爬楼梯机器人项目设计说明书.doc

爬楼梯机器人项目设计说明书.doc项目设计说明书
题目
爬楼梯轮椅设计说明书
专 业 过程装备与控制工程
学生姓名
班 级
学 号
指导教师
完成日期
爬楼梯轮椅设计说明》
一、 概述
高龄人群以及下肢残障者的最大障碍是步行能力的减弱甚至缺失， 他们不仅丧 失行动力， 更需要有劳动能力的人来加以护理。 目前，大部分年老体弱者及肢体 伤残者都会选择轮椅作为他们的代步工具， 并且大都需要家人或护理人员伴随协 助轮椅的使用。 然而，普通轮椅无法攀登楼梯， 从而限制了轮椅使用者的活动范 围，影响其参与社会生活。 尤其是国内城市以多层公寓式楼房居多， 电梯并没有 普及到所有的居民住宅，这给轮椅乘坐者造成诸多不便。
为了缓解上述弱势群体因为比例显著增加而给社会经济、 医疗护理各方面带来 的巨大压力，更好的关怀老年人、残疾人的生活，改善他们的生活质量，除了增 加房屋和各种公共建筑设施的无障碍设计， 扩大轮椅的使用范围之外， 改进现有 的普通轮椅，使其兼备平地行驶以及爬越楼梯障碍两种功能，成为更行之有效、 立竿见影的措施。 因此，为了解决上述需求，给老年人和残疾人提供性能优越 的代步工具，解决楼梯对他们生活造成的不便， 同时考虑使用者的经济承受能力， 研究一种价格适宜、平稳安全的爬楼梯装置具有重大的意义和实用价值。
二、 本项目设计的国内外研究、开发、应用和维护现状
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。
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。
国内外尚没有体积小巧、操作简单、价格低廉，适用于居民楼梯和广大残疾 人及老年人的爬楼梯轮椅。
尽管 iBOT3000 那种多功能高智能的轮椅是发展方向，我国“ 863”等国家计 划也支持一些单位研发了具有视觉、 声音及语音控制等功能的智能轮椅。 但是从 我和需求人群的经济条件来看，结构紧凑、小巧轻便，如 iBOT3000 大小，功能单一的低价格爬楼梯轮椅，以及在现有轮椅上加装简单的 辅助装置就可以爬楼梯的轮椅将会比多功能高价格的智能轮椅更具有市场潜力 和社会价值。
按照爬楼梯装置爬楼执行机构的类型 , 主要可归结为复轮试、 杠杆式、和履带 式三类。
爬楼轮椅的研究已经有几百年的历史， 目前已经发明了复轮式、 杠杆式、 履 带式爬楼梯轮椅，但其都是采用全自动爬楼梯方法。
（1） 复轮试（如图1）的爬楼梯机构最显著的提点是由均匀分布在 “丫”型或“十” 字型系杆上的若干个小轮构成。各个小轮既可以绕各自的轴线自转， 又可以随着 系杆一起绕中心轴公转。在平地行走时，各小轮自转；而爬楼梯时，各小轮一起 公转，从而实现爬楼梯的功能。但其有比较严重的颠簸、冲击现象，稳定性较差， 不能适应不同尺寸台阶，而且转弯也存在困难。
（2） 杠杆式（如图2）的主要特点是具有两套支撑装置，两套支撑装置交替支
撑，以实现上下楼梯的功能。这种机构的爬楼梯过程近似于人上下楼梯的过程， 也有人称之为步行式爬楼梯轮椅。