下载文档原格式
Value Engineering0引言随着中国经济快速的发展，所有中国公民生活质量也逐渐提高，中国老年化现状是老年化越来越严重，而这些老年人的子女都在忙碌自己事业很少陪伴在自己父母的身边，可想而知，当人到达一定年龄的时候不管在生活方面还是在行走方面都会带来一定困扰，根据国家2019年老龄化人口报告显示：其中孤寡老人占非常大的比重，所以我们设计一种能方便孤寡老人智能轮椅，目的是让所有独自生活的老人能照顾好自己，减少子女对他们的担心。
1市场分析由于老年人和残疾人数量明显增加给经济，社会的发展带来了巨大的影响，医疗、护理、社会服务等方面需求压力越来越大，从而推进了助老助残机械的发展。
在爬楼梯轮椅的研究方面，国外开始的比较早。
近几十年来国外的高校以及相关的科研机构提出了许多不同爬楼梯轮椅的方案，目前部分方案已经实现了产品化，在生活中得到了应用，相比而言，国内对于爬楼梯轮椅的研究基础比较落后、起步晚，随着近些年来国内高校和企业的深入研究，虽然已经有了一定的成果，但是在技术上还是不成熟，没能实现爬梯轮椅的产品化，现阶段能够看到的爬楼梯轮椅产品几乎都是从国外进口的状况。
针对国内外现有较成熟的爬楼梯轮椅的原理，我们可以把它们分为：腿足式爬校惊轮椅、行星轮式爬棱梯轮椅、履带式爬楼梯轮椅、复合式爬楼梯轮椅以及其它爬楼梯装置，以上各种爬楼梯轮椅在实现爬楼梯方面都有各自的优势，但同时也有相应的局限。
2设计方案2.1工作原理该轮椅主要具备座位旋转与爬楼功能。
正常运行时，保持如图1姿态，三角轮后驱，转向轮前驱。
当遇到楼梯的，启动座椅旋转按钮，座椅旋转180°，此时三角轮变为前驱，开始攀爬台阶，爬楼梯台阶过程中，三个轮子交替攀爬，若攀爬过程中动力不足，三角轮启动制动装置，停止攀爬，保证老人安全。
此外增加紧急救助功能，当老人遇到紧急情况，可以通过手动折叠转换为可推动担架姿态，方便医护人员操作。
2.2机械系统设计2.2.1三角轮机械结构设计三角轮轮毂平面图如图1所示，当轮椅攀爬台阶或者平地行走时，由电机提供动力通过锥齿轮把动力传送到传送杆，然后传送杆带动中心齿轮1，中心齿轮1再带动齿轮2、3、4实现三角轮的运转。
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。
基于单片机的多功能轮椅设计方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容应该包括对所设计的多功能轮椅的简要介绍，概括设计的目标和意义。
以下是可能的内容：概述：随着社会的不断进步和人们对生活质量的要求不断提高，多功能轮椅作为一种智能化康复辅助设备，正在逐渐受到人们的关注和重视。
本文旨在基于单片机技术，设计一款功能多样且智能化的轮椅，以满足残疾人士的日常生活和移动需求。
在多功能轮椅的设计中，我们注重提高用户的舒适性、安全性和独立性。
通过引入单片机技术，本设计方案能够实现多种功能，包括电动推进、智能导航、体位调整等。
而且，该设计还考虑到残疾人士的不同需求和特殊情况，为他们提供更完善的康复辅助服务。
本设计方案的意义在于，通过单片机的应用，我们可以大大提高轮椅的智能化程度，使残疾人士的日常生活更加独立和便利。
此外，多功能轮椅的设计还有助于改善康复治疗过程，促进残疾人士的康复进程。
它不仅提高了残疾人士的生活质量，还为他们创造了更多的就业机会，促进了社会的融合和发展。
我们将在接下来的章节中详细介绍本设计方案的具体内容和技术要点。
首先，我们将介绍设计方案中的几个关键要点，包括电动推进系统、智能导航系统以及体位调整系统等。
接着，我们会对这些要点逐一展开讨论，并对其进行详细的设计和分析。
最后，在结论部分，我们将总结本文的主要内容，并展望未来多功能轮椅设计的发展趋势。
通过本文的研究和设计，我们期望能为残疾人士提供更好的康复辅助服务，为他们的生活带来更多的便利和舒适。
同时，我们也希望通过本次设计经验，为相关领域的研究者和设计者提供一些借鉴和参考，推动多功能轮椅技术的发展和创新。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构部分的目的是为读者提供一个清晰的概述，以帮助他们了解本文的组织和内容。
本文分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分是文章的开端，旨在引导读者进入主题。
在引言中，我们将对多功能轮椅的设计方法进行概述，介绍其背景和重要性。
多功能电动轮椅关键机构设计与仿真分析摘要：随着人口老龄化和残疾人口增加，电动轮椅作为一种重要的辅助设备，已经成为现代社会不可或缺的一部分。
本文旨在设计一种多功能电动轮椅，通过对关键机构的设计和仿真分析，提高其性能和安全性，以满足不同用户的需求。
关键词：多功能电动轮椅；关键机构；设计；仿真分析1电动轮椅整体方案设计第一，底座应该采用轻量化材料，如铝合金或碳纤维，以提高整车的稳定性和操控性。
底座上应安装电动驱动系统，包括电机、电池、控制器等，以实现电动推进和转向功能。
同时，底座下方应配备避震系统，以提高车辆的行驶舒适性。
第二，座椅应该具有多种调节功能，如高度调节、倾斜调节、座椅深度调节等。
座椅材料应该采用舒适、透气的材料，如网布或皮革，以提高乘坐舒适度。
座椅后方应配备可调节的头枕，以提供头部支撑。
第三，扶手应该具有多种调节功能，如高度调节、前后调节、旋转调节等。
扶手材料应该采用舒适、防滑的材料，如橡胶或软质塑料，以提高握把舒适度和安全性。
第四，电动轮椅的附加功能应该包括升降、倾斜、折叠等。
升降功能可以帮助用户在不同高度的场合下使用轮椅，如上下楼梯、进出电梯等。
倾斜功能可以帮助用户在不同角度下使用轮椅，如倾斜座椅可以帮助用户进行换位操作。
折叠功能可以方便用户进行携带和存储。
2关键机构设计2.1升降机构设计升降机构是一种能够将轮椅升降到不同高度的装置，它可以帮助行动不便的人士更加方便地进出建筑物、车辆等场所。
设计时需要考虑到多种因素，以确保其功能完备、结构稳定、安全可靠。
（1）功能需求：具备升降、旋转、倾斜等多种功能，以适应不同场合的需求。
例如，在进入车辆时，需要将轮椅升降到车门高度，并旋转90度，以方便进入车内；（2）结构设计：电动轮椅升降机构的结构需要紧凑、稳定、安全。
在设计时需要考虑到轮椅的重量、尺寸、稳定性等因素，以确保升降机构能够承受重量并保持平稳；（3）控制系统：需要配备智能控制系统，以实现升降、旋转、倾斜等功能。
浅谈智能轮椅的研究设计中国即将步入老年化社会，可与预见未来几十年，随着老龄化的加深，同时由独生子女政策的影响，子女们必将不能看护需要照顾的老人。
由于受到人力与资源的限制，一种更高效更便捷的智能轮椅有待开发。
本着为有所需要的老人，病人提供更好地服务，文章讨论如何开发出更智能、更便捷的智能轮椅。
在当前的市场分析中，研究了结合当下物联网技术方案，将轮椅使用状态进行时时管理，进行更人性化的功能实现。
标签：智能轮椅；物联网；人性化；远程监管1 概述目前美、德、日、法、加以及中国等国家对智能轮椅进行了研究，使智能轮椅具有记忆地图，智能避障，自动行走，爬楼地，与用户交互等多种功能。
鉴于此，研究了一种基于物联网接入，芯片智能控制的智能轮椅，并对控制系统进行模块化设计，有利于智能轮椅的功能扩展和升级。
本文介绍了在基于单片机作为核心控制，集成了陀螺仪，WIFI网络模块，温度感应，心律感应器和液晶显示模块。
方便易用，操作简便，用户显示界面友好，总体造价相对便宜划算。
2 智能轮椅特性优势在本次研究设计进行前，在对当下市场流行的智能轮椅进行了深入的调查和分析，得出以下的结论：智能轮椅要实现实现智能轮椅的人文实用性，科学先进性。
2.1 人文实用性智能轮椅要考虑到老年人，或是先天后天残肢者的健康等情况，实现科学性的人机交互。
实现他人遥控控制，自身独立控制行走和自动识别控制三种模式，其中模式的切换简单。
在使用过程中，满日常的行走外，还能实现轮椅-躺椅切换，在使用者休息时型变为躺椅。
通过自动控制模式，在设定的路线实现自由行走，满足如使用者如厕、吃药、就餐、睡觉等固定地点自动寻路。
2.2 科学先进性在当下兴起的物联网技术革命中，机-物的信息交互能夠实现信息节点的快速反应控制管理。
智能轮椅的核心处理器为单片机，在接入外置模块，如心律监控感应，温度感应，可实现对使用者的心率进行实时监控，为可能出现的情况采取数据，对使用者的身体健康状况负责；WIFI模块可实现智能设备接入控制，如使用者不方便对轮椅进行操控时，可由他人进行遥控控制；另接入红外超声模块，对障碍物进行避障和行进速率等功能控制，设置过程中对异常的障碍进行鸣笛提示，降低进行速率并对当前线路进行再规划。
多功能智能轮椅设计-运动控制系统的设计与实现多功能智能轮椅设计-运动控制系统的设计与实现v>多功能智能轮椅设计—运动控制系统的设计与实现多功能智能轮椅设计-运动控制系统的设计与实现摘要在现如今智能化高速发展的时代，智能、科技已然成为时代的主题之一，智能产品也被越来越多运用到各行业中。
而正是由于不断发展的科技，人们也越来越追求高智能化的产品。
基于为残障人士与老年人服务，本着操作简单，方便使用者的观念，这次的设计在现有轮椅的基础上优化了轮椅原有的设计，实现了轮椅的自主导航以及避障的功能，极大的方便了使用者的使用，同时也解决了这些人中大多数人都由于出行问题而无法体验到生活的乐趣，领略祖国美好河山的问题。
本设计采用 arduino 单片机 MEGA2560 作为控制的核心，通过摇杆模块、电机驱动模块、推杆模块、继电器模块等，实现了电机的正反转以及调速，同时利用电机的正反转实现轮椅整体的行进方向，以及对推杆电机的控制进而实现轮椅背部与脚架的角度控制，最终实现可让使用者根据自己需求选择自己舒服的角度。
全文讲述了个人设计智能轮椅的软件方案与硬件的电路设计控制实现的全部过程，包含各元器件选择、电气原理图设计、程序编写，硬件调试以及控制实现过程心得体会等。
关键词：智能轮椅；arduino 单片机；程序设计；Multi-functional intelligent wheelchair design - design and implementation of motion control system Abstract In today＇s era of rapid development of intelligence, intelligence, technology has become one of the themes of The Times, intelligent products have been increasingly used in various industries. And just because of the constant development of science and technology, people are also more and more in pursuit of high intelligent products. Based on the service for the disabled and the elderly, in line with simple operation, convenient user＇s concept, Based on the original design, the existing wheelchair was optimized, realized the wheelchair autonomous navigation and obstacle avoidance function, greatly convenient for the user＇s use, but also solved the problems of most of these people are due to travel to experience the fun of the life, appreciate the problem of the motherland beautiful country side. This design makes the arduino microcontroller MEGA2560 as control core,through the rocker arm module, motor driver module, a push rod module, relay module, realize the positive &negative and speed of the motor, at the same time using of the motor and reversing the wheelchair overall direction, and the push rod motor to realize the control of the wheelchair back and legs Angle control, finally realize can make users according to their own needs to choose their own comfortable angle. This paper describes the entire process of personal design of intelligent wheelchair software scheme and hardware circuit designand control, including the selection of components, electrical schematic design, programming, hardware debugging and control of the realization process experience. .Keywords: Intelligent wheelchair; Arduino microcontroller; Program design; 目录 1 绪论 1 1.1 研究的意义1 1.2 现今智能轮椅研究的现状 1 1.3 研究的基本思路与设计方案 2 2 安全性能要求以及电气控制原理 4 2.1 轮椅设计安全性能要求 4 2.2 智能轮椅的电气控制设计原理 5 3 硬件设计 8 3.1 直流电机模块 8 3.2 继电器模块 13 3.3 推杆电机模块 16 3.4 摇杆模块 18 4 软件设计 21 4.1 程序流程图 21 4.2 继电器模块程序设计 22 4.3 摇杆程序设计 23 4.4 直流电机控制程序设计 24 4.5推杆程序设计 28 5 软硬件的联合调试及效果验证 31 5.1 软硬件的联合调试31 5.2 软硬件的效果验证 33 6 结论与展望 37 参考文献 38 致谢 39 附录 40 附录 1 40 附录 2 41 附录 3 44 1 绪论 1.1 研究的意义智能轮椅的产生，是为了服务与行动不便的老年人和残障人士这一类群体。
多功能智能轮椅设计—结构外观设计与运动仿真学院：工业自动化学院专业：机械电子工程姓名：何梓浩学号： 160404102530指导老师：文豪职称：讲师中国·珠海二○二○年五月北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计《多功能智能轮椅设计—结构外观设计与运动仿真》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。
本人签名：日期：年月日北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计多功能智能轮椅设计—结构外观设计与运动仿真摘要在人口老龄化日趋严重、意外事故和自然灾害多发的时代，行动不便和肢体残障人士日益增多。
轮椅成为了这部分人群日常生活的一部分，相比市面上的普通轮椅而言，使用者更加倾向于使用多功能智能轮椅。
为帮助这部分需求群体提高生活质量，有必要研究一款价格相对低廉、姿态可调、具备室内导航、利用操纵杆实现自主移动等多功能的智能轮椅。
本文主要对多功能智能轮椅结构外观设计与运动仿真进行研究。
首先根据人机工程学的相关知识对轮椅的尺寸进行选定，然后利用Pro/E对轮椅进行三维建模并检验各零部件之间是否存在干涉，接着通过ANSYS Workbench的有限元分析检验模型设计的合理性，并使用Pro/E对轮椅的机构进行运动仿真，最后通过Keyshot对轮椅模型进行外观渲染，最终为多功能智能轮椅的运动控制系统和功能模块搭建出一个可移动并且能实现相关功能的平台。
关键词：多功能；智能轮椅；结构设计；静力学分析；运动仿真北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计Multifunctional intelligent wheelchair design-structural design andmotion simulationAbstractIn an age of increasing population aging, frequent accidents and natural disasters, people with limited mobility and physical disabilities are increasing. Wheelchairs have become part of the daily life of this group of people. Compared with ordinary wheelchairs on the market, users are more inclined to use multi-functional smart wheelchairs. In order to help this part of the demand group improve the quality of life, it is necessary to research a multi-functional smart wheelchair with relatively low price, adjustable posture, indoor navigation, and autonomous movement using a joystick.This article mainly studies the structural design and motion simulation of the multifunctional intelligent wheelchair.First, select the size of the wheelchair based on the relevant knowledge of ergonomics, then use Pro / E to three-dimensionally model the wheelchair and check whether there is interference between the parts, and then verify the model design through the finite element analysis of ANSYS Workbench The rationality of the use of Pro / E to simulate the motion of the wheelchair mechanism, and finally render the appearance of the wheelchair model through Keyshot, and finally build a movable and able to achieve the relevant functions for the motion control system and function module of the multifunctional intelligent wheelchair Platform.Keywords: multifunctional; intelligent wheelchair; structural design; static analysis; motion simulation北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计目录1 绪论 (1)1.1选题背景与目的 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.3本文设计内容 (3)2 多功能智能轮椅总体尺寸设计方案 (5)2.1人机工程学在多功能智能轮椅中的应用 (5)2.2人体测量数据在多功能智能轮椅中的应用 (6)2.3轮椅总体尺寸选取 (7)3 轮椅结构设计 (10)3.1元器件选型和机构设计 (10)3.2P RO/E环境下多功能智能轮椅的零件建模 (13)3.3P RO/E环境下多功能智能轮椅的虚拟装配 (16)3.4轮椅爬坡能力的计算 (17)4 材质选定与有限元分析 (19)4.1部分零部件的材质选定 (19)4.2ANSYS W ORKBENCH软件介绍 (20)4.3轮椅关键部件有限元静力学分析 (21)5 运动仿真与最终效果 (27)5.1轮椅机构的机构运动分析模块选定 (27)5.2轮椅机构运动仿真 (27)5.3基于K EYSHOT的外观渲染 (30)5.4小组作品的最终效果 (31)6 总结与展望 (34)参考文献 (35)致谢 (36)附录 (37)附录一多功能智能轮椅装配图 (37)附录二底盘零件图 (37)附录三渲染效果图 (38)附录四3D打印实物图 (38)北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1 绪论1.1选题背景与目的近年来老龄人口比重日益上升，联合国发布的报道称，世界总人口中老年人的数量占比将在21世纪超过五分之一。
