四轮平衡车式爬楼轮椅机械结构设计开题报告

PAGEPAGE9开题报告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。爬楼梯轮椅按照其传动方式可分为:星轮式、履带式和步进支撑式三种。轮椅在老年人和残疾人的生活中扮演着重要的角色,尤其是随着人口老龄化和残疾人数量的增加,轮椅将为改善这一特殊人群的生活起到不可替代的作用。然而,普通的手动和电动轮椅都不兼具爬楼、翻越障碍的功能,降低了使用者的行动自由度。该多功能轮椅不仅能满足消费者基本生活要求，还可以根据自身需求实现多种功能，如：上下台阶、变成床、升降和上下车等，从而大幅降低护理人员的劳动强度，同时又提高患者自理能力和生活质量。一旦多功能轮椅研制成功，其适应性广稳定性好的特点必定受到人们的喜爱，还能推动我国医疗行业的发展。国外对爬楼梯装置的研究开始得相对较早,最早的专利是1892我国对此类装置的研究虽然起步较晚,但近年来也涌现了很多这方面的专利,然而投入实际使用的还很少。总结目前国内外现有的爬楼梯装置和专利,按爬本课题爬楼机的设计，在具体的产品设计之前，通过了解用户与市场的需求，针对客户需求对产品进行机构和功能设计，进而寻求方法解决如何实现所设计的功能。给出了本多功能轮椅设计流程图：第一周：查阅相关文献，撰写文献综述。3D3D第十周：根据设计的数据，对打印系统进行三维建模。（2000）前言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。爬楼梯轮椅按照其传动方式可分为:星轮式、履带式和步进支撑式三种。轮椅在老年人和残疾人的生活中扮演着重要的角色,尤其是随着人口老龄化和残疾人数量的增加,轮椅将为改善这一特殊人群的生活起到不可替代的作用。然而,普通的手动和电动轮椅都不兼具爬楼、翻越障碍的功能,降低了使用者的行动自由度。爬楼轮椅发展现状国外对爬楼梯装置的研究开始得相对较早,最早的专利是1892我国对此类装置的研究虽然起步较晚,但近年来也涌现了很多这方面的专利,然而投入实际使用的还很少。总结目前国内外现有的爬楼梯装置和专利,按爬Y"Y5034530-35步进支撑式爬楼轮椅在国外已有近百年历史，经不断演变和改良，现已是所有形式爬楼轮椅中安全性较高也步径式爬楼机是传动机构比较复杂的一种。市场分析经过了几十年的发展,机器人技术已经越来越成熟,其应用领域也在不断近几年,中国的轮椅行业发展迅速,在“十二五”末,整个医疗仪器与设备5720%30%,361设的步伐加快,基层医疗机构将是医疗器械重要市场,全国县级医院和乡镇卫8总结综上所述,国外在爬楼梯装置方面的研究已经有一百多年的历史,成果也较多,但是它们大多结构复杂、造价昂贵,远远超出了发展中国家人民的经济承受能人使用受限的问题,同时考虑到我国使用者的经济承受能力,需要研究一种价参考文献217徐宏,郝涛,郝祥如我国老年残疾人口发展趋势预测及养老服务研究[J]海2015,33(5):27-29.马良中国残疾人社会工作历史、现状与发展趋势分析残疾人研究,2013(1):42-44YuMunakata,MasayoshiWada.DevelopmentandAnalysisofaNovelAdd-onDriveMechanismforMotorizingaManualWheelchairanditsStepClimbingStrategy[J]ROBOMECHJoumal,2(7):3-5.NayanJyotiBaishyaHarutoshiOgai.AConceptforDevelopmentofEconomicalStair-climbmgWheelchair[C].IOP Conference Series: Materials Science Engmeermg.2018(1):2-3.C9TENGYu,WANGTmg.YAOChen.TheResearchofTensionOptimalEstimationandStair-climbmgAbilityofTransformationWheelchairRobot[C].The29thChineseControlConferenceBeiim,2011:2-4.RenchungSoongSunLiWujuiminLee.AnElectricWheelchairwithFunctionofClimbingupanddownStep[J].IntemationalAppliedScienceandPrecisionEngineeringConferenceNanTou(CT).2013299-300.ChunTaChen.HoangVuongPham.OnClimbmgWindingStairsinanOpen Mode for a new RoboticWheechair[J].Advanced Robotics: TheInternationalJournaloftheRoboticsSocietyofJapan,201226(1/2):59-60.苏和平,王人成一种双联星形轮机构电动爬楼梯轮椅的设计[J]中国临床康复,2005(26):144-145.D2014.2010.D2015.BodilRavnebeg.Indentitypoliticsbydesign:users,marketandthepublicserviceprovisionforassistivetechnologyinNorway[J]ScandinavianHournalofDisabilityResearch,ISSN:1501-7419.PAGEPAGE19史学政汽车驾驶座椅、智能轮椅一体化的结构设计与性能分析[D]河北工2013.2008.[17万国睿多功能电动汽车底盘的动力学仿真[D]华北理工大学2016.[182016.D2016.众邦.福乐康分体式电动履带爬楼车 [EB/OL].http com/10935026286.html.朱坚明,李付才,李海伟,等轮腿式爬楼梯移动机器人的设计及运动特性分2013,24(20)2722-2723.DeganiA.LongAWFengS.etal.DesignandOpen-loopControloftheParkourBotaDynamicClimbingRobot[J].IEEETransactionsonRobotics,2014,30(3):706-710.王洪波,齐政彦,胡正伟,等并联腿机构在四足/两足可重组步行机器人中200945(8):25-27.lonutDanielGeoneaNicolaeDumitry.AlexandruMargme.DesignandStructuralAnalysisofaPoweredWheelchairTransmission[J].ACTAUniversitatisCibmiensis2015,67:37-38.范星光,李屹贾亮行星轮式爬楼轮椅的传动方案及运动仿真[]机械工程学报,2016,40(3)83-85.TheiBOTsself-balancingtechnology/ol].http;/www.dekaresearch.c om/ibot,shtml.2017.2008.D2013.曹冲振,周娜,王凤芹,陈京邦履带变构式轮履复合爬楼轮椅爬楼平稳性分造2018(2):192-193.德国AAT步进支择式爬楼轮椅max[ [31]AAT S-max https://www.chma. kangfuliliaosheb/3597219www.chma.c/kangfuliliashe/3597219357.html.香港爬楼车b-free[eb/ol].http://blogsma.'s/blog_6259e83c0102xaqf.html.越障轮椅爬楼机[ebo.http:/cns/blog_6259e83c0102xafhtml田海波,方宗德,古玉锋轮腿式机器人越障动力学建模与影响因素分析机201032(3391-394）M.Taherkhorsandi,M.J.MahmoodabadiM.Talebipour,etal.ParetoDesignofanAdaptiveRobustHybridofPIDandSlidingControlforaBipedRobotviageneticAlgorithm-optimization[J],NonlinearDymamics,201579(1)251-260.2015.6（4000）DOI：10.1515/aucts-2015-0061ACTAUNIVERSITATISCIBINIENSIS-技术系列卷。lxvii2015电动轮椅变速器的设计与结构分析丹尼尔博士学位。D.工程师/助理教授，力学系/应用力学系，罗马尼亚，igeonea@杜米特鲁尼科莱博士学位。罗马尼亚克雷奥瓦大学力学系/应用力学系D.工程师/教授，nicolae_dtru@海洋亚历山大博士学位。罗马尼亚克雷奥瓦大学力学系/应用力学系D.工程师/教授，fam_margine@SolidWorks，并将用于ADAMS并将用于ADAMSADAMS传动的效率，并使该设计能够实现轮椅模型。关键词：轮椅，设计，动力学，差动传动。关键词：轮椅，设计，动力学，差动传动。导言1,3,5]1595器人系统[2,4,5,6,7,8,9]。尽管科技进步迅速，但在过去的200-3001933世，电动轮椅于1970年[3]初开发。性，以改变PM（）3,55/秒。如果这是唯一的要求，几百瓦容量的小型©20159]轮椅的控制模块将操纵杆的位置信息转换为功率信号到电机。控制模块是基16PWM)。轮椅传输的运动学研究1IM1转向由转向电机M2放置在轴V锥齿轮，（10,12)和(10‘，12’）是行星齿轮，它们分别安（11,13)和(11‘，13’）是卫星齿轮。卫星齿轮安装在针轴承上，轴固定（称）6-52-4Rs（）和RD（）。卢 2 v 2 R8 s12' 129' 911'

1110' 10三 四 四 三13 13S4 二 45i 6图1：轮椅传输的运动学方案。M2轴(10，11)，(11，12）到半轴IIIRD。对于左轮Rs，传动流通过锥齿轮（8，9‘)，(10’，11’)，(1112’）RDRs将以相同的角速度和相反的旋转感觉旋转。套管S，不移动(电机M1被关闭)。用关系（1)表示轮椅直线位移运动传动链和转向运动传动链）。MIiwIIicIIIVik IVik IIIRd1 65 M IiwIIic2 89 10111112IIIRs M Vik IV'ikikIII'Rs(1)1 65 4'2'2 89' 10'11' 11'12'地点：M-牵引力马达；蜗轮比；最终传输比率；RD和Rs，对1i6w5i42c地点：M-牵引力马达；蜗轮比；最终传输比率；RD和Rs，对1i6w5i42c和IIIiii89kk'10比率；i锥齿轮'10比率；i锥齿轮11，12RsIII，IVV-轴。11ki65 42对于轮椅直线位移时，两个驱动轮遇到相同的阻力地面，是有效的关系（1）。对于转向，车轮角速度的控制方程是：来自情商。二，中心齿轮（行星）的角速度是其角速度的两倍差器。如转电机关那自Eq（2）得：动。地点：

是从牵引电机收到的运w c牵引电机角速度；i蜗轮比；i旋转齿轮4-2传动比率。65 42在轮椅发生曲线位移的情况下，得到了方程（5）：是从转向马达M2.101210S；12S；卫星齿轮11和13的相对角速度，朝向差速套管S；轮椅架上差速器外壳的绝对角速度。上述关系有助于轮椅传动的运动学综合。这些关系被用来建立齿轮比，在固体工程中设计，传动三维模型。轮椅的设计和运动仿真一对齿轮z2=34z4=18z8=13z9=33z6=1z5=17一对齿轮z2=34z4=18z8=13z9=33z6=1z5=17z10=16z11=10z12=16z13=10齿轮比[-]1,82,53171,1,6886齿轮模块[mm]333,2,2,555齿轮滚动直径[mm]德沃2=54,84德沃4=101,5德沃8=39,0德沃9=99,86=26,255=58,8德沃10=40德沃11=25德沃12=40德沃13=25345PAGEPAGE26图2：实心工程中的轮椅传动总成。图3：实心工程中的轮椅总成。63.5rad/s。如果（时间-2：38，0，如果(时间-4：0，38，38)）-用于牵引运动(轴I)如（时-2：0，0，3.5）-用转动(应于轴V) (6)图4：轮椅轨迹：组合运动(A)和转向运动(B)。5，a5，b安西蜗杆和锥齿轮的瞬态结构分析AnsysAnsysADAMS2.5Nm5b8Nm6图6：蜗杆和锥齿轮的有限元模型。在Ansys模型的等效vonMisses7von-Mises)35,5MPa。图7：蜗轮的等效vonMisses应力分布。8图8：锥齿轮的等效vonMisses应力分布。结论直线运动电机和转向电机两种电机。电机可以独立运行或相关运ADAMS708Nm2.5NmAnsys。确认：这项工作得到了战略赠款POSDRU/159/1.5/S/133255，项目ID133255（2014年）的支持，该项目由欧洲社会基金在2007-2013GeoneaI.，DumitruN.，《电动轮椅的设计与运动分析》，《应用力学与材料》，第一卷。第772。GeoneaI.，DumitruN.，MotionAnalysisofarobotichelf，Proceedingsof24InternationalConferenceRoboticsinAlpeAdriaDanube-RAAD2015，27-29May，Bucharest，Romania（待出版）。KumarVijay，《机动残疾人辅助器具》，Wiley《机动残疾人电气和电子工程辅助器具百科全书》，1997年。D.，齿轮齿非线性接触分析用于故障诊断，结构动力学会议和博览会，2008年。Mo