新型可爬楼梯式智能轮椅的研究与设计

摘要本篇论文针对残疾人上楼困难而设计的一款上楼轮椅，文中首先对国内外各种爬楼轮椅结构进行分析，在对比总结各自优缺点的基础上设计出一款结构简单，操作方便的上楼结构。

该结构采用星轮行星轮结构，在平地时，行星轮工作，上楼时，齿式离合器结合后整个行星齿系将变成一个刚性的整体而转换为星轮结构模式，即各个齿轮均不能自转而只能随整个箱体一起翻转，从而实现上楼功能。

车身则采用滑轨式自动调平结构，该结构简单，调节方便。

AbstractThis paper for the disabled upstairs and of the design difficulties a upstairs wheelchair, this paper first to the domestic and foreign various climbing up a wheelchair structure analysis, in contrast to summarize their respective advantages and disadvantages designed on the basis of a simple structure, convenient operation of the upstairs structure.The structure and the star wheel planetary wheel structure, on the ground, the planet round work, go upstairs, combined with the whole planet gear clutch after tooth department will become a rigid whole and conversion for star wheel structure model, that is, each gears are not only with the whole body rotation and flip together, so as to realize the upstairs function. Body used the slippery course type automatic levelling structure, this simple structure, convenient adjustment.第一章绪论1.1 引言目前市场上的轮椅存在一个很大的不足：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。

智能轮椅的设计与制造第一章：引言智能轮椅是一种创新型的机动设备，可以为身体残疾人士提供更加方便的出行方式。

它集成了一系列的智能化技术，例如自动导航、语音识别、智能控制等，大大简化了人们日常出行的流程。

尤其在残疾人士需要自主出行或在无人协助下单独生活的情况下，更加突显出了智能轮椅的价值。

本文将重点介绍智能轮椅的设计和制造，为读者深入了解智能轮椅打下基础。

第二章：智能轮椅的系统架构智能轮椅是由多个模块组成的复杂系统。

通常，它可以分成以下五个模块：智能控制系统、操作面板系统、通讯系统、座椅系统、行驶系统。

1. 智能控制系统：它是智能轮椅最重要和核心的部分，用于控制轮椅的各种行为，例如移动、停止、转弯等。

智能控制系统通常由电子控制器、电池和电机组成。

其中，电子控制器是智能轮椅的“大脑”，它负责集成所有传感器和执行器以及进行实时控制，控制轮椅的运动，从而使得智能轮椅能够实现自主移动。

2. 操作面板系统：它是智能轮椅的界面模块，提供给用户一个方便的交互界面。

通常，操作面板中包含屏幕、按键和语音识别系统。

语音识别系统可以让残疾人士通过语音命令控制轮椅，以便更方便地控制并与轮椅交互。

3. 通讯系统：它是智能轮椅的信息交换模块，用于与外界进行信息交互。

通讯系统包括Wi-Fi网络和蓝牙连接，以便与智能手机或其他外部设备进行连接。

4. 座椅系统：它是智能轮椅的一个重要模块，负责提供座椅支撑和安全性，让使用者更加舒适和安全。

座椅系统可以提供轮椅抬升功能，使残疾人士与普通人同等接触。

5. 行驶系统：它是智能轮椅的运动控制模块，用于控制轮椅的移动和停止。

行驶系统包括轮胎、电机、传感器、制动器，以及提供适当的行驶方向和速度控制。

第三章：智能轮椅的具体设计1. 主控板：主控板是智能控制系统的核心，主要包括微控制器、电机驱动器和加速度传感器。

微控制器是轮椅主控板的“大脑”，负责对传感器采集到的数据进行处理，控制电机驱动器对轮胎进行有效的控制。

星轮行星轮转换式可爬楼轮椅设计说明书作品内容简介针对目前普通轮椅不具备爬楼功能，而国内市场上尚未出现比较成熟、实用的爬楼轮椅这一现状，我们设计了一种实用的星轮行星轮转换式可爬楼轮椅。

该轮椅既可以像普通轮椅一样在平地上行走，又可以攀爬楼梯，通过手摇来驱动。

我们在行星齿轮结构的基础上加以改进，在中心轴和转臂间设一离合器，离合器分离时，驱动中心齿轮便会带动各行星齿轮旋转，此时为行星轮驱动模式，适用于平地行走；而操纵离合器使其结合时，中心轴和转臂锁死，各行星齿轮将不能自传，驱动中心轴整个行星轮系将整体翻转，主动翻越障碍，此时为星轮驱动模式，适用于爬楼梯。

这种新的结构我们称之为星轮行星轮转换式结构（该结构我们已经申请了专利）。

在此结构的基础上，我们在万向轮两侧增加了一对起引导和越障作用的导向轮，导向轮与万向轮的巧妙结合增强了万向轮的越障能力。

此外我们还准确设计重心位置，并将靠背设计成可调形式，爬楼时可以调节重心位置，保证了爬楼时的安全性和舒适性。

1 研制背景及意义目前市场上的轮椅存在一个很大的不足：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。

很多场合尤其是室外比如银行门前，购物中心门前等都或多或少有几级台阶，而对于室内仍有很多地方没有电梯，对于那些乘坐轮椅的残疾人，他们仍然有很多不便。

当然，国家也花费了大量的人力和财力在某些场所修建了相应的轮椅坡道和其它公用设施以方便残疾人活动。

但由于受各种因素的影响，这些措施起到的作用仍然非常有限。

解决这一问题的最好方法就是改进残疾人使用的行走设备，也就是说通过改进残疾人轮椅的机械结构，使其能够适应日常生活中所碰到大多数的地形。

对于残疾人轮椅车的改进，已有不少人提出各种解决方案：有的使用履带式的辅助爬升设备帮助轮椅上下楼梯，有的采用步进式的结构一步一步往上踏，有的使用精密的陀螺仪控制两轮结构的翻转，立起来上下楼梯，但这些方案都有一些不尽如人意的地方，比如：结构复杂，造价高，使用不便，不能很好的适应平地行驶等，因而都未能得到较广泛的应用。

爬楼梯的自行轮椅车设计（含全套CAD图纸）目录1 绪论 (3)1.1 课题研究原因和意义 (3)1.1.1课题研究的原因 (3)1.1.2课题研究的意义 (3)1.2 目前国内外研究状况 (3)1.2.1轮组式 (4)1.2.2履带式 (5)1.2.3腿式 (6)1.2.4复合式 (6)1.3 目前研究中所存在问题 (7)2 系统方案设计 (9)2.1 系统方案确定 (9)2.2智能电动越障爬楼轮椅系统构成 (10) (15)2.2.3驱动控制系统 (16)3 轮椅驱动模块设计 (18)3.1 电机的选择 (18)3.2 电机工作原理 (20)3.3 电源的选择 (23)3.4控制核心C8051F020 (23)3.4.1 C8051FO20概述 (23)3.4.2主要性能参数 (24) (25) (25) (26)3.6 电机驱动电路 (27)4 系统控制方案设计 (30) (30) (32)4.2.1 并行控制 (32)4.2.2 主从控制 (33)5 轮椅车控制算法设计 (35)5.1 速度检测电路 (35)5.2 PID控制方法 (36)5.2.1 PID控制方法介绍 (36)5.2.2 数字式增量PID控制算法 (38)5.2.3 标准PID算法的改进 (39)5.2.4 干扰的抑制 (40)5.2.5 PID调节器的参数整定 (40)6 轮椅车控制模块的数学模型 (43)6.1 系统运行方框图 (43)6.2系统运行原理 (44)6.3建立数学模型 (44)7 软件实现 (50)7.1 单片机片内的资源配置 (50)7.1.1 单片机内各功能模块配置 (50)7.1.2 单片机的端口配置 (51)7.2 程序模块介绍 (51)7.2.1 初始化模块 (51)7.2.2 测速子程序 (53)7.2.3 主程序 (56)7.3 总程序 (58)总结 (67)参考文献 (68)致谢 (69)全套图纸加362965181 绪论1.1 课题研究原因和意义1.1.1课题研究的原因现今，老龄化人群以和下肢残障者在占我国总人口总数的比重愈来愈大，他们丧失了部分行动能力，更需要有人来加以帮助和护理。

摘要上下楼梯是普通日常生活中很平常的一种行为，在那些大量不设电梯的七层以下的住宅楼房居住的居民，尤其是那些老年人和残疾人，上下爬楼在生活上会有诸多的不便。

目前无论乡镇还是城市无一不在飞速发展，其中阶梯更是基本的设施之一。

如上下汽车、地铁火车有阶梯；登越人行天桥和地下通道需要穿越楼梯；大型商场更是免不了要爬楼下梯。

这些在我们看来异常简单的阶梯对那些腿脚不方便的残疾人来说想要通过是很艰难费力的。

基于以上种种因素的考虑，我们设想能不能设计个可以实现上下楼梯的电动轮椅，我们通过在路面电动轮椅的设计基础上进行改装，解决人们在生活中遇到的上下楼梯难题。

该电动轮椅的设计，方便了人们的生活。

因此，这种电动爬楼轮椅的设计，无论是从实际应用方面还是理论研究方面，都是具有很高价值的。

设计创新之处：一、对现有此类产品外观进行改进，造型独特、设计感强；二、充分考虑产品的使用目的，设计出人性化，安全舒适，操作简便的产品；三、对上下楼梯机的功能进行重新定义，使其功能多元化：上下楼梯、爬越障碍以及物品储存等多功能集合于一身的设计更符合消费者的心理，市场前景无限；四、充分组合现国内现有比较成熟的生产技术、材料的运用，使产品的成本降低，以求降低残疾人和老年人这些弱势群体生活负担；五、充分考虑人机关系，设计出具有可调节功能的产品，造型创新、大胆。

对市场进行了细致的调查，经过设计定位，绘制草图、效果图，绘制出产品外观尺寸图，并设计了效果图展示，完成了对爬楼梯轮椅的设计。

关键词：楼梯，人性化，老年人残疾人，人机关系ABSTRACTWalking up and down stairs is very common in our daily life, in those residents living apartment building which do not set the elevator of the seven layers below, especially those elderly and disabled persons, climbing building up and down in life will have a lot of inconveniences. Currently, both rural and urban areas are all in the rapid development. And among this development tendency the ladder become one of the basic facilities. The ladder help us to fluctuation car ,take the train and underground; climb the passenger foot-bridge and pass through the souterrain; The large shopping centers is inevitable to use the ladder to help climbing stairs.The exception in our view, a simple ladder legs and feet of those who want to inconvenience people with disabilities is very difficult through the laborious.Based on the above considerations, we can design a vision can be achieved down the stairs of the electric wheelchairs, electric wheelchairs on the road we passed on the basis of modified design to address the people down stairs in life had challenges. The design of the electric wheelchair to facilitate people's lives，Thus, the design of electric wheelchairs climbing stairs, either from theoretical or practical application of research, both with high value.Design innovation:First, the appearance of such products to improve the existing, unique, design sense;Second, give full consideration to the intended use of products designed user-friendly, safe and comfortable, easy to operate products;Third, on the up and down stairs to redefine the functions of machines, making it functional diversification: up and down stairs, climbing over obstacles and multi-functional storage items in a set of design more in line with consumer psychology, market prospects are promising;Fourth, the full portfolio is now relatively mature domestic production of existing technologies, materials use, reduce the cost of the product in order to reduce the disabled and elderly people the burden of these vulnerable groups;Fifth, take full account of human relations, designed with adjustable features of products, innovative style and bold.Conducted a detailed market survey, after a design orientation, drawing sketches, renderings, three-dimensional computer model of the construction and assembly of animation, drawing out the appearance of the product dimensions, and design renderings show, completed the design of the machine and down the stairs .KEY WORDS：stairs, human；elderly and disable people；Relationship between man and machine目录前言 (1)第1章绪论 (1)国内外上下楼梯机的研究现状 (1)设计依据和意义 (4)第2章设计调查与分析 (5)市场调查与用户调查 (5)调研分析与设计定位 (8)上下楼梯机设计原则 (9)第3章草图构思与方案确定 (10)设计构思 (10)草图分析比较 (11)设计深入 (12)设计方案的优化 (15)第4章定稿方案优选 (17)功能定案 (17)色彩定案 (18)第5章电脑制作效果图及后续设计 (19)尺寸设定 (19)计算机三维建模和效果图制作 (19)第6章结论 (20)心得体会 (20)设计中的缺点及遇到的问题和解决方案 (20)参考文献 (22)致谢 (23)前言爬楼梯对于普通人而言是非常轻松的事情，但是腿脚不灵便的人可就没那么幸运了。

一种新型的可爬楼梯轮椅结构设计及运动分析李育文;位建康;王红卫;张金;杨改云【摘要】在研究现有爬楼轮椅重心起伏较大、乘坐不舒服的基础上，提出了一种集平地行走与爬楼梯功能于一体的多功能助行轮椅设计方案。

该轮椅的倾斜支架与地面的夹角为30°，依靠辅助者可以把座椅翻转到倾斜支架上，保持使用者上下楼梯时始终处于水平位置；设计了一种切换机构，通过切换机构放下和收起履带底盘，依靠履带底盘实现爬楼功能；运用ADAMS软件对切换机构进行仿真分析，结果验证了机构设计的合理性。

为样机的制作提供理论依据。

【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2014(000)007【总页数】3页(P135-137)【关键词】爬楼梯轮椅;切换机构;履带底盘;ADAMS仿真分析【作者】李育文;位建康;王红卫;张金;杨改云【作者单位】郑州轻工业学院机电工程学院，郑州450002;郑州轻工业学院机电工程学院，郑州450002;郑州轻工业学院机电工程学院，郑州450002;郑州轻工业学院机电工程学院，郑州450002;郑州轻工业学院机电工程学院，郑州450002【正文语种】中文【中图分类】TH1120 引言中国老龄事业发展报告（2013）中指出：2013年老年人口数量突破2亿，老龄化水平达到14.8%[1]。

第二次全国残疾人抽样调查主要数据显示：全国共有残疾人口8000多万，占全国人口总数的6.34%[2]。

有些老年人和残疾人下肢活动不便，他们不能像正常人一样靠双腿支撑站立或者蹲下。

这时他们就需要其他辅助工具——轮椅。

轮椅发展到现在已有几百年的历史，普通轮椅功能多种多样，现在轮椅趋向于电动。

智能化方向发展，但是它们一般仅适合在平地上使用，很少具备爬楼和翻越路障的能力。

现在轮椅市场上，能爬楼梯的轮椅很少且价格昂贵。

由于履带结构能够适应各种复杂路况，而且爬楼梯重心起伏小、稳定性好，很适合爬楼梯使用。

国外也有很多公司开发了履带式轮椅，但是由于履带本身的局限性导致轮椅平地行走时转弯不便、行走速度缓慢[3～7]。

《装备制造技术＞2020年第12期新广品j…电动智能爬楼梯轮椅的创新设计阮超明，何玉林*，唐国豪(桂林电子科技大学电工程学院，广西桂林541004)摘要：目前，市面上能够实现爬楼梯功能的智能轮椅价格昂贵，由于车轮与楼梯的接触面积小，爬楼梯时容易打滑，运动不平稳K针对以上问题，设计了一种新型电动智能爬梯轮椅，利用U型杠连接车轮，通过前轮带动后轮上升，实现爬楼梯功能，同时通过杠杆原理与转矩(力矩)的计算，采用电动推杆,设计座椅倾角补偿装置和防侧翻装置，使座椅在爬楼梯的过程中始终保持和地面平行，保证轮椅能够平稳上升，不易发生后倾。

这种轮椅的设计制作成本较低，不易打滑，运行平稳K关键词：医疗器械；电动轮椅;爬楼梯；调节扭矩；u型杠中图分类号：TH#22文献标志码g A 0前言电动轮椅(EPW)是老年人和残疾人的主要移动辅助设备。

随着控制技术、操纵技术和安全技术的发展，许多人将电动轮椅作为日常活动的主要手段叫如今，电动轮椅可以到达许多必要的日常活动区域。

然而，对于电动轮椅用户来说，克服现有的建筑障碍,例如，建筑物内的楼梯，仍然是一个现实的问题。

在过去的二十年中，有楼梯的电动轮椅的发展人的叫有楼梯的轮椅主要分为步进式、履带式、轮腿式、连式和式式，在域有实用讥现有的楼梯轮椅然在功对，仍有一的，常的履带式楼梯轮椅、和活轮腿式楼梯轮椅在动过中，、而的步进式楼梯轮椅在动作、爬梯问题I。

，对以楼梯轮椅问题，设一楼梯轮椅。

轮椅用电动、u 以轮电，的楼梯轮椅有着，动，有的用和安全。

文章编号：1672-545X(2020)12-0199-031爬楼梯轮椅的工作原理简述设的楼梯轮椅的工作主要是过轮电动轮，轮一个的，而实现楼梯，楼梯和下楼梯个过，中上楼梯的工作如1。

的工作为:轮椅在行走时，自身的G作为正压力F”，时轮与地面接触的$1,使轮椅移动。

当轮椅上楼梯时,轮椅的轮与第一个楼梯竖直面接触，处于水面的轮的摩f i作为轮的正压"1进而一个竖直向的$2而轮椅抬升，如(a),。

随着社会老龄化进程的加快以及由于各种疾病、工伤、交通事故等造成下肢损伤人数的增加，为老年人和残疾人提供性能优越的代步工具已成为整个社会重点关注的问题之一[1]。

传统轮椅在平地上运动比较灵活，但当遇到障碍物时其运动会受到很大限制，给使用者带来了极大的不便。

我国智能轮椅研究起步较晚，在结构的复杂性和灵活性上和国外相比有一定差距。

虽根据自身特色研制出了技术指标接近国外先进水平的智能爬楼轮椅，但整体来说轮椅的越障能力较差。

国外的智能爬楼轮椅发展速度较快，技术性能高，但是对于国内大多数的老年人和残疾人等人群来说价格昂贵。

为了提高传统轮椅的越障、爬楼能力，解决老年人和残疾人等人群行动不便的难题，研究并设计了一款智能爬楼轮椅，进而改变我国智能爬楼轮椅发展落后的状况，满足人们现代生活质量日益提高的需求。

1　运动过程分析与方案设计1.1　运动过程分析根据老年人和残疾人等人群的实际需求，结合现实生活中轮椅乘坐者可能遇到的路面情况，综合考虑实际需求、现实情况、结构和功能等因素，确定智能爬楼轮椅的运动过程。

1.1.1　平地行驶当轮椅在平地行驶时，其效率与普通轮式车辆相同。

当前后变速电机转速相同时，轮椅能够克服地面摩擦力直线行驶，当前后变速电机存在转速差时可实现轮椅转弯。

1.1.2　跨越障碍当轮椅直线行进遇到较低的障碍物时，可利用行驶机构车轮的尺寸优势直接通过，当前进的车轮碰上较高障碍而不能直接通过时，行驶机构伸展装置运动，行驶机构伸展，翻转越过障碍。

1.1.3　爬楼当在爬楼梯时，行驶机构伸展装置的驱动杆带动固定盘远离驱动盘，使行走轮轴线与固定盘轴向的间距逐渐增大，此时行走轮在轴向上靠近驱动盘，提高支撑能力，增大公转半径，提高越障能力，实现爬楼梯的功能。

1.2　方案设计为满足智能爬楼轮椅的上述运动过程，设计了相应的机械结构和控制系统，整体设计如图1所示。

图1　整体设计方案图智能爬楼轮椅的尺寸应该适合不同人群，因此轮椅的大小设计必须要以人体测量的实际数据为依据，参考人机工程学[2]中关于我国成年人人体主要尺寸得到智能爬楼轮椅的主要设计尺寸，如表1所示。

毕业论文--履带轮式爬楼梯电动轮椅毕业设计履带－轮式爬楼梯电动轮椅设计摘要随着社会的发展和人类文明程度的进步，老年人与残障人员愈来愈需要运用现代高新技术来改善他们的生活质量，而爬楼梯对于老年人和残疾人行动不方便的，非常困难，所以要增加轮椅自动化程度，于是我们在原轮椅的基础上进行改进和加装爬楼机构，本文设计的电动轮椅具有爬楼功能，爬楼时用履带驱动，平地时可像普通轮椅用轮驱动也可轮椅稍后仰用履带驱动。

此车在轮椅的基础上安装履带装置、升降机构、电机、以及控制电路、控制设备，以降低劳动强度、提高效率，减少他们的困难、提高生活质量、满足市场需求为目的。

爬楼梯车具有适应性强、机动灵活、活动范围大等特点，在我国国民经济的发展中，爬楼梯电动轮椅的需求量逐年增加，市场发展潜力巨大，爬楼梯电动轮椅行业具有广阔的发展机遇和良好的投产前景。

关键词：爬楼梯，电动，轮椅，履带轮式I履带－轮式爬楼梯电动轮椅设计目录第一章综述................................................................... . (1)1.1 爬楼梯轮椅的意义 (1)1.2国内外爬楼梯轮椅的发展状况 (2)国外爬楼梯轮椅的发展状况 (2)国内爬楼梯轮椅的发展状况 (4)1.3本项目的设计目的与主要研究内容 (5)课程设计目的 (5)课题研究内容 (6)1.4设计进程安排 (6)第二章履带爬楼装置机械系统结构设计 (8)2.1爬楼机构的比较 (8)2.2设计思路 (9)2.3履带轮式轮椅爬楼原理 (10)2.4履带爬楼过程分析 (11)2.5爬楼性能参数 (13)2.6履带爬楼机构的结构设计 (13)2.7 升降机构的设计 (16)2.8 本章小结 (18)第三章电气系统设计................................................................... (19)3.1 履带爬楼梯装置执行电机选择 (19)3.2 电池选择 (20)3.3 电动车电机转速控制 (21)驱动方式对电动车性能影响 (21)现有电动车电机存在主要问题及探索 (21)3.4 直流电机机械特性 (22)3.5 控制系统的设计 (23)3.6 本章小结 (28)第四章典型零部件设计及校核计算 (29)4.1 传动系统动力参数计算 (29)4.2 轴的计算 (30)III履带－轮式爬楼梯电动轮椅设计第五章技术经济分析报告................................................................... .. (39)5.1 履带轮式轮椅技术分析 (39)5.2 履带轮式轮椅经济分析 (39)5.3 履带轮式轮椅结论和展望 (40)参考文献................................................................... . (41)致谢 .................................................................. . (42)IV履带－轮式爬楼梯电动轮椅设计第一章综述1.1 爬楼梯轮椅的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，因此研发价格低廉、简单易用的爬楼梯轮椅是康复工程工作者面临的一项比较紧迫的任务。

轮椅机器人设计思路近年来，随着人口老龄化问题的日益突出，轮椅机器人作为一种能够帮助行动不便的人们更好地融入社会的技术产品，受到了广泛关注。

在设计轮椅机器人时，我们需要考虑到用户的需求和实际情况，以确保其能够真正帮助到人们，提高他们的生活质量。

本文将介绍一种以人类视角设计的轮椅机器人，并探讨其设计思路。

轮椅机器人的设计应该以人的需求为中心。

我们需要了解用户的日常生活中遇到的问题和困难，以便为他们提供最有效的帮助。

例如，许多行动不便的人在日常生活中遇到的一个常见问题是上下楼梯困难。

因此，我们可以设计一个轮椅机器人，能够通过自动折叠和展开的机构，使用户能够方便地上下楼梯。

此外，我们还可以加入避障系统，以帮助用户避免与周围环境的碰撞。

轮椅机器人的设计应该注重用户的舒适感。

我们需要考虑到用户在使用轮椅机器人时的舒适度和便利性。

例如，我们可以在轮椅机器人上设计一个可调节的座椅，使用户能够根据自己的需要进行调整，以获得最适合自己的坐姿。

此外，我们还可以加入一个智能感应器，能够根据用户的体温和湿度等信息，自动调节座椅的温度和湿度，以提高用户的舒适感。

轮椅机器人的设计还应该注重用户的自主性。

我们需要尽可能地让用户能够自主地控制轮椅机器人的行动，而不是完全依赖于他人的帮助。

例如，我们可以设计一个简单易用的遥控器，让用户能够自主地控制轮椅机器人的移动和停止。

此外，我们还可以加入语音识别技术，使用户能够通过语音指令来控制轮椅机器人的行动，提高用户的自主性和独立性。

轮椅机器人的设计还应该考虑到用户的安全性。

我们需要确保轮椅机器人在行驶过程中能够保持稳定，并能够及时地响应用户的指令和周围环境的变化。

为了确保用户的安全，我们可以在轮椅机器人上加入一些安全装置，如紧急停止按钮和碰撞传感器等，以及一个自动刹车系统，当机器人检测到危险情况时能够及时停下来，避免事故的发生。

设计一款以人类视角为中心的轮椅机器人，需要考虑到用户的需求、舒适感、自主性和安全性等方面。

爬楼梯轮椅物化成果一，概论针对目前普通轮椅不具备爬楼梯功能，而国内市场上尚未出现比较成熟，实用的爬楼轮椅这一现状，我们设计了一种实用的星轮行星轮转换式可爬楼轮椅。

该轮椅既可以像普通轮椅一样在平地上行走，又可以攀爬楼梯，通过手摇来驱动。

我们在行星齿轮结构的基础上加以改进，在中心轴和转臂间设一离合器，离合器分离时，驱动中心齿轮便会带动各行星齿轮旋转，此时为行星轮驱动模式，适用于平地行走；而操作离合器使其结合时，中心轴和转臂锁死，各行星齿轮将不能自传，驱动中心轴整个行星轮系将整体翻转，主动翻越障碍，此时为星轮驱动模式，适用于爬楼梯。

这种新的结构我们称之为星轮行星轮转换结构。

在此结构的基础上，我们在万向轮两侧增加了一对起引导和越障作用的导向轮，导向轮与万向轮的巧妙结合增强了万向轮的越障能力。

此外我们还正确设计重心位置，并将靠背设计成可调形式，爬楼梯时可以调节重心位置，保证了爬楼的完全性和舒适性。

对于残疾人轮椅的改进，以有不少人提出各种解决方案：有的使用履带式的辅助爬升设备帮助轮椅上下楼梯，有的采用步进式的结构一步一步往上踏，有的使用精密的陀螺仪控制两轮结构的翻转，立起来上下楼梯，但这些方案都有一些不尽人意的地方，比如：结构复杂，造价高，使用不便，不能很好的适应平地行驶等，因而都未能得到较广泛的应用。

在总结前人设计经验的基础上，我们在星轮行星轮转换式结构的基础上设计一种新型轮椅，一种简单实用，安全可靠，既能够适应平地行走，又能够上下楼梯的轮椅，希望能够为残疾人带来福音。

1、主要研究内容⑴爬楼机器人的原理研究和机械结构的设计。

要求机器人能在平地行驶，攀爬通常规格的楼梯，转弯，以及具备一定的避障能力。

⑵对其运动过程分析，提取出爬楼机器人关键动作，运用运动学和动力学理论分别进行了运动学（运用Matlab进行仿真）和动力学分析，最后对爬楼机器人进行静态稳定性分析。

⑶使用三维实体造型软件Pro/E建立了爬楼机器人的三维实体模型，然后将Pro/E导出的模型导入ADAMS软件中，定义刚体，添加约束、力、运动等，完成爬楼机器人的虚拟样机的机械系统模型。

浅谈爬楼电动轮椅的设计研究现状及展望
刘虎;孙冰寒;宗思雨;李未;范亮
【期刊名称】《中国设备工程》
【年(卷),期】2024()8
【摘要】随着人口老龄化的加重,越来越多的老年人需要使用爬楼电动轮椅来完成上下楼梯。

爬楼电动轮椅经过几十年的发展已经初具规模,通过使用爬楼电动轮椅,能够使老年人和残疾人自由上下楼梯,这不仅有利于使用者身体康复,同时还有益于他们的心理健康。

本文综述了爬楼电动轮椅的发展历史及分类,总结了现阶段爬楼电动轮椅的不足,并对其未来发展趋势进行了讨论,为开发新型的爬楼电动轮椅提供参考。

【总页数】2页(P128-129)
【作者】刘虎;孙冰寒;宗思雨;李未;范亮
【作者单位】长春大学机械与车辆工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH789
【相关文献】
1.国内爬楼轮椅车的设计研究现状及发展趋势
2.一种电动爬楼轮椅的改进设计与研究
3.电动智能爬楼梯轮椅的创新设计
4.星轮式电动爬楼轮椅的结构设计与稳定性分析
5.基于人机工程学的爬楼辅助电动轮椅设计研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。