自动走轮椅
摘要:为实现高性能和低成本的自行走轮椅, 开发了全数字自行走轮椅控制器; 采用先进的无速度传感器测速技术, 设计了带电流补偿的电压负反馈加负载不平衡补偿的双电机协调控制方案。驱动部分采用有刷幅条电机的后轮驱动。幅条电机传动具有转矩大、噪音低、效率高、耗电少、寿命长、绿色环保等优点，克服了链传动噪声大、冲击大、传动不平稳等缺点，且外观新颖，控制部分采用采用平等四边形连杆机构，结构简单，并实现了大角度的转向控制和两轮同步运动，同时增加轮椅在行进中的稳定性，而且起到防倒的功能，遇上下坡也能自主掌控，安全性高；制动部分采用特制的涨刹机构，达到前后手柄都可以制动，安全性高。
给出了软硬件结构和单元电路的设计及参数选择方法; 分析了操纵杆工作原理; 给出了轮椅速度和运动方向信息合成计算公式和提高运行舒适度的S曲线生成策略。
关键词:自行走轮椅; 控制器; 双电机; 协调控制; S曲线; 误差检测；幅条电机；连杆机构；涨刹机构；电动控制；辅助装置
Automatic walk a wheelchair
Abstract:To achieve high performance and low cost to walk the wheelchair, developed by digital controller; walk wheelchairs, Using advanced speed sensorless speed technology, design with the current compensation voltage feedback and compensation of unbalanced load motor coordination control scheme. Driving part adopts a brush painting of the rear wheel drive motor. The picture has great torque motor drive, low noise, high efficiency, energy saving.longlife, green environmental protection etc, and overcome the impact noise, large chain drive not smooth, novel appearance and defects, and control part adopts USES equal quadrilateral linkage mechanism, simple structure, and realize the large Angle of steering control and two wheels, adding wheelchairs synchronous movement in the stability and travel, prevent fall function, meets the downhill can independently control, high security, Braking part adopts special rose, and brake to handle all can apply the brake, high safety.
The hardware and software structure and given the unit circuit design and parameter selection method, The lever principle analysis, Given the speed and direction of movement wheelchair synthetic formulas and improve information generated the comfort of the S curve operation
strategy.
Key Words: EPW; Controller; Two2motor; Coordinated control; S curve; Fault detection；electromotive wheelchair；hand control；electric control；auxiliary unit
目录
1 绪论 (2)
1.1 国内外发展情况 (4)
1.2 设计内容 (5)
1.3 设计思路 (5)
2 系统方案 (7)
2.1 机械系统方案 (7)
2.2 控制方案 (9)
2.3 总体方案 (10)
3 机械结构计 (11)
3.1链条的传动设计 (11)
3.2电动机的选用 (11)
3.3 驱动电路设计 (12)
4 控制系统设计 (13)
4.1 控制系统软件设计 (14)
5 总结 (14)
5.1 设计总结 (14)
5.2 展望 (14)
参考文献 (15)
附录 (18)
致谢 (19)
一、绪论
1.1 自行走轮椅国内外发展情况
随着社会的发展和人类文明程度的提高，人们特别是残疾人愈来愈需要运用现代高新技术来改善他们的生活质量和生活自由度。因为各种交通事故、天灾人祸和种种疾病，每年均有成千上万的人丧失一种或多种能力（如行走、动手能力等）。
随着人口的增长和医疗技术的进步，社会老龄化问题已成为很多国家不得不认真对待的重要问题之一。智能轮椅能够帮助老年人和残障人士独立的生活，节省家庭护理费用，减轻社会负担。许多国家投入较多资金研究智能轮椅，涌现出许多成果，但由于价格和实用性的原因使它们暂时只能作为实验产品。
智能轮椅作为移动机器人的一种,主要用来辅助老年人和残疾人的日常生活和工作,是对他们弱化的机体功能的一种补偿.智能轮椅在作为代步工具的同时又可以使用携带的机器手臂完成简单的日常活动.使他们重新获得生活能力,找回自立、自尊的感觉,重新融入社会.因而,智能轮椅的研究得到越来越多的关注
本设计的研究目标：在最经济的条件下，设计出一件最实用、最简易操作的自行走轮椅，功能齐全、结构简单、适用于伤残人士、且能达到消费者需求水准的一件市场普及化产品。
主要特色：功能齐全、结构简便、使用方便、价格适当、安全系数强
电动轮椅技术及其产业化
1．产品特点
电动轮椅作为一种安装有传感器，具有良好的智能控制功能的电动轮椅，不但具有普通的当前市面上电动轮椅所具有的所有功能，而且可以实现更加友好的人机接口和良好的操作性能。例如，可以实现避碰功能和导航功能，甚至可以实现利用无线方式将使用者的
位置和基本状态传送给医护人员和家人实现实时监控。
国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）：
自动轮椅作为医疗护理领域的服务机器人，其应用大量使用了移动机器人技术在自动轮椅的研究中涉及到的关键技术有导航系统、控制和能源系统、人机接口但由于整个轮椅系统以人为中心，所以在研究中要解决的核心是轮椅的安全导航问题所谓导航即是指移动机器人按照预先给定的任务命令，根据已知的地图信息作出全局路
径规划，并在行进过程中，不断感知周围的局部环境信息，自主地作出各种决策，并随时调整自身位姿，引导自身安全行驶到达目标位置
智能轮椅作为医疗护理领域的服务机器人，其应用大量使用了移动机器人技术。在智能轮椅的研究中涉及到的关键技术有导航系统、控制和能源系统、人机接口，但由于整个轮椅系统以人为中心，所以在研究中要解决的核心是轮椅的安全导航问题。所谓导航即是
指移动机器人按照预先给定的任务命令，根据已知的地图信息作出全局路径规划，并在行进过程中，不断感知周围的局部环境信息，自主地作出各种决策，并随时调整自身位姿，引导自身安全行驶到达目标位置。
随着社会的发展和人类文明程度的提高，人们特别是残疾人愈来愈需要运用现代高新技术来改善他们的生活质量和生活自由度。因为各种交通事故、天灾人祸和种种疾病，每年均有成千上万的人丧失一种或多种能力（如行走、动手能力等）。因此，对用于帮助残障人行走的机器人轮椅的研究已逐渐成为热点，如西班牙、意大利等国，中国科学院自动化研究所也成功研制了一种具有视觉和口令导航功能并能与人进行语音交互的智能轮椅。
近几年来我国轮椅车的生产近几年有了较大的发展，据中商情报网监测数据显示，目
前全国规模以上轮椅生产企业约有30多家企业，主要集中在东部及沿海发达地区，外商投资轮椅生产企业在中国轮椅行业占绝对领导地位。近年来随着人口老龄化到来及我国残疾人康复事业的发展，这为轮椅生产企业提供了良好的空间和广阔的市场前景。
。
3．同国外产品的综合比较
技术水平方面：与国外相比国内已经基本上没有差距，在某些方面甚至还具有一定优势。
生产工艺方面：虽然与国外相比还有一定差距，但通过分析解剖国外产品特点，利用自身优势可以在较短时间内缩小这种差距。研发和生产成本方面：与国外相比，国内具有相当大的优势。市场潜力方面：国内电动轮椅市场刚刚启动，尚没有强有力的竞争对手，市场潜力非常大。
4．国内现有企业情况介绍
首先，国内尚无具备智能轮椅生产的企业，现有的轮椅生产企业还主要定位在电动轮椅的生产上。且由于国内目前上不具备研制开发高性能电动轮椅控制器的能力，国内的生产企业的电动轮椅产品基本上都采用了国外的电动轮椅控制器，甚至部分企业的电动驱动总成也采用了外购方式，因此国内现有企业的产品成本居高不下，影响了市场购买能力的形成。同时由于不得不采用价格昂贵的进口控制器，国内电动轮椅产品的市场售价长期以来居高不下，难以为普通用户接受，也直接影响了电动轮椅市场的启动。
5．国家产业支持
国家科技发展部门已经看到智能轮椅产业的发展契机，已经从国家的产业发展角度来对其未来的发展进行支持。
下图是普通轮椅图
下图为设计的自行走轮椅产品图
1.2 设计内容
本设计的是为残疾人士和老年人设计一款自行走轮椅。
自行走轮椅作为老年人和残疾人的代步工具,有着严格的技术要求。轮椅优良的驱动性能和严格的安全性保障是首要的技术要求。
技术要求主要如下
1. 基本驱动功能
轮椅的模拟给定是由操纵杆发出的, 由速度档位设置按键来设定轮椅最高和最低运行速度。轮椅在起/制动时必须平滑稳定和安全。自行走轮椅对电机的起/制动快速性没有特殊要求, 但对机械特性有相对较高的要求。轮椅必须能够至少爬行5°的坡, 能够在草地等比较糟糕的路况下运行, 能够在左/右驱动轮处于不同路面时正常运行。
2.故障检测及保护
控制器应能自动进行故障诊断、定位和报警,并对一些常见故障进行显示。当轮椅运行时如果检测出故障, 系统能够使轮椅安全停止并锁定;当轮椅静止时出现故障, 系统应能够立即锁定轮椅
1.3 设计思路
本品设计的路线是在普通轮椅上增加电路和电动机，用电能来取代手动，从而使伤残人士和老年人更方便使用轮椅。电机选择的是Y160M1，连接电路来带动链条连接机构。用单片机输出、输入信号，连接到轮椅扶手上的控制器，当控制器给出命令的时候，单片机驱动电路，再通过电机带动链条，使整个轮椅能运动起来。
本款自行走轮椅最快速度为10km/h,具备转向、加速、减速、刹车功能。
轮椅的使用方法和注意事项 1、端正坐姿使患者坐于轮椅正中部位，背向后靠并抬头，髋关节尽量保持在90°左右。不能自己保持平衡者，应加系安全带固定，以保证患者安全。 2、肌力强化躯干肌力和控制能力的，以保证患者能安全的坐在轮椅中进行各种活动。常选择如桥式运动、燕式平衡、仰卧起坐等。用哑铃、杠铃等强化上肢肌力和耐力的，以保证上肢有足够的支撑力。 3、轮椅转移为了使患者能独立使用轮椅完成各种转移，必须指导患者进行专门的。教会患者独立使用各种转移技术如从床上左右、上下移动、床上坐起再到轮椅、轮椅到床或从轮椅中站起或移至其他椅上等。 遇有1级台阶时，应练习先将轮椅前面的小轮向上跷起，使轮椅向后倾，将小轮先置于台阶上，然后再将大轮子推过台阶。 4、预防压疮对外出乘坐轮椅时间较长的患者，应每隔30分钟进行臀部减压一次，即用双手支撑轮椅的扶手，使臀部悬空并保持15秒钟左右。同时要注意所有骨突部位的压力。 5、安全教育对患者进行安全教育，帮助患者养成制动轮椅手闸的习惯；加强保护。轮椅上适当部位（胸部、髋部）配用保护带，以方便固定患者。
股骨头坏死拐杖的使用方法 患上股骨头坏死要避免负重，避免负重最好的方法就是躺着床上不动只要不站起来就不算负重。但是人必须要动比如上厕所，去外面晒晒太阳等总躺在床上会使人烦躁。所以在活动的时候就要采用双拐来避免负重。股骨头坏死使用拐杖是有讲究的主要看以下三个方面。 一：另外选择拐杖的质量以木制(水曲柳木较好)和金属制(铝合金)的最常用。要选择无裂隙、疤结等质优的拐杖，柄部要有足够的海绵保护。 二：拐杖能有效的减轻下肢负荷，原则上用双拐杖。用上肢和手控制拐杖，适宜的高度是从足底到腋窝的高度，比身高少40厘米，站立时从足小趾前外侧15厘米到腋下2～3横指的高度。 三：扶拐杖行走法有：1、二点步行：右足和左拐，左拐和右足互相交替行走;2、三点步行：两拐和患侧足三点行走，健侧足独立行走;3、四点步行：足和拐杖交替步行。 采用双拐走路能有效避免负重，北京前海股骨头医院专家指出;患上股骨头坏死必要活动同时要经常做功能性的锻炼，以免发生肌肉萎缩加重病情。 声明：文章内容由北京前海医院提供，北京前海医院承诺其提供内容的真实和合法性，新华健康仅转载其内容，不承担由此产生的一切责任。
电动轮椅车设计 ee （ee） 指导教师：ee [摘要]：文中首先分析了国内外各种轮椅的状况，在对比总结各自优缺点的基础上，由于直流电机的额定输出转矩较低，不足以驱动后轮克服地面摩擦阻力传动，根据国内实际情况，提出了一种含有机械传动减速机构的电动轮椅，基于这种方案，设计了与之相匹配的减速器及其他传动机构，该方案采用直流电机经减速器与链条连接到后轴，以减低输出转速，增大输出转矩。应用现代设计理论及方法、对驱动方式进行分析和再设计，优化车身骨架结构，添加必要的辅助功能装置，利用计算机辅助设计软件构建轮椅及各零部件三维模型，为新型低成本电动轮椅的设计开发打下了一定基础，提供了一种供参考的驱动方案和骨架结构。 [关键字]：电动轮椅；设计；机械系统；
The design of electric wheelchair ee (ee) Tutor : ee Abstract:This paper first analyzes the domestic and foreign various wheelchair status, based on comparing the advantages and disadvantages, because the rated output torque DC motor is low, not enough to drive the rear wheel to overcome the ground friction transmission, according to the actual situation, proposed the electric wheelchair with a mechanical reduction gear mechanism, based on this driving scheme, design of the reducer and other transmission mechanism is matched, the DC motor through reducer and the chain is connected to the rear axle, so as to reduce the output rotation speed, increase the output torque. Use the modern mechanical design theory and method, analyze and re-design the drive mode. Optimize the body frame structure. And add some necessary accessibility devices. Use computer aided design software to build a three-dimensional model of the wheelchair an d it’s components. This design of the electric wheelchair’s mechanical systems has lay a certain foundation for the new type low-cost electric wheelchair and has given a reference scheme about drive mode and body frame structure. Keywords: wheelchair; design; mechanical system
设计说明书 目录 一、项目概况简介 (3) 二、设计原则…………………………… 三、总体构思…………………………… 四、设计详细说明……………………… 五、建筑细部说明……………………… 六、总体景观环境说明………………… 七、植物配置……………………………一、"项目概况简介 公共厕所是为居民和行人提供服务的不可缺少的环境卫生设施，为使公共厕所的规划、设计、建设和管理符合市容环境卫生要求，以利于城市的整洁和城市功能的正常发挥，特制定的本设计。 我们设计的厕所主要放置于综合性公园中，适用于各种人群，厕所的外型是由两个花型的圆相交，中心相交的部分为无顶的休息区，具植物配置，能够让等候休息的人依然感到赏心悦目。透明凹凸蓝色玻璃顶光线自然，节能环保。 二、设计原则 1、整体性： 注重景观规划设计的整体性，总体上简洁明快、局部设计在遵循整体风格统一的基础上求变化。男厕和女厕的布置基本趋于一致却也有变化，男厕的洗手台采用方形的设计，讲求简洁有力，女厕的洗手台和梳妆台为半圆形，讲究柔和曲线。 2、舒适性：
遵循“以人为本”的现代设计理念，残疾人厕所中设置扶手和坐便器，门前不设台阶和障碍，门宽也适用轮椅通过，色块以大块为主且多用柔和色彩，女厕设梳妆台，男厕设大面全身镜，方便梳洗和整理着装、妆容。 3、适用性： 为周边建筑提供相应的适宜环境，适用于综合性公园这样的多样人群集中的地段，建筑柔和，线条优美，色彩明快。 4、空间感： 根据现有的基地形态，以“收放结合”的平面形态配合竖向多层次的景观元素（包括绿化、水体、灯具等），塑造道路环境的多元空间感。 5、美观性： 充分运用景观设计的各类元素，在构图、材料、质感、植物形态及色彩、平面等各个方面相配合，强化屋顶的凹凸玻璃设计，多彩又柔和的墙面贴装布置恰如其分。 三、总体构思 1、形状 厕所外型采用两个外墙花型的双圆柱体相交，相交部分突起，为中空的设计，设置植物和座椅做中庭。 2、功能 公共厕所是为居民和行人提供服务的不可缺少的环境卫生设施，为使公共 2厕所的规划、设计、建设和管理符合市容环境卫生要求，以利于城市的整洁和城市功能的正常发挥，特制定的本设计.本公厕设置在综合性公园当中。 3、布局 厕所布局为左边为男厕，右边为女厕，均设置残疾人厕所，中心高起部分为中庭，其中女厕设有梳妆台
第九届“雄鹰杯”大学生发明创造竞赛 多功能一体化便利轮椅产品说明书 指导老师 曹博 魏家鹏 申报者 吴浩波 合作成员 李存洲 苏春阳 齐特 孙祥峰
一、作品设计 本产品是针对老年人，残疾人、下肢丧失运动能力的人设计的一种能够帮助他们最大程度进行自理的多功能轮椅床，该轮椅床是轮椅和床的组合体。该轮椅床既能作为护理床使用，辅助老年人、残疾人等完成支背、曲腿、左右侧翻的功能，床体中间部分又能够转换成轮椅驶离床体，辅助老年人、残疾人完成日常的自由活动。此外，该轮椅还具备站立的功能，能够在坐姿和站姿之间自由转换，帮助下肢瘫痪的病人实现其站立行走的愿望。 二、产品结构 可倾放式靠背 调速控制杆 自动式端盘 储物筐 十字后轮 稳定前小轮 三、产品各部分工作原理 1，行走装置 轮子表面采用橡胶材料，纹理设计增大摩擦，并首创十字形轮轴，四个轮为一个单元，与楼梯成啮合型运动。 2，动力装置 选用电力驱动作为多功能轮椅床的驱动方式。因此，所有机构的动力源均采用直流电动推杆推动。本多功能轮椅床由护理床和轮椅组合而成。作为护理床使
用时，工作环境在室内，可以使用固定电源。作为轮椅使用时，工作环境随着轮椅的移动变化，轮椅只能使用固定在轮椅上的简易携带电源。所以该轮椅床采用交流与蓄电池相结合的供电方式。轮椅用24v蓄电池，可供轮椅在外自由活动使用。组合成床体之后，主要依靠市电供给能源，同时对蓄电池进行充电。 3，轮椅手动控制开关 1）手扶外侧安有餐桌伸缩开关按钮，可手动控制餐桌或作为其它功用。 2）手扶内侧安有座椅靠背旋转按钮，可手动控制靠背的高度以满足使用者需要。 3）设有调速摇杆，可控制轮椅速度。 四、产品创新点： 此款设备与原有设备相比有以下特点： 创新点一： 可爬楼梯，首创十字形轮轴，四个轮为一个单元，与楼梯成啮合型运动，从而实现楼梯行走。 创新点二： 座椅，靠背部分采用简单的连杆机构，即 可实现水平，倾斜放置，满足使用者的复健需 求，便于日常休息。
目录 1 绪论 (1) 1.1课题的研究背景及意义 (1) 1.2国内外研究现状 (1) 2 自动轮椅总体设计 (4) 2.1概述 (4) 2.2 总体结构设计 (5) 2.3行星轮机构设计 (6) 3动力系统的设计 (9) 3.1动力系统参数设计 (9) 3.2驱动电机参数设计 (9) 3.3电池选择 (11) 4关键零件的设计计算 (12) 4.1配齿计算 (12) 4.2 链传动计算 (16) 参考文献： (19)
1 绪论 1.1课题的研究背景及意义 随着人口的急剧膨胀，我国的人口老龄化也随之加快，给社会及家庭带来的压力也不断增大。在《人口老龄化发展趋势预测研究报告》中全国老龄委最新发布的资料说明了一个问题：我们所处的21世纪将会是人口老龄化的时期。而我国早在20世纪末就已经步入了老龄化时代，相对于其他国家较早，这更应该引起我们的重视。中国不仅是进入老龄化较早的国家，同时也是老年人口最多的国家。在这个占有世界近1/5人口的国度里的问题就不仅仅是自身的问题了，它也会影响到世界老龄化程度以及进程，这个问题应该值得关注。 另外，由于各种生产事故、交通事故、各种灾害等意外事故导致大量残疾人的出现，这也是整个社会一直面临的问题。在残疾人数量统计的相关报告表明：世界以及我国的一次大量增加，据官方不完全统计，汉川地震造成残疾人数超过7000人，青海玉树地震造成残疾的数量也是一个巨大数据。随着现代科学技术的发展人们的寿命在延长的时间变长。另外由于现代高节奏的生活致使汽车的使用率大幅度提高，交通事故随之增加，导致残疾发生的风险也在加大。以上情况都验证了一个观点，就是残疾人口的数量将不断增加。 轮椅是现在大多数年老体弱者及肢体伤残人士使用较为广泛的代步工具。轮椅的发展也随着社会的需求变得多种多样，人类的智慧引领轮椅行业的发展，智能轮椅在越来越高的使用需求中得到了更多的重视，随着科技的飞速发展，将逐步替代手动轮椅和电动而国内城市尤其是在中小城市中以多层公寓式楼房居多，电梯的使用还没有普及到所有的居民住宅，也给轮椅使用者造成诸多不便。由于考虑到使用区域的广泛性，设计一款使用方便、重量适宜、价格合理的电动爬楼梯轮椅可能会大大的改善老年人和残疾人的生活质量，让他们的出行更为方便，楼梯和路障将不再成为他们出行的障碍。 1.2国内外研究现状 爬楼梯装置的研究已经有了较长的历史，早在19世纪90年代就已经有了此类专利的出现。自此，美、英、日德等发达国家就开始向此领域冲击，经过不断努力开发，也出现了一些成果。由于起步较早，它们在这方面的技术也相对成熟，已经推出此类产品。但现存产品都还存在各种瑕疵，还没有一种能做到尽善尽美。我国对此类装置的研究起步较晚，在近几年也有一些成果产生，但距离形成成熟产品还有很长的路要走。
摘要 根据所收集的各类文献及市场出售的各种轮椅显示，目前绝大多数轮椅可分为折叠式和固定式其中包括电动式等，折叠式轮椅收折之后所占的体积仍是非常庞大，如此将造成搬运困难，且施力不易，携带相当不方便，对于必须经常外出而行动不方便者，是个很大负担。目前市面上亦有两三种可收折成手提箱大小的折叠式轮椅，称为组合式轮椅，但其最大的缺点是组装程序相当的复杂和费时，在每一次的使用前与收复过程中，必须经过相当繁琐的步骤，对于使用时间短而使用次数多的患者而言，是一个非常困扰的问题。而电动式轮椅造价和价格比较贵不适合大众消费，而普通固定式的又占面积，不灵活。本设计所要研究的仿生叠轮椅仅以连杆机构所组成，从经过设计和设计要求的限制，及各类参考文献中得出了最适合此类机构的是Watt I型六连杆机构，并且进行了应用材料的确定、杆件的力学分析和整体的结构设计，最后完成了实体3D模型的制作。所以本设计所研究的手推型折叠轮椅是由单一自由度收折，并且没有分离的零件，不需使用任何拆卸工具即可以达到收折后体积小、重量轻、操作简便，像行李箱拖行及站立收藏等特性，适用于下肢瘫痪、年老体弱多病和行动不方便者，是一种非常理想的代步工具。 关键词：手推型折叠轮椅; 连杆机构; Watt I六联杆机构
Abstract According to the literatures collected in this research, most of the folding wheelchair can only be folded in lateral direction and the folded volume is still too big to carry or to transport and it becomes a terrible burden for active wheelchair users. There are two or three folding wheelchairs selling in the market, which can be folded into the size of a suitcase and is called “assembly wheelchair.” Their major defect is lengthy and complicated assembling procedures. Every time the user folds or unfolds the wheelchair, a tedious process must be conducted, which causes severe problems to daily wheelchair users. This research developed a linkage-type portable wheelchair. An optimal Watt-I six-bar mechanism was found according to the design requirements and design constraints. A full-size mockup was built after the dimensional analysis was accomplished. The portable wheelchair developed in this research has one-DOF with no separated parts. It requires no tools to operate. The new design has compact folded volume and light weight. It is easy to operate and can be dragged like luggage case. Therefore, it is an ideal mobile tool for elders and handicapped persons. Keywords ：hand-push；wheelchair；linkage；Watt-I six-bar
摘要 轮椅是年老体弱者以及下肢伤残者必不可少的代步工具，但障碍物却使轮椅受到很大限制。现代由于采用了传统的轮式结构，只能够在平地上行走，面对台阶、楼梯这样比较复杂的地形却显得无能为力。高通过性轮椅设计是采用轮腿式机器人结构，正常行驶时轮式工作，采用四轮驱动；遇到障碍时腿式工作，从而适应大多数地形；车身则采用自动导轨式调平结构，该结构简单，调节方便。本次设计的主要工作包括：确定轮椅的工作方式以及工作结构形式、主体尺寸，并确定各主要零、部件的结构尺寸及其选型。 关键词：轮椅高通过性轮腿式机器人
Abstract Wheelchairs are frail elderly and the disabled limb indispensable means of transport,but the obstacles while filling the wheelchair is very restricted.As with a traditional modern wheeled structure,can only walk on flat ground, facing steps, stairs, but this is more complex terrain powerless.High-pass design is the use of a wheelchair wheel legged robot structure,normal driving wheel work, the use of four-wheel drive;encounter obstacles leg work to accommodate most of the terrain; body is leveling automatic slide-type structure,the structure is simple,easy to adjust. The design of the main tasks include: determining wheelchair work and the working structure,body size,and identify the major components and parts of the structure size and selection. Keywords: wheelchair high adoption round legged robot
轮椅运送病人的方法工作文件第1页共1页 1.适用范位 1.1 医院内使用轮椅运送病人 2.目的 运送不能行走的病人 3.作业准备 3.1评估病人： A.病情。 B.病人的清醒程度，意识状态。 C.肢体活动受限状况，如是否有皮肤、肌肉、骨骼的损伤或骨折部位石膏固定。 D.是否有坐轮椅的体验。 E.心理状态，合作程度。 3.2病人的准备： A.明确运送的意义并共同讨论运送方法。 B.将各种导管及输液管安置妥当，避免移动时管子脱落、受压或液体倒流。 C.闸住轮椅脚。 D.将盖被折叠至一侧。 3.3物品的准备： A.轮椅。 B.按季节准备毛毯、别针，需要时准备外衣。 3.4环境： A.注意运送过程中环境状况，如地面整洁、平坦、室内外温度差异等。 4.作业方法 4.1帮助病人坐上轮椅 A.将轮椅推至床边，椅背和床尾平齐，面向床头，翻起脚踏板。 B.扶病人坐起，披上外衣，穿好鞋袜下地。 C.拉起两侧扶手旁的车闸，固定好轮椅；如无车闸应请护士站在轮椅后面，固定轮椅以防 止前倾，叮嘱病人扶着轮椅的扶手，尽量靠后坐，勿向前倾身或自行下车，以免跌倒。 病人坐稳后翻转踏板供病人踏脚。 D.在推轮椅进行的过程中要注意安全，保持舒适座位。推车下坡时减慢速度，过门槛时翘 起前轮，使病人的头、背后倾，并叮嘱抓住扶手，以防发生意外。 E.随时注意观察病情。 4.2帮助病人下轮椅 A.将轮椅推至床边，固定轮椅并翻起踏脚板，扶病人下轮椅。 5.注意事项 5.1经常检查轮椅是否处于正常使用状态。轮椅刹车一定要刹紧，以免发生意外。 5.2预防体位性低血压，应时常注意病人脸色、脉搏、呼吸，如有不适应立即帮助病人返回病床上。 5.3推轮椅时速度要慢，以免病人感觉不适和发生意外。
机械原理与设计课程设计计算说明书 设计题目： 多功能轮椅 姓名： 班级： 学号： 指导教师： 年月日
目录 <一> 设计背景与整体规划设计 (3) 一、设计背景与意义 二、整体设计 <二> 行走机构部件的设计与计算 (5) 一、爬楼梯功能结构设计 1.履带式行走机构设计： 2.行星轮式行走机构 <三> 其他功能机构部件的设计与计算 (10) 一、车体主要部件 二、靠背平躺机构 三、防侧翻机构设计 <四> 传动系统设计与计算 (11) 一、电动机的选择 二、减速装置 <五> 设计总结与心得 (13) <六> 参考文献 (14)
<一> 设计背景与整体规划设计 一、设计背景与意义 轮椅为残疾人和体弱老年人必不可少的行走工具，但由于残疾人和老年人身体相对较弱,且较多无工作能力,经济来源有限。而且当他们不使用轮椅时，又需要轮椅便于包装和移动。因此，要求轮椅:轻便小巧,结构紧凑,功能单一，简单易用,价格低廉。轮椅是康复的重要工具，它不仅是肢体伤残者的代步工具，更重要的是使他们借助于轮椅进行身体锻炼和参与社会活动。据史料记载，最早的轮椅出现在中国的南北朝时期。近现代以来，轮椅发生了很大的改进并且人们逐渐开始把轮椅当做康复运动的工具，人们对残疾人士的关注也随着轮椅的广泛普及而增加。1964年，残障奥运会首次登场。随着竞技的需求，轮椅的设计朝向强调其功能性、舒适性、耐用性与外观酷炫发展。 轮椅的出现，为众多的残疾人士提供了方便、舒适的生活，使他们能更好的生活、工作，使许多的残疾人为社会奉献了强大的力量，同时也引发人们对人生的思考，让社会更加人性化，更加和谐。 因此如何设计和制造一个功能强大、人性化的轮椅成为了当今残疾人士最为关心的问题。现如今的许多轮椅都需要残疾人自己用手推动或他人推动，不方便且费力，并且走在不平坦的路上易颠簸。尤其是爬楼梯的时候，如果楼梯旁没有斜坡，把轮椅抬起将会是极大地麻烦。我们小组做的就是设计一个能上下楼梯并有一些辅助功能的多功能轮椅。 二、整体设计 1、参照标准轮椅尺寸，整体结构尺寸选择如下： 座宽：440mm 背高：380mm 座深：400mm 全高：900mm 全宽：670mm 全长：1000mm 扶手高：220mm
任务书
目录 摘要 ................................................... 错误！未定义书签。第一章多功能康复轮椅设计的概述....................................................................... 错误！未定义书签。第二章多功能康复轮椅的结构设计 (6) 第三章多功能康复轮椅的材料和力学分析 (8) 第四章多功能康复轮椅的功能分析......................................................................... 错误！未定义书签。第五章多功能康复轮椅的3D模型制作.. (16) 第六章多功能康复轮椅设计和制作的前景展望 (17) 结束语 (18) 主要参考文献 (19)
摘要 根据所收集的各类文献及市场出售的各种轮椅显示，目前绝大多数折叠式轮椅皆仅止于左右折叠，所以收折之后所占的体积仍是非常庞大，如此将造成搬运、载送上的困难，且施力不易，携带相当不方便，对于必须经常外出而行动不方便者，将形成非常大的负担。目前市面上亦有两三种可收折成手提箱大小的折叠式轮椅，称为组合式轮椅，但其最大的缺点是组装程序相当的复杂和费时，在每一次的使用前与收复过程中，必须经过相当繁琐的步骤，对于使用时间短而使用次数多的患者而言，是一个非常困扰的问题。本设计所要研究的多功能肢体障碍康复轮椅仅以连杆机构所组成，从经过设计和设计要求的限制，及各类参考文献中得出了最适合此类机构的是六连杆机构，并且进行了应用材料的确定、杆件的力学分析和整体的结构设计，最后完成了实体3D模型的制作。所以本设计的多功能肢体障碍康复轮椅是由单一自由度收折零件，不需使用任何拆卸工具即可以达到收折后体积小、重量轻、操作简便，像行李箱拖行及站立收藏等特性，适用于下肢瘫痪、年老体弱多病和行动不方便者，是一种非常理想的代步工具。 关键词：多功能肢体障碍康复; 连杆机构; 第 3 页共18 页
1前言 轮椅是康复的重要工具，它的发明可以说为腿部行动不便群体提供了极大的便利。但是它在部分使用场景下以及部分功能上是存在一定的局限性的。例如，其在上下楼梯时就不能使用人群的需求。为了解决上述需求，给相关人群提供性能优越的代步工具，研究一种价格适宜、平稳安全的爬楼梯装置是十分必要的。本设计可以解决传统的星轮式轮椅行走波动较大、在针对楼梯倾角调节轮椅时的困难等问题。本设计采用剪切式的连杆机构，其既可使前部伸出而上楼梯，也可使后部缩短而方便下楼梯，故可以使座椅保持相应的平衡而使上下楼梯的功能得以实现。 2爬楼梯轮椅的设计 2.1总体设计 该轮椅主要由车架、座椅、多连杆机构、行星轮机构、驱动机构等组成。该轮椅高度为0.8m，前后宽度为0.7m，左右宽度为0.7m，重量约为20kg。通过多连杆机构可调整轮椅上楼梯的角度，在行星轮的配合之下即可实现上楼梯的功能。 2.2行星轮设计 现行楼梯台阶的尺寸为：阶高应在140-170mm，阶面宽度为220-270mm，以此为依据，预设三星轮子轮直径为180mm，在此尺寸下，利用三星轮的转动功能，爬台阶功能很容易实现。 2.3多连杆机构设计 四连杆机构设计如下：四连杆的一端铰链连接三星轮，对角端的铰链连接在轮椅箱体中伸出的螺杆上，且四连杆中与箱体连接的其中一杆是固定。箱体内通过蜗轮蜗杆机构驱动轴的转动，以此来控制四连杆整体的转动，并且由于有一杆是固定的，就可以控制四连杆的收缩。再将在三星轮主轴上连接四连杆机构，借用四连杆机构的伸缩来实现轮椅角度的改变，使之保持水平。 2.4爬楼梯功能可行性分析 在下楼梯过程中，经软件模拟， 多连杆机构的极限位置如下左图所 示，通过如下的计算可知，此过程是
人机工程学轮椅设计 说明1
人机工程学轮椅设计说明 设计说明书 题目: 人机工程学轮椅设计说明学生姓名: 闫斌 学号: 0815074022 所在院(系):机械工程学院 专业班级:工业设计081班 指导教师: 王小军
2010年12月27日 课程设计任务书 院(系) 机械工程学院专业班级工业设计082 学生姓名闫斌 一、课程设计题目轮椅的人机分析与创新设计、 二、课程设计工作自_ 2010 _年_ 12 月_ 20 日起至__ 2010 _年 1 月 14 日止。 三、课程设计进行地点: 校内 四、课程设计的内容要求： 设计内容 1、市场调研：通过对你所研究的产品进行人机方面的调研（包括该产品与人体尺寸的匹配，操纵或显示装置的感知、认知分析，操纵机构的宜人性、安全性分析，用户视觉感受与使用心理的分析等），总结、分析，撰写调研报告； 2、在分析的基础上，总结现有该产品在人机方面存在的问题或不足； 3、针对所存在的问题，提出多个解决方案；（或进行创新设计）要绘制草图并用文字加以说明； 4、经过分析论证，进行方案的比较、筛选，优化设计方案，并最终确定设计方案； 5、建立三维模型，绘制产品外观尺寸图； 6、进行渲染，制作效果图； 7、对你设计的产品要进行设计说明。 设计要求： 1、设计说明书A4幅面，统一采用计算机打印； 2、设计说明书撰写规范参考《陕西理工学院毕业设计（论文）》格式及计要求； 3、所有图纸打印幅面A4（工程图、设计草图、效果图、展板），单独装订成册； 4、设计说明书、图册、所有源文件的刻录光盘一并装入资料带，并填写清单；
5、课程设计题目参见选题表及题目清单，每位同学可从中自行选择其中之一，或自拟题目，但必须经过指导教师同意，方可进行； 6、每位同学独立设计，完成所有设计任务。 指导教师王小军系(教研室)工业设计系 系(教研室)主任签名批准日期 目录 目录 (4) 第一章引言 (6) 1.1.研究背景 (6) 1.2.研究现状 (8) 1.3.研究目的与意义 (9) 第二章轮椅的概述 (9) 2.1.轮椅的种类 (9) 2.1.1.一般轮椅 (9) 2.1.2.特制轮椅 (10) 2.1.3.电动轮椅 (10) 2.1.4.特制运动轮椅 (10) 2.1.5.代步车 (10) 2.2.轮椅组成部分 (10) 2.3.轮椅适用人群 (12) 2.4.轮椅的使用年限 (12) 第三章轮椅设计中的人机工程学 (13) 3.1.老年人、残疾人的特征 (13) 3.1.1.老年人 (13) 3.1.2.残疾人 (14) 3.2.人体尺寸 (15) 3.3.轮椅各部分结构的人机分析 (16) 3.4.安全性设计 (17) 3.5.舒适型设计 (17) 第四章轮椅在人机方面存在的不足 (18) 4.1.设计的不合理性导致使用者不恰当的坐姿 (18)
厕所设计说明书 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
设计说明书 目录 一、项目概况简介 (3) 二、设计原则 (3) 三、总体构思 (3) 四、设计详细说明 (4) 五、建筑细部说明 (4) 六、总体景观环境说明 (4) 七、植物配置 (5) 一、项目概况简介 公共厕所是为居民和行人提供服务的不可缺少的环境卫生设施，为使公共厕所的规划、设计、建设和管理符合市容环境卫生要求，以利于城市的整洁和城市功能的正常发挥，特制定的本设计。 我们设计的厕所主要放置于综合性公园中，适用于各种人群，厕所的外型是由两个花型的圆相交，中心相交的部分为无顶的休息区，具植物配置，能够让等候休息的人依然感到赏心悦目。透明凹凸蓝色玻璃顶光线自然，节能环保。 二、设计原则
1、整体性：注重景观规划设计的整体性，总体上简洁明快、局部设计在遵循整体风格统一的基础上求变化。男厕和女厕的布置基本趋于一致却也有变化，男厕的洗手台采用方形的设计，讲求简洁有力，女厕的洗手台和梳妆台为半圆形，讲究柔和曲线。 2、舒适性：遵循“以人为本”的现代设计理念，残疾人厕所中设置扶手和坐便器，门前不设台阶和障碍，门宽也适用轮椅通过，色块以大块为主且多用柔和色彩，女厕设梳妆台，男厕设大面全身镜，方便梳洗和整理着装、妆容。 3、适用性：为周边建筑提供相应的适宜环境，适用于综合性公园这样的多样人群集中的地段，建筑柔和，线条优美，色彩明快。 4、空间感：根据现有的基地形态，以“收放结合”的平面形态配合竖向多层次的景观元素（包括绿化、水体、灯具等），塑造道路环境的多元空间感。 5、美观性：充分运用景观设计的各类元素，在构图、材料、质感、植物形态及色彩、平面等各个方面相配合，强化屋顶的凹凸玻璃设计，多彩又柔和的墙面贴装布置恰如其分。 三、总体构思 1、形状 厕所外型采用两个外墙花型的双圆柱体相交，相交部分突起，为中空的设计，设置植物和座椅做中庭。 2、功能 公共厕所是为居民和行人提供服务的不可缺少的环境卫生设施，为使公共厕所的规划、设计、建设和管理符合市容环境卫生要求，以利于城市的整洁和城市功能的正常发挥，特制定的本设计.本公厕设置在综合性公园当中。
万方数据
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可站立式电动轮椅机构设计及运动学仿真 作者：任怡， 张峻霞， 薛强， 胡军， REN Yi， ZHANG Jun-xia， XUE Qiang， HU Jun 作者单位：天津科技大学,机械工程学院,天津,300222 刊名： 机械设计 英文刊名：JOURNAL OF MACHINE DESIGN 年，卷(期)：2009，26(3) 被引用次数：0次 参考文献(4条) 1.张锡玉轮椅舒适性研究及脑瘫患者专用轮椅的设计 2006 2.刘云.王艾伦一种新型可卧立电动轮椅的研制与设计[期刊论文]-机械与电子 2007(10) 3.国家质量技术监督局GB 10000-1988.中国成年人人体尺寸国家标准 4.丁玉兰人机工程学 2005 相似文献(1条) 1.期刊论文赵亮专利侵权屡忍耐维权无获心难平——访中国站立式电动代步车专利持有人谢寿椿-中国发明与专 利2010(6) 谢寿椿,1935年生于浙江杭州.20世纪50年代毕业于清华大学,高级工程师,一生从事机械制造和汽车、摩托车设计、运用及维修的教学科研中在我国工业设计行业尤为知名.曾18此获得省部级嘉奖,连续两届当选兰州市安宁区人大代表.退休后,仍被业界多家中外知名企业竞相争聘.向来爱好机械设计的谢寿椿,闲暇中研发的新型电动代步车、电动轮椅、电动跑车等.已取得国家知识产权局颁发的四个中国实用新型专利及美国专利与商标局(USPTO)颁发的美国发明专利证书(US7.192.040B2). 本文链接：https://www.doczj.com/doc/d48593671.html,/Periodical_jxsj200903014.aspx 下载时间：2011年2月15日
设计说明书
目录 一、项目概况简介 (3) 二、设计原则 (3) 三、总体构思 (3) 四、设计详细说明 (4) 五、建筑细部说明 (4) 六、总体景观环境说明 (4) 七、植物配置 (5)
一、项目概况简介 公共厕所是为居民和行人提供服务的不可缺少的环境卫生设施，为使公共厕所的规划、设计、建设和管理符合市容环境卫生要求，以利于城市的整洁和城市功能的正常发挥，特制定的本设计。 我们设计的厕所主要放置于综合性公园中，适用于各种人群，厕所的外型是由两个花型的圆相交，中心相交的部分为无顶的休息区，具植物配置，能够让等候休息的人依然感到赏心悦目。透明凹凸蓝色玻璃顶光线自然，节能环保。 二、设计原则 1、整体性：注重景观规划设计的整体性，总体上简洁明快、局部设计在遵循 整体风格统一的基础上求变化。男厕和女厕的布置基本趋于一致却也有变化，男厕的洗手台采用方形的设计，讲求简洁有力，女厕的洗手台和梳妆台为半圆形，讲究柔和曲线。 2、舒适性：遵循“以人为本”的现代设计理念，残疾人厕所中设置扶手和坐 便器，门前不设台阶和障碍，门宽也适用轮椅通过，色块以大块为主且多用柔和色彩，女厕设梳妆台，男厕设大面全身镜，方便梳洗和整理着装、妆容。 3、适用性：为周边建筑提供相应的适宜环境，适用于综合性公园这样的多样人群集中的地段，建筑柔和，线条优美，色彩明快。 4、空间感：根据现有的基地形态，以“收放结合”的平面形态配合竖向多层次的景观元素（包括绿化、水体、灯具等），塑造道路环境的多元空间感。 5、美观性：充分运用景观设计的各类元素，在构图、材料、质感、植物形态 及色彩、平面等各个方面相配合，强化屋顶的凹凸玻璃设计，多彩又柔和的墙面贴装布置恰如其分。 三、总体构思 1、形状 厕所外型采用两个外墙花型的双圆柱体相交，相交部分突起，为中空的设计，设置植物和座椅做中庭。 2、功能 公共厕所是为居民和行人提供服务的不可缺少的环境卫生设施，为使公共
上海工程技术大学 设计说明书 Free Walker多功能轮椅设计说明书 学院：材料工程学院 学生姓名：李伟陈伟 指导教师：刘淑梅 设计说明时间：二О一三年8月1日～10月1日共8周
中文摘要 由于我国居民楼中电梯并不普及，无障碍设计水平较低，给老年人士及肢体残疾人士带来了许多不便，为了帮助这类人士的出行，我们设计了这款爬楼梯轮椅。本文设计的电动轮椅通过在轮椅大轮内部增加四杆机构，实现了履带自由收放，使轮椅在平地行走时可像普通轮椅行走，上下楼梯时通过展开四杆机构绷开橡胶履带实现爬楼功能。 此款轮椅行驶速率高，爬楼梯时中心波动缓和，稳定性好，适应性强，能够帮助残疾及老年人士实现自由出行。 关键词：Free Walker，多功能轮椅，履带爬楼梯，UG NX，三维建模 Abstract Because of our residents floor in the elevator is not universal, barrier free design level is low, brings a lot of inconvenience for the elderly and handicapped people, in order to help these people travel, we designed the stair climbing wheelchair. Electric wheelchair designed in this paper by adding four rod mechanism in wheelchair wheel, the track free retraction, the wheelchair when walking on flat ground can be like an ordinary wheelchair walking up and down stairs, through the expansion of four bar mechanism realizing burst rubber track climbing function. This wheelchair driving at high speed, the stairs when center volatility, good stability, strong adaptability, can help the disabled and elderly people to realize the free travel. Keywords: Free Walker, multifunctional wheelchair, crawler stair climbing, UG NX, 3D modeling
I 摘要 近些年由于自然灾害和交通事故造成的肢体残疾人数量在不断增多，下肢残疾人占很大一部分比例。轮椅作为下肢残疾人的代步工具，在其生活中扮演着重要的角色。现今的轮椅功能单一、造型色彩单调，根本无法满足残疾人更深层次的需求。 本文对现有残疾人轮椅进行了分析研究，对其分类形式和功能都做了归纳阐述，总结出了现有轮椅主要的不足功能，同时为了规范轮椅设计尺寸及研究下肢残疾人活动范围，推导出坐在轮椅上健全人的人体尺寸，近似等同于下肢残疾人人体尺寸。本文还运用人因工程学和生理学等学科知识分析了人体疲劳的原因，总结出了满足人体乘坐舒适性的要求。论文还引入残疾人心理需求研究，分析总结出残疾人心理特征和心理需求，并提出把残疾人心理需求加入到轮椅的设计中是有必要的并且是可行的。轮椅的设计部分加入了我自己的设计实践，提出了现有轮椅的四个不足之处，并全部解决。 本论文设计研究的这台轮椅基本满足了乘坐舒适性的要求和残疾人生理和心理的需求，能对下肢残疾人的生活和治疗过程有一些帮助。 关键词 ： 轮椅；下肢残疾人 ；舒适性；残疾人心理
II Abstract In recent years ，the amount of extremity disability ，caused by the natural disasters and traffic accidents ，is continually increasing and the lower extremity disability takes a big proportion. Wheelchair as lower limb disabled people instead of walking tool plays an important role in their lives. Wheelchair single function at present ，modeling is drab ，cannot meet the needs of disabled persons at a deeper level. The paper will start from the wheelchairs and the summaries research analysis presenting manual of categories and functionalities. At the same time ，in order to regulate wheelchair design size and scope of activities of lower limb disabilities ，wheelchair deduced healthy person's body size ，approximately equivalent to the lower limb disabled body dimensions. The paper also applies ergonomics and physiology of the human body and other disciplines of knowledge causes of fatigue analysis ，summed up to meet the requirements of human comfort. This paper also will introduce the psychological needs research of disabled people, analyses and summarizes the psychological characteristics and psychological needs of the disabled ，and adding Psychological needs of disabled persons and into the design of wheelchairs is necessary and feasible. Wheelchair's design part join writer's design practice ，It will propose four shortcomings about present manual wheelchairs and how they got solved. The wheelchair meets the request of comfortable or Physiological and psychological needs of disabled people. It will be helpful in everyday life of disabled people or during their rehabilitation. Key words ：wheelchair ；lower extremity disability ；comfortability ；Psychology of disability