毕业设计
开题报告
课题名称智能轮椅的设计（机械部分）
院系机电与自动化学院
专业班机电1201
姓名胡天华
评分
指导教师奕
武昌首义学院
武昌首义学院本科生毕业设计开题报告
比。
随着人工智能，模式识别，图像处理，计算机技术和传感器技术的发展，智能轮椅的功能将更为完善丰富，也将真正进入老年人和残疾人的生活。
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了，研究出来的种类多，有一些已经可以实现市场化，取得了很大的成果。但是，他们研究出来的产品大多是结构复杂，价格昂贵，有许多产品价格在十几万以上，这对于中国的普通老百姓来说可望而不可及。国的研究相对来说比较晚，虽然也诞生了很多专利，但由于受到体积，重量，稳定性及安全性的限制，还没有产品真正的投入使用。从国外爬楼梯装置的特点可以看出，爬楼梯轮椅装置发展至今除了轨道式爬楼梯装之外，大多数爬楼梯轮椅装置的自主性都不高，仍然需要在旁人的协助下实现上下楼运动。而且存在许多问题值得深入研究。由此可见，为了解决轮椅使用受限的难题，同时还要考虑我国的国情，考虑到使用者的经济承受能力，研究一种价格低廉，功能多样的爬楼轮椅势在必行。
目前，市场上爬楼梯轮椅多种多样，种类繁多。但是比较优秀，实用，价格低廉的爬楼梯轮椅少之又少。目前，最为先进的爬楼轮椅为美国的iBOT。由美国著名发明家迪恩·卡门发明的爬山轮椅iBOT3000独立机动系统（以下简称iBOT）是目前为止世
图1美国 iBOT
界上最为先进的具有上下楼梯功能的全自动轮椅。其外形如图1.1所示。
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保
毕业设计 开题报告 课题名称智能轮椅的设计（机械部分） 院系机电与自动化学院 专业班机电1201 姓名胡天华 评分 指导教师李奕
武昌首义学院 武昌首义学院本科生毕业设计开题报告
置最适合自己的轮椅，于此同时模块化也可以降低生产成本，提高了智能轮椅的性价比。 随着人工智能，模式识别，图像处理，计算机技术和传感器技术的发展，智能轮椅的功能将更为完善丰富，也将真正进入老年人和残疾人的生活。 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了，研究出来的种类多，有一些已经可以实现市场化，取得了很大的成果。但是，他们研究出来的产品大多是结构复杂，价格昂贵，有许多产品价格在十几万以上，这对于中国的普通老百姓来说可望而不可及。国内的研究相对来说比较晚，虽然也诞生了很多专利，但由于受到体积，重量，稳定性及安全性的限制，还没有产品真正的投入使用。从国内外爬楼梯装置的特点可以看出，爬楼梯轮椅装置发展至今除了轨道式爬楼梯装之外，大多数爬楼梯轮椅装置的自主性都不高，仍然需要在旁人的协助下实现上下楼运动。而且存在许多问题值得深入研究。由此可见，为了解决轮椅使用受限的难题，同时还要考虑我国的国情，考虑到使用者的经济承受能力，研究一种价格低廉，功能多样的爬楼轮椅势在必行。 目前，市场上爬楼梯轮椅多种多样，种类繁多。但是比较优秀，实用，价格低廉的爬楼梯轮椅少之又少。目前，最为先进的爬楼轮椅为美国的iBOT。由美国著名发明家迪恩·卡门发明的爬山轮椅iBOT3000独立机动系统（以下简称iBOT）是目前为止世 图1美国 iBOT 界上最为先进的具有上下楼梯功能的全自动轮椅。其外形如图1.1所示。 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
1 课题意义 联合国发表报告指出：当二十一世纪上半叶到来时，全球人口将增加0．6倍，而老年人口将增加2．3倍，老年人【1】口占总人口的比例将上升到20％。也就是说， 全世界人口老龄化进程正在加快，今后50年内，60岁以上的人口比例预计将会翻一番。而我国是人口最多的国家，老龄化和残疾是我们不得不面对的重大问题，据老龄委统计结果显示，目前我国60岁以上的老年人已达到1．43亿，超过总人口的10％。而我国有残疾人6000多万，平均每5个家庭就有一个残疾人12J。另一项调查显示，2000年，我国60岁以上老年人中有腿脚不便情况的人已接近2800万。此外，根据中残联统计数据，目前我国肢体残疾人接近900万，其下 肢残疾人为200万左右。 随着老年人和残疾人的日益增多，服务需求将会日益增加。助老／助残服务 机器人系列产品的研发有助于形成未来老年人和残疾人生活的新模式和新概念，并解决人口老龄化带来的重大社会服务问题，以及2015年实现我国“人人享有康复服务”的国家战略目标和社会协调发展提供技术支撑。智能轮椅是助老／助残服务机器人系列产品中的一个重要研究领域。轮椅作为广大老弱病残人员使用的辅助运动工具，随着人工智能和机器人技术的发展，智能轮椅【3J的研发也 必将成为一种趋势。研究并开发实用的智能轮椅具有非常重要的现实意义。1．1多模态智能轮椅 江西省焊接与自动化机器人重点实验室研究的多模态智能轮椅包括手柄控 制，语音控制中可避障控制，自主避障控制三种模态。各模态之间即可相互独立，又可根据实际应用场合进行多模态融合。 (1)手动控制 常规模态，智能轮椅相当于普通的电动轮椅。此模态有两种控制方式，手 柄控制和键盘控制。使用者即可通过手柄，也可通过小键盘操作输出四路模拟电压，轮椅本身配有电机控制器，四路模拟电压通过电机控制器产生直流电机信号来控制直流电机，通过对直流电机的开环控制控制轮椅的前进、后退、加第1章绪论
抢答器毕业论文（设计）开题报告 论文题目：智能抢答器设计 系：电子信息科学系学号：姓名： 一、论文选题的目的和意义 在这个竞争激烈的社会中，知识竞赛，评选优胜，选拔人才之类的活动愈加频繁。在竞赛中，都是多个选手一起参加，如果采用举手回答问题的这个方式来进行竞赛已经不适应社会的需要。并且在主持人提出的问题时候，如果让选手用举手等方法来进行抢答，这在某种程度上会因为主持人的主观误断造成比赛的不公平性。而在当今社会里，比赛要追求准确、公正、直观地判断出第一抢答者，这时候智能抢答器就派上用场了。 智能抢答器是一种应用十分广泛的设备，在各种竞赛、抢答场合中，它都能客观、迅速地判别出最先获得发言权的选手。早期的抢答器只是由几个三极管、可控硅、发光管等器件组成的，能通过发光管的指示辩认出选手号码。现在大多数智能抢答器都由单片机或PLC控制，并且新增了许多功能，如选手号码显示，抢按前或抢按后的计时，选手得分显示等功能。 随着科技的发展，现在的抢答器向着数字化、智能化的方向发展，这就必然提高了智能抢答器的制造成本。鉴于现在小规模的知识竞赛越来越多，操作简单，经济实用的小型抢答器肯定很有市场。因此，我选择单片机来设计八路智能抢答器。 通过这次毕业设计,让我了解到了八路智能抢答器的结构组成和工作原理，也初步掌握八路智能抢答器的调整及测试方法，提高实践动手能力和思考问题的能力。同时通过本次毕业设计，也让我巩固了以前学习的理论知识，建立逻辑数字电路的理论和实践的结合，了解了八路智能抢答器各单元电路之间的关系及相互影响。初步掌握了八路智能抢答器的调整及测试方法。 本毕业设计通过参考大量文献对八路智能抢答器的工作原理进行了系统的介绍，通过详细的调查和权威技术资料及相关情报的收集，为我们更深刻的了解电子技术提供了很好的平台，使得更好的让理论与实践相结合。 二、国内外关于该论题的研究现状和发展趋势 随着我国抢答器市场的迅猛发展，与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的焦点。技术工艺，是衡量一个企业是否具有先进性，是否具备市场竞争力，是否能不断领先于竞争者的重要指标依据。了解国内外抢答器生产核心技术的研发动向、工艺设备、技术应用及趋势对于企业提升产品技术规格，
智能轮椅开题报告
毕业设计 开题报告 课题名称智能轮椅的设计（机械部分） 院系机电与自动化学院 专业班机电1201 姓名胡天华 评分 指导教师李奕 武昌首义学院
武昌首义学院本科生毕业设计开题报告
置最适合自己的轮椅，于此同时模块化也可以降低生产成本，提高了智能轮椅的性价比。 随着人工智能，模式识别，图像处理，计算机技术和传感器技术的发展，智能轮椅的功能将更为完善丰富，也将真正进入老年人和残疾人的生活。 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了，研究出来的种类多，有一些已经可以实现市场化，取得了很大的成果。但是，他们研究出来的产品大多是结构复杂，价格昂贵，有许多产品价格在十几万以上，这对于中国的普通老百姓来说可望而不可及。国内的研究相对来说比较晚，虽然也诞生了很多专利，但由于受到体积，重量，稳定性及安全性的限制，还没有产品真正的投入使用。从国内外爬楼梯装置的特点可以看出，爬楼梯轮椅装置发展至今除了轨道式爬楼梯装之外，大多数爬楼梯轮椅装置的自主性都不高，仍然需要在旁人的协助下实现上下楼运动。而且存在许多问题值得深入研究。由此可见，为了解决轮椅使用受限的难题，同时还要考虑我国的国情，考虑到使用者的经济承受能力，研究一种价格低廉，功能多样的爬楼轮椅势在必行。 目前，市场上爬楼梯轮椅多种多样，种类繁多。但是比较优秀，实用，价格低廉的爬楼梯轮椅少之又少。目前，最为先进的爬楼轮椅为美国的iBOT。由美国著名发明家迪恩·卡门发明的爬山轮椅iBOT3000独立机动系统（以下简称iBOT）是目前为 图1美国 iBOT 止世界上最为先进的具有上下楼梯功能的全自动轮椅。其外形如图1.1所示。 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
华中科技大学 武昌分校 毕业设计（论文） 智能轮椅的设计（机械部分） 系别：机电与自动化学院 专业班：机电1201班 姓名：胡天华 学号：20121100016 指导教师：李奕 2016年5月
智能轮椅的设计（机械部分）Design Of Intelligent wheelchair (Mechanical part)
摘要 轮椅在老年人以及残疾人的生活中扮演着重要的角色，随着社会的发展，特别是城市的快速扩张和建设，以及人口老龄化问题越来越严重和残障者数量的不断增加，对辅助步行工具的需求日益提高。而高楼大厦鳞次栉比，越来越多的天桥，公园的台阶，小区上下楼等，却越来越困扰着轮椅使用者。轮椅作为残障者的唯一出行工具，受到了越来越多的制约，传统轮椅已经不能满足多数人的需求。而随着科技的发展及技术的进步，轮椅，应该被加以改进以适应现代社会的环境。 综上所述，本文在经过研究论证的基础上，采用行星轮机构，针对本文中所使用的双电机分别驱动左右轮的方案，在平地行驶时，使用电机驱动，四轮着地。通过控制两侧车轮的转速从而实现转弯控制。爬楼时，通过行星轮翻转来实现上下楼梯行走。 关键词：爬楼轮椅行星轮机构设计
Abstract Wheelchair play in the life of the disabled and the elderly in an important role, along with the development of society, especially the rapid expansion and construction of the city, as well as an increasingly serious problem of population aging and the increasing number of persons with disabilities, to assist walking the increasing demand for tools. And row upon row of tall buildings, more and more bridges, stairs park on a cell downstairs, etc., are increasingly plagued wheelchair users. As the only handicapped wheelchair travel tools, has been more and more restricted, conventional wheelchairs can not meet most people's needs. With the advancement of technology and the development of technology, the wheelchair should be modified to adapt to the environment of modern society. In conclusion, on the basis through feasibility studies on the use of planetary gear mechanism, for dual motor used herein, the left and right wheels are driven scheme, when the ground running, use motor drive, four-wheel ground. Having four-wheel drive characteristics. By controlling the rotational speed of the wheels on both sides, to achieve turn control. When climbing stairs, driving motor is rotated by another planet rocker, two pairs of wheels alternately the ground, in order to achieve and down stairs Key words: Climbing stairs wheelchair planetary gear Mechanism Design
1.2.1 智能轮椅的国内外研究现状 智能轮椅通常是在一台标准电动轮椅的基础上，增加一台电脑和一些传感器或者在一个移动机器人的基础上增加一个座椅进行构建。最早的相关研究开始于1986年，轮椅通过视觉进行导航协助。之后IBM T.J.Watson Research Center 的Connell 和Viola将座椅放在一个移动机器人平台上，利用操纵杆、超声和红外传感器实现了机器人的行走和避障等导航功能。Jaffe等负责的smart wheelchair项目利用两个超声波传感器测定人的头部运动位置，并以此实现了利用头部姿势控制轮椅的运动。经过20多年的开发，世界各国的研究者相继开发了多种智能轮椅平台，包括美国麻省理工大学的Wheelesley, 密西根大学的NavChair，匹兹堡大学的Haphaestus，SWCS(Smart Wheelchair ComponentSystem), 加拿大的TAO项目，西班牙的SIAMO, 法国的VAHM, 德国乌尔姆大学的MAid,不莱梅大学的Rolland, FRIEDNS I,II系列,希腊的SENARIO 等。 我国开展智能轮椅的研究较晚，但是也根据自己的技术优势和特点，开发出了有特色的智能轮椅平台，包括中科院自动化所的多模态交互智能轮椅、嵌入式智能轮椅，上海交通大学的多功能智能轮椅，中科院深圳先进技术研究院基于头部动作的智能轮椅等等。 在控制系统结构方面，目前多数智能轮椅平台上采用的是主从式控制方式。上位机负责系统的整体控制，包括各功能子模块的协调，任务规划，系统管理以及人机交互等，同时完成运动控制量的计算、送到下位机，以完成对轮椅的运动控制。该种控制模式对硬件的要求较为简单，系统较容易构建，是系统验证期所采用的典型结构。目前上位机多采用普通PC机，由于信息的集中处理使得上位机的信息处理量大，负担很重，实时性较差，无法满足实际使用的需要。随着嵌入式技术的飞速发展，采用嵌入式控制系统构建智能轮椅平台逐渐引起研究者们的注意，中科院自动化所研制的嵌入式智能轮椅系统在该方面进行了尝试，系统采用ARM+DSP+FPGA的方式来分别构建智能轮椅的中央控制系统、传感器系统、视觉系统和运动控制系统，整个控制系统运行稳定，具有实时性高、功耗低，续航时间长的特点，在控制模式方面，智能轮椅上普遍采用的是三种模式：自动模式、半自动模式、手动模式。 在自动模式下，由使用者通过人机交互界面设定目标，智能轮椅通过自身获得的环境信息自主完成到目标点的路径规划和跟踪，比如到卧室，客厅等。该模式主要针对控制轮椅能力较弱的老年人和残疾人； 在半自动模式下，则是通过使用者和轮椅之间的协作控制来达到安全导航的目的。该模式下以使用者控制为主，轮椅控制系统主要负责控制过程中的局部规划和安全检测。比如轮椅行进过程中的自主避障；在门、走廊等狭窄区域，根据使用者的操纵指令进行局部路径规划，帮助使用者完成操纵意图，同时避免危险发生等等。 在手动模式下，则是由使用者通过操纵杆实现对轮椅的完全控制，相当于一台普通的电动轮椅。在人机接口方面，针对不同残疾人群，研究者们开发了多种智能轮椅人机接口。 根据控制方式的不同，可以分为设定型人机接口和自然型人机接口两种，其
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
159中国 设备 工程Engineer ing hina C P l ant 中国设备工程 2019.10 （上）随着我国老年人数量的不断增多，我国轮椅市场规模也 正在不断发展。但当前我国市场环境中存在的大部分轮椅整 体功能设计方面都比较简单，很难实现较好的人机交互，对 于各类智能化系统的应用程度还存在较为显著的不足。而对 于各个使用轮椅的主体来说，要想通过轮椅完全实现生活自 基金项目：四川省科技计划资助，项目名称：多模态智 能轮椅研制及应用示范，项目编号：18ZDYF1365。 理，还是非常困难的。在这种行业市场环境下，各类新型智能轮椅就开始得到全方位的研发，通过完善全面的人机交互系统来提高轮椅使用的自动化与智能化，同时还能够增设集合越障、自动避障、辅助康复治疗等各项功能，满足各个主体的使用需求。1?人机交互智能轮椅的目标用户分析教育人机交互的智能轮椅设备目标人群跟传统轮椅并没有太大的区别。第一，人类个体随着年龄的增长，身体生理基于人机交互的智能轮椅设计研究 张强? （四川省康复辅具技术服务中心，四川?成都?610021） 摘要：随着老龄化水平的不断增加，我国老年人群体数量不断攀升。而老年人因为自身疾病或者意外事故等原因，出现下肢功能受限或下肢直接损伤的比重也较多，对于轮椅的需求量较高。本文先阐述了人机交互智能轮椅的目标用户，并结合当前我国市场需求明确了轮椅应该具有的各类功能，并立足于功能、外观和色彩三个层面，分析了人机交互智能轮椅的造型设计内容，探讨了人机交互智能轮椅的交互内容设计细则。 关键词：人机交互；智能轮椅；造型设计；交互设计；APP 中图分类号：TH789 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）10（上）-0159-03 这种固定支架看上去结构简单，大小头与工作管和钢套 管整圈满焊，工作管周向受力均匀，最大程度地降低了应力 集中。大小头在工作管受热膨胀后可产生一定的弹性变形， 减小固定结构处产生的二次应力。整圈满焊形成保温空间的 隔断，如果工作管某点泄漏，蒸汽就会在相应补偿段的排潮 管排出，既可以不影响其他补偿段的保温层，而且检漏的范 围就在这个补偿段上，不用在整条管线上盲目查找。 直埋内固定节的表面温度控制一直是热力管道预制的一 大难题。钢的导热率通常是普通保温材料的上百倍甚至上千 倍。内固定节中的钢制固定结构的热传导会使钢套管处的温 度过高，导致固定节处钢套管防腐层破坏，如图1的C 处。 并且高温会影响周围的土壤结构和植被。直埋蒸汽管道检修， 开挖后，经常会发现内固定支架处的钢套管处腐蚀破坏。 按照现行最新规范，直埋管运行时钢套管外表面最高温 度不能超过50℃。由于土壤层有保温作用的原因，很多实际 运行的直埋管道表面温度都会接近或超过50℃，固定支架处 的温度会更高，而且固定支架会影响旁边管道的温度。这样 一方面不符合行业规范，另一方面刚套管温度过高会对周围 的环境产生影响，包括土壤层、地下水、植被、周围的地下 管道等。普通的固定节就存在上述问题。 固定节处的温度控制对直埋管来说非常重要。多数直 埋管预制厂家在预制时，都未对固定节做隔热处理。但是固 定节要达到足够的承载强度和每个补偿段保温空间的严密隔 断，工作过就得与钢套管和工作管均沿圆周满焊，这样就必 然造成钢套管与固定结构焊接处温度过高。目前，多数直埋 保温管预制厂家在固定节制作时都未能有效解决固定节外套 管处温度会过高的问题。笔者此处介绍一种解决固定节处钢套管温度过高的办法。固定节制作时，在钢套管、固定结构、工作管焊接完毕后，以钢套管和固定结构的焊接点为中心再增加一层外护管，两层钢套管直接添加保温层，之后在按要求做防腐处理。固定结构同样参照图一结构，钢套管外以C 处为中心再增加外护管，如图2。图2?加套型圆周固定节如此一来，C 处的热量由外护大小头（件3）和外护管（件4）分散，解决了固定节外表面局部温度过高的问题。从宏观角度看，这个措施实际上是增加了固定结构外层的总热阻。在其他层热阻不变的情况下，其表面温度自然会比原来降低。由以上可知，固定支架是直埋蒸汽保温管整个管网安全运行的关键部件之一，再制作时不能仅考虑其“固定”功能，还需要考虑其受力强度、密封性能、表面温度、内部应力等 多方面因素，才能保证固定支架的安全、性能和寿命。在项目的设计、预制、施工的各个阶段，都必须重视。参考文献：[1]CJ/T?246?-2018.城镇供热直埋蒸汽管保温管及管路附件.[2]GB/T12777-2008.金属波纹管膨胀节通用技术条件.