回
的状态，这样使得在驱动的时候手不会感到累。
同时驱动系统采用链条传动，这使得整体协
调平稳。
2.3站立及助躺系统的设计
此系统针对于一些下肢并非完全无力且上肢有力的残疾人，当残疾人外出想要站立或者躺下时，这两系统便有了作用：由于站立时需要较大的力，所以本设计采用后置的两个推杆，推
杆一端固定在底座，一端固定在固定机架上，对于前方放脚处仍装有同样的推杆，在椅子的
后面具有蜗杆蜗轮机构，这些装置都装有对应的控制器，由于站立时主动轮不能随椅子一起
移动，因此此处设计为主动轮上方与椅子坐垫处可以分开；当需要站立时，控制这三个装置
协调（前方推杆向下降，后方推杆向上升，椅子靠背向转）从而实现站立；躺下时可以通过
类似的方式来实现，同时在躺下时应该把靠背上可旋转撑杆旋转支撑到底座上以增强轮椅的
稳定性，防止出现倾倒现象，在椅子躺下时可以将椅子靠背后方的可旋转板转出来，此板可
以支撑用户的手，使手更加放松。
2.4旋转系统设计
由于现有的大部分轮椅不能在较窄的地方实现转弯，使得轮椅在较窄的地方使用很不方便，
因此针对此种现象设计了此种能定轴任意角度旋转的机构，此机构由一个摇杆，一个传动齿轮，机架上自带的固定内齿轮这几个主要机构构成，同时两个机架盘上存在环形导轨，导轨
上存在四个钢球，钢球连接了上下机体（上下机体正好在两个机架盘出分开），当旋转时，
钢球在导轨上滑动从而实现上下机体相对运动。
同时为了配合旋转，在旋转时通过座位左方
的摇杆可以将主动轮提升上去（与主动轮同轴线的有主动轮，弹簧，与座垫相连的空心轴），防止旋转时主动轮与地面形成摩擦。
在旋转时应该先提升主动轮，摇动座位右方的摇杆，带
动齿轮旋转从而实现定轴转动。
三、主要机构材料选择
本着重量要轻且节约材料并且装备要稳定的原则，建议此轮椅主要结构材料选择如下：
普通支架（包括轮椅上的杆件，万向轮上的柱等等）：铝合金
机架盘：用环形钢槽嵌入特殊塑料制成
椅子本身：特殊塑料
其他材料根据实际标准选择。
结束语：
本设计利用CATIA为基础进行设计，通过标准的建模方式以及机构分析和实时的运动仿真，
设计出了这种多功能轮椅。
通过分析，此轮椅具有实际的使用价值，能够为残疾人提供更方
便的出行方式。
参考文献：
[1].孙桓，陈作模.机械原理[M].八版.北京：高等教育出版社，2013.
[2]吕仲文.机械创新设计[M].北京：机械工业出版社，2004.
[3]余跃庆.现代机械动力学[M].北京：北京工业大学出版社，2001.。