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爬楼梯的自行轮椅车设计开题报告.doc

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爬楼梯的自行轮椅车设计开题报告.doc

毕业设计(论文)开题报告题目爬楼梯的自行轮椅车设计专业名称机械设计制造及其自动化班级学号0803162308031633学生姓名黄海星高骏指导教师袁坤填表日期2012年3月14日一、选题的依据及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。目前的轮椅、电动轮椅能在坡度小于12度平坦的路面上行驶,但遇到楼梯台阶、沟槽、坎就无法跨越。当然随着我国城市化进程的不断加快,各类无障碍设施不断出现,以及重要的公共场合都会有特殊通道以供他们使用,这是时代的潮流,是社会进步的标志,更是人类文明不断发展的结果。但由于我国无障碍设施建设的滞后,很多地方都还没有无障碍设施,使他们的日常出行与生活造成相当大的不便,鉴于楼梯、台阶是最常见的障碍,研究爬楼梯的轮椅车能给由于生理机能变化的老年人,先天或意外致残等行动不方便人士提供一种能方便自我、操作方便、使用安全的、能将代步、跨越沟、坎、台阶与楼层(楼梯)融为一体的工具。解决他们在康复前的生活、学习、工作、交流等实际困难,减少他们由于自身身体缺陷而造成的不便。二、国内外研究概况及发展趋势1爬楼梯轮椅车的国内外现状国外对爬楼梯的轮椅车产品较多如是德国PERFEKTA公司的产品。其为履带式传动,采用12V15Ah的蓄电池、12V/170W的直流电机,自重42kg,,可爬楼梯的最大坡度为35度。这种轮椅车除了可以单独使用外,还可以作为普通轮椅的搬运工具,直接把轮椅放在上面上下楼梯,因此作为车站、机场等处移动轮椅乘客的专用工具比较方便。而且,熟练操纵者能够自行乘坐轮椅上下楼梯。在平地能自由移动,也可折迭存放。这种轮椅的形式,采用的是履带式,是利用履带的附着力好,容易爬坡的优点设计的。但是,由于履带与楼梯的接触时,只是与楼梯的前棱接触,又由于人们对美学的要求好多楼梯的前棱作成了弧形,即使是传统的楼梯,如果经过多年的磨损,前棱也会被磨秃,这样一来,对于这种轮椅就很容易打滑,而且极不安全。为了解决楼梯打滑的问题,美国又发明了一种新型轮椅IBoT3000独立机动系统.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来保持平衡,当轮椅上分布的传感器感受到重心变化时,它们马上把这些信息传输到位于座椅下面的控制盒中。控制盒里有几个奔腾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。iBOT共有3种运动模式,一种是正常模式,像普通轮椅一样在平地上前进,6只轮子同时着地如果遇到崎岖的路面、沙土地或斜坡,它就进入四轮驱动状态,靠4个后轮行走。第二种是直立模式,只靠一对后轮接触地面,很像中国武术中的金鸡独立,iBOT可以保持这种站立姿势,也能直立行走。第三种是爬梯模式,两对后轮交替爬到上一级或下一级台阶上。但其价格为29000美元,鉴于我们国内的消费水平,还无法普遍接受如此高昂的费用。所以国内有人参照IBOT研发了行星轮系的爬楼梯轮椅车,最有代表性的是李荣标为骨折妻子发明能爬楼梯轮椅车。其是由5个小轮组成的五星轮,轮椅前方一个半米长的安全支架上还有4个小轮,整个椅子共有14个小轮。他背对着楼梯将轮椅微微倾斜,很轻松就将老伴拉了上去,五星轮上的一个小轮刚好能上一级楼梯。在爬楼过程中,因为有安全支架的支撑,轮椅能停在任何一处。其明显的缺点是不够自动化,全程操作需要旁人相助,且车体结构不够紧凑。2发展趋势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,且间歇型爬楼机构和控制较复杂所以连续型是其发展趋势。其中,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。可见若减小星型轮式爬楼梯轮椅的上下楼梯平稳性,这将是将来爬楼轮椅的主要趋势。随着当前电动车的普及,将来轮椅车也更多的是采用电动驱动,免去旁人的帮助操作者也能轻松自如的进行行走,以缓解身体不便带来的诸多困扰。可见轮椅车将是朝着电气化,智能化的方向发展着,它将在残障人士及年老人群发挥积极作用,成为他们生活中的帮手。而不仅仅是一种用途有限的代步工具。三、主要研究的内容、预期目标1主要研究内容轮椅的自动上下楼动作的完成,包括机械结构部分和控制部分两大部分2预期目标实现轮椅自动上下楼的自动控制,和上下楼时的平稳性和安全性以及成本的大众性四、目标、主要特色及工作进度1目标通过这次对爬楼梯自行轮椅车的总体和结构的设计,学会利用查参考书和某些图表正确计算和选用零件的尺寸和一些参数,培养自己掌握一般机械设计的思路,设计方法和设计步骤。提高自己利用计算机绘制二维图纸的能力。研究重点自动控制的实施,机械传动的完成。研究难点如何才能使轮椅在自动上下楼个过程中,达到让使用者安全舒适而且造价可以让大众所接受2主要技术要求(1)自行轮椅平地行走速度不大于15km/h(2)自行轮椅爬楼梯速度不大于8km/h(3)自行轮椅安全性必须保证(4)机械结构合理,传动效率高(5)控制系统功耗小(6)要求方案论证充分。3工作进度毕业设计(论文)工作内容机完成时间1)外文翻译6000实词以上2.20~2.220。5周2)收集有关资料,写出开题报告2.23~3.21。5周3)整体方案设计3.5~3.304周4)机械结构与控制系统方案设计4.2~4.274周5)机械零件设计绘图与控制电路设计4.30~6.14周6)撰写论文6.4~6.152周7)答辩准备及论文答辩6.15~7.22周五、参考文献【1】璞良贵,纪名刚主编.机械设计.第七版.北京高等教育出版社,2001【2】房立新等.行星轮式爬楼梯电动轮椅P.中国专利号CN102125488A,2011年7月【3】赵树明.爬楼梯智能轮椅P.中国专利号CN201564701U,2010年9月【4】高明.微机应用系统设计M.北京航空航天大学出版社,2003年3月【5】王中发.实用机械设计M.北京北京理工大学出版社,1998年2月【6】北京有色冶金设计研究院编.机械设计手册第二卷M.化工出版社,1993年1月【7】CAOPengbinet.Al.Structuralanalyticalapproachtocoupleddesignin.designwithaxiomaticDesignJ.ChineseJOURNALOFMECHANICAL2006,423465

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