机械毕业设计(论文)开题报告-爬楼梯的自行轮椅车设计

1、资料 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 班 级 学 号 学 生 姓 名 指 导 填 表 日 期 机械设计制造及其自动化 教 师 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

2、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12V-15Ah 的蓄电池

3、、 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

4、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

5、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，

6、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

7、 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

8、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 ; （2）自行轮椅爬楼梯速度不大于 ； （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（ 实词以上）； 2）收集有关资料，写出开题报告； 3）整体方案设计； 4）机械结构与控制系统方案设计； 5）机械零件设计绘图与控制电路设计； 6）撰写论文； 7）答辩准备及论文答辩： 周五、 。周 。周 周 周 周 周 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 中国专利号： ， 年月 【3】赵树明