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• 162•目前我国部分城市以及乡镇居民楼还有不少小高层无电梯楼房,给老年人和残障人士的出行带来了诸多不便。
上下楼梯轮椅攀爬楼梯功能的实现主要依靠其攀爬机构的设计。
在上下楼梯轮椅的研究方面涌现了不少专利。
但由于受到各方面因素的限制，这些设计大多停留在研究层面，没能实现上下楼梯轮椅的产品化，现阶段能够在市场中看到的上下楼梯轮椅产品可以把它们分为腿足式楼梯轮椅、行星轮式楼梯轮椅、轮履复合式楼梯轮椅以及其它上下楼梯装置等几类。
以上各种上下楼梯轮椅在实现上下楼梯方面都具有各自的优势，但同时也有其相应的局限。
腿足式上下楼梯轮椅虽然对楼梯和障碍物的适应能力较强。
但同时也存在一系列的问题，首先轮椅的体积庞大，重心较高，使用者在操控过程中容易产生恐慌心理。
其次它在控制和操作方面都比较复杂，在平路上行走时动作缓慢且步幅较小，且售价高。
轮履复合式上下楼梯轮椅轮履复合式上下楼梯轮椅它的履带机构支撑面积大，地形适应能力较强，不易打滑，牵引附着性能好，行走比较连续，运动较为平稳。
但履带容易发生磨损并且后期维护保养的成本相对较高，履带机构效率低、运动噪声较大，同时履带工作过程中会对楼梯台阶边沿造成破坏性损伤，售价也高。
行星轮式楼梯轮椅的典型代表为美国强生公司下属的独立技术公司研制出的爬楼梯轮椅IBOT，其结构紧凑，运动灵活，操作简便，可靠性、安全性等各方面指标都很高，它不仅可以上下楼梯，还能够自动适应草地、坡地等多种环境。
正因为它的功能强大，导致它价格常人难以接受，使很多人望而却步。
国内上下楼梯轮椅专利也有数十种之多，受其产品性能不理想或因售价较高等诸多因素的影响，尚未向市场推广（王占礼，郭化超，陈延伟，爬楼梯轮椅发展及关键技术的研究，机械研究与应用，2013年第2期180-182页）。
作者在比较各种类型的上下楼梯轮椅优缺点后，设计的一款便捷式上下楼梯轮椅，通过轮椅三维建模和仿真优化，确定了设计方案，经仿真和样品试验验证了产品的可行性，无论上下楼梯和平地行走都体现了其良好的适用性，市场潜力巨大。
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。
楼梯这样设计，轮椅也能上下！话说楼梯在生活中到处都有，但是，能够自动变形的楼梯你见过吗？这就是由丹麦的Liftup公司研发制造的楼梯，叫做FlexStep楼梯升降机。
它可以节省空间，让坐轮椅的人也可自由上下楼梯。
使用起来非常方便，只要按一下楼梯旁边的按钮，楼梯就会自动下降并变形成一个平板。
然后，轮椅就可以很轻松的上去，稳定后再按一下向上的按钮，平台就会上升。
值得一提的是，当轮椅上到平台上时，后面还有一个铁板会自动翻起来，保护轮椅不会滑落。
并且，在前面还有一面防护栏自动升起，同时保护你的安全。
当你上升到最上面时，防护板自动下降，轮椅便可自如离开。
而在平时，它就是一个普通的楼梯。
此外，如果嫌固定按钮不方便，还可以通过遥控器远程控制。
安装也很简单，通过标准的固定卡槽就可以与墙面连接起来。
同时，楼梯也非常结实，承重可达到400公斤。
无独有偶，来自英国的液压工程师Charlie Lyons也有一个类似的设计，它叫做Sesame Access。
使用起来也大同小异。
首先，只要按一下按钮，台阶就会自动平行缩进去，漏出一个升降平台。
然后，你只要将轮椅移动到平台上。
再由你自己按住升降按钮，就可轻松到达最上层。
而在使用后，台阶又能自动伸出，变成原来到样子。
同样为了安全，在你按动开关到时候，会有一个栏杆自动升起，避免上面有人不注意掉下来。
而当你上升到上层时，栏杆会自动隐藏。
还有升降平台控制开关平时也是隐藏的，只有使用时才自动升起。
并且，当轮椅在平台上，还会自动弹出一个10厘米高的围边，保护轮椅意外滑动。
电梯上下速度也可以调控，最快可达0.15m / s。
标准设计宽度为1米，普通升降高度1米，而最大可升到3米高。
台阶除了可平行伸缩，还有上下伸缩的，可根据现场的需要定做。
当然，它给骑车的人也带来了方便。
总而言之，楼梯这样设计，轮椅也能上下！这才叫做人性化。
新型可爬楼梯式智能轮椅的研究与设计摘要：随着人口老龄化的加快以及残障人数的增长，为提高他们行动的自主性，构造了一种新型可爬楼梯式智能轮椅。
对爬楼梯轮椅进行了总体设计，主要包括爬楼梯轮椅的需求分析、设计要求以及机械结构设计，利用CAD软件完成了爬楼梯轮椅的二维设计。
研究表明该新型轮椅功能完善、移动灵活、操作简便、安全度与舒适度高，具有一定的应用前景。
关键词：辅助工具；爬楼梯轮椅；履带式结构中图分类号：TH 7891引言随着人口老龄化进程的加快以及残障人数的增长，人们对于医疗辅助工具的需求越来越大。
轮椅因其灵活方便、操作简单和价格低廉等优点受到普遍欢迎，并且逐渐向电动智能化轮椅的方向发展，然而目前的轮椅一般只能在平地上运动，并不具备爬楼梯和越障等功能[1]。
因此，为了缓解楼梯或路障对老年人和残障人士生活上造成的不便，帮助其提高行动的自主性，研究一种具有爬楼梯功能的轮椅有重大的现实意义和实用价值。
目前，国内外机构研制的可爬楼梯式轮椅按照不同的爬楼梯原理可分为轮组式爬楼梯轮椅、履带式爬楼梯轮椅、腿足式爬楼梯轮椅和复合式爬楼梯轮椅[2]。
双轮组式爬楼梯轮椅能够实现自主爬楼梯的功能，但由于其体积庞大、驱动系统复杂，限制了它的使用范围；腿足式爬楼梯轮椅爬楼梯过程平稳，但其对控制要求较高且移动速度缓慢、能量利用率低；复合式爬楼梯轮椅是目前性能最为完善的爬楼梯轮椅，但其价格高昂，普通家庭难以承受；履带式爬楼梯轮椅构造简单，不易打滑，运动平稳，并且能够适应各种形状不规则的楼梯。
因此，在综合分析目前已有的各种爬楼梯轮椅优缺点的基础上，所设计的可爬楼梯式轮椅选择履带式结构。
2可爬楼梯式轮椅的结构设计针对目前国内外机构研制的的各种爬楼梯轮椅，分析比较其各自的优缺点并结合我国的基本国情以及使用条件，在保证结构紧凑和操作简便的前提下，设计一种安全性好且造价经济的爬楼梯轮椅，基本设计要求如下所示[3-4]：(1)既可以在无障碍的平地上快速灵活行驶，同时兼具爬楼梯和越障的功能；(2)能够适应《建筑楼梯模数协调标准》中规定的台阶尺寸；(3)上下楼梯过程中能够确保乘坐者的安全性和舒适性；(4)结构紧凑、体积适当、性价比高，易于投入实际生产；(5)操作简单方便，易于控制。
简易星轮式爬楼轮椅的结构设计及运动仿真
张玉叶;张靖;赵蓓蓓
【期刊名称】《濮阳职业技术学院学报》
【年(卷),期】2022(35)5
【摘要】爬楼轮椅攀爬楼梯功能的实现主要源于其攀爬机构的设计。
行星轮式爬楼轮椅利用行星轮组的交替翻转来实现攀爬楼梯功能,此机构在日常生活中应用得较为广泛。
当轮椅攀爬楼梯时,轮组中的星轮随行星架绕中心轴公转;平地行驶时,行星架相对于中心轴固定不动,触地星轮绕自身轴线转动。
双轮组式爬楼梯轮椅的前后桥各使用了一对行星轮组,结构简单,运动灵活,能够满足相关的功能需求,同时使用者的安全性与舒适度得到了有效的保证。
【总页数】4页(P26-29)
【作者】张玉叶;张靖;赵蓓蓓
【作者单位】苏州托普信息职业技术学院;空军济南航空四站装备修理厂
【正文语种】中文
【中图分类】TB472/TH789
【相关文献】
1.曲柄星轮式爬楼梯轮椅爬升机构设计
2.一种星轮式爬楼梯电动轮椅设计
3.一种新型的可爬楼梯轮椅结构设计及运动分析
4.智能爬楼轮椅的结构设计与仿真分析
5.星轮式电动爬楼轮椅的结构设计与稳定性分析
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Equipment Manufacturing Technology No.10，2020爬楼轮椅的改进设计与相关特性分析朱阳,邱卫明(台州广播电视大学高职学院，浙江台州318000)摘要：中国市场需要一种使用灵活可靠、价格适中的爬楼轮椅作为老年人与腿脚不便者的重要代步工具。
对行星轮式爬楼轮椅在水平路面直线、转弯运动及爬楼模式中的运动学、力学分析，得到在不同模式下的速度、位置及越障能力等数据，可以作为爬楼轮椅总体方案及相关设计的理论依据。
关键词：行星轮;爬楼轮椅；改进；分析中图分类号:TH122文献标识码:A 0引言当前，中国社会的老龄化趋势越来越显著,老年人与腿脚不便者所占比重不断上升［1］。
对于多数老年人与腿脚不便者来说，轮椅是一种非常重要的代步工具。
但普通轮椅仅适于水平或倾斜度不大的路面行驶，如遇台阶,基本需要借助外人的搬动。
主要原因是普通轮椅缺少与翻越障碍物等相关的爬楼机构。
而目前大部分爬楼轮椅价格昂贵,且体积较大，常见的公寓式楼道过于狭小,使用不便叫因此，生产一种体积较小巧、价格适中、行走平稳的爬楼轮椅将非常适合中国的市场。
1方案的确定1.1总体方案的分析爬楼轮椅根据其工作原理，除了一些采用多种辅助机构外，一般常采用腿足式、履带式,行星轮式等叫因此，首先需要在对各种机构的优缺点进行分析的基础上确定总体方案。
1.1.1腿足式腿足式是市场初期出现的爬楼轮椅所采用的铰链杆件装置，外形上有点像机器人。
爬楼的时候，通过机械臂的交替运动先是升高轮椅，然后向前水平运动，爬楼过程就是这两个运动的重复，基本上是对人类爬楼过程的模仿阻从机构角度分析,腿足式爬楼轮椅的灵活性强,能很好地适应不同地形,行走于大多数楼道、路面没有问题。
缺点是腿足式爬楼轮椅的铰链杆件装置机文章编号：1672-545X(2020)10-0050-03构复杂、效率低，不能实现较高速度的稳定行走。
1.1.2履带式履带式爬楼轮椅在技术也是相对成熟的，原理基本类似于履带式装甲车。
陕西理工大学学报！自然科学版)Journal of Shaanxi University of TechnoloZy ( Natural Sciencc Edition)2021年4月第37卷第2期Apo.2021VoL37 No. 2引用格式：王燕燕，徐西凡,王长乾，等•一种轮椅爬楼梯辅助装置的设计［J ］ •陕西理工大学学报（自然科学版），2021,37（2） & 18-22.一种轮椅爬楼梯辅助装置的设计王燕燕"，徐西凡，王长乾，吴 啥，张港港（陕西理工大学机械工程学院，陕西汉中723000）摘要：针对居住在复式及无电梯楼层中行动不便的住户或老年人上下楼的需要，设计了一 种轮椅爬楼梯的辅助装置。
介绍了装置的总体方案与结构设计，采用可程控的伺服电机驱动， 两个推动气缸连接两个工业吸盘，实现轮椅的连续交替爬楼梯。
基于ADAMS 构建出虚拟样 机模型并进行运动仿真，在爬楼过程对其重心运动轨迹和重心合速度曲线分析，装置运行平 稳，爬楼过程呈周期性变化。
仿真结果表明，整套装置运作正常，能够达到预期功能。
关键词：爬楼；结构设计；气动；仿真；ADAMS中图分类号：TH138.9 文献标识码：A 文章编号：2096N998（2021 ）02-0018-05当前我国人口的老龄化趋势不断上升，同时也存在部分因疾病和受伤造成的下肢损伤的人群，对于 这些人的出行，轮椅是重要的辅助行动工具id 。
电动轮椅的出现代替了传统的手动轮椅成为行动不便 人群的主要辅助行动工具，这虽然很大程度上解决了轮椅动力的问题,但是传统的轮椅只能实现平地行 驶，遇到较差路况或有台阶时很难使用，同时国内的住宅还存在许多没有电梯的老式、复式楼房,因此这 些人群上下楼成为了一个较为棘手的问题。
国外相对于国内的房屋建筑个性化更为突出,轮椅上下楼梯技术的研究应用更加广泛。
目前国内 市场上已有多种适用于各种楼梯的爬楼轮椅，常见的有3种辅助爬楼轮椅:履带式、星轮式和腿式⑶，但 都存在一定的缺点）履带式爬楼轮椅由于重量大、体积大，在平地上行走对能量消耗较大,所以续航能 力弱;星轮式爬楼轮椅体积小巧、动作灵活,但没有防滑制动装置，存在一定的安全隐患,且工作时振动 较大，无法用于平地行驶;腿式爬楼轮椅上下楼梯和平地运动相对于前两种轮椅都有较大的优势，但难 点在于控制开发难度较高,技术较难掌握，因此价格昂贵，不适用于我国大面积市场［4-c ］。
一种轮组结构的爬楼梯轮椅的设计李超;胡延平;韦端利【摘要】针对普通轮椅不具有爬楼梯的功能,设计了一种轮组结构的爬楼梯轮椅.该爬楼梯轮椅结构紧凑,操作方便,工作可靠,采用轮组结构的演变实现爬楼梯功能,利用滚轴滑轨机构进行座椅调平,并对其越障、跨沟和爬楼梯的运动过程进行了分析.结构表明该轮椅有较强的越障能力和路面适应性.【期刊名称】《现代机械》【年(卷),期】2010(000)006【总页数】3页(P42-44)【关键词】轮组机构;爬楼梯轮椅;座椅调平【作者】李超;胡延平;韦端利【作者单位】合肥工业大学,安徽,合肥,230009;合肥工业大学,安徽,合肥,230009;合肥工业大学,安徽,合肥,230009【正文语种】中文【中图分类】R496;TH7891 爬楼梯轮椅研究现状轮椅是年老体弱者以及下肢伤残者必不可少的代步工具,但是普通轮椅不具备攀登楼梯和跨越路障的功能,大大限制了其使用范围。
世界上爬楼梯轮椅的研究已有近百年的历史,国内外现有的爬楼梯装置和专利种类众多,不同的爬楼梯装置适用于不同的环境和条件,各有利弊。
按照爬楼梯装置爬楼执行机构的类型,主要可归结为轮组式、履带式、和多足式三类。
(1)轮组式轮组式的特点是每个轮组依照星形轮的方式进行运动:平地行驶时,各小轮绕各自轴线自转;爬楼梯时,各小轮一起绕中心轴公转。
爬楼梯装置按照所使用的轮组对数可分为单轮组式(图1a)和双轮组式(图1b)。
轮组式爬楼装置与其他构型的装置相比,质量轻便,运动灵活,在无障碍环境下具有较好的行动性能。
但是上下楼梯时该类型装置重心起伏较大,会使乘坐者感到不适,因此需要设计一种自适应座椅调平机构。
(2)履带式履带型机构的爬楼梯轮椅应用较多,它采用比星型轮机构更为连续的行走方式,传动效率比较高。
在上下楼梯过程中,轮椅的重心总是沿着与楼梯台阶沿的连线相平行的直线运动的,其重心的波动很小,运动非常平稳。
图2为某履带式爬楼梯轮椅。
但履带式爬楼梯轮椅最大不足是平地行走时阻力较大,运动不灵活,在爬楼梯时履带容易损坏楼梯沿。
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。
《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),。
轮式爬楼梯轮椅设计一、本课题的研究目的和意义：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，大多数老体弱者及肌体伤残者都选择轮椅作为他们的代步工具，而且使用范围越来越广。
轮椅也由手动轮椅、电动轮椅趋向智能轮椅的方向发展，但由于他们一般采用传统的轮式结构，一般仅适合在平地上使用，很少具备爬楼和翻越障碍的能力。
楼梯和路障使轮椅的使用受到了很大的限制，很多场合尤其是室外，比如银行、购物中心门前等或多或少有几级台阶，室内也有很多地方没有电梯，这也给轮椅用户造成很多不便。
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他公用设施以方便残疾人活动。
但由于各种因素的影响，这些措施的作用也非常有限。
为了给老年人和残疾人提供高性能的代步工具，解决楼梯或路障对他们使用轮椅造成的不便，帮助他们提高行动自由度，重新更好的融入社会，并考虑到我国的基本国情，研究一种价格适宜、小巧轻便的轮式爬楼梯轮椅装置具有重大的意义和实用价值。
二、文献综述（国内外研究情况及其发展）：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。
目前，我国已经进入老龄化社会，随着老人的数量不断增加，由于行动不便对轮椅的需求数量增加，普通的轮椅很难适应我国老人上下楼的需要，因为我国大部分楼房建筑是以六层以下建筑为主，该类建筑中没有安装电梯，对于使用轮椅的人来说，上下楼及其不方便，或重心易下滑，单人难上楼，需另建专用车道。
因此迫切需要开发能够简便、轻巧的上下楼轮椅。
在我国，每年约有数十万老人、残疾人等需坐轮椅车行走。
过去旧式轮椅车存在不能自行上、下楼等问题，使病人的活动空间大为缩小。
并使监护人看护病人也很困难。
为了给千百万残疾人一个自由、舒适的空间，再加上该产品有着很大实用性，存在着非常广阔的市场。
于是人们不断进行着艰苦的研究，一代又一代可上楼的轮椅应运而生。
可自上下楼的轮椅能更好的满足残疾病人的生活需求，使其可以自己穿梭于没有助残设施的高楼大厦内。
在我国残疾人的数量是可观的，越来越多的人关注起他们的日常生活和精神生活。
他们渴望能像正常人一样的生活，渴望能够独立完成一些事情，而不用求助于正常人。
这样残疾人才会更有信心的面对生活，不被歧视，不成为别人的负担。
为了满足残疾人的需求，也是为了更好的建设和谐社会，上楼轮椅成为一个不可或缺的工具。
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。
特别是美、英、日德等发达国家早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，已经推出多种此类产品。
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。
目前已经存在的爬楼梯装置也是各种各样，可以按照爬楼方式分为履带式、星轮式、腿足式以及复合式爬楼梯装置。
各种装置都有自己的优点，但也都存在一定不足。
（1）履带式履带式爬楼梯装置的原理类似于履带装甲运兵车或坦克，其原理简单，技术也比较成熟。
如英国Baronmead公司开发的一种电动轮椅车，底部是履带式的传动结构，可爬楼梯的最大坡度为35度，上下楼梯速度为每分钟15~20个台阶，如图1所示。
法国Topchair公司生产的电动爬楼梯轮椅，它的底部有四个车轮供正常情况下平地运行使用，当遇到楼梯等特殊地形时，用户通过适当操作将两侧的橡胶履带缓缓放下至地面，然后把这四个车轮收起，依靠履带无需旁人辅助便能自动完成爬楼等功能，如图2所示。
日本长崎大学更在普通单履带轮椅的基础上，研究了一种代号为“Sakadankun”的双履带式的爬楼梯装置，即左右两侧各有两组履带相互连接在一起，解决了在水平状态与楼梯倾角切换时，座椅倾角过大而影响使用安全的问题。
图1 Baronmead公司(英国)图2 Topchair公司(法国)履带式结构传动效率比较高，行走时重心波动很小，运动非常平稳，且使用地形范围较广，在一些不规则的楼梯上也能使用。
它除了具备爬楼梯功能外，也能作为普通的电动轮椅使用。
但是这类装置仍存在很多不足之处：如重量大、运动不够灵活、爬楼时在楼梯边缘造成巨大的压力，对楼梯有一定的损坏；且平地使用所受阻力较大，而且转弯不方便，这些问题限制了其在日常生活中的推广使用。
（2）星轮式星轮式爬楼梯轮椅的特点是：每个星轮以及星轮架可以绕星轮架主轴公转，同时每个星轮也可以绕自身星轮轴自转。
在爬楼时，各星轮自身锁死不转，连同星轮架一起绕星轮架主轴公转，来完成爬楼动作。
在平地行驶时，星轮架相对主轴锁死不转，每个星轮可以绕自身星轮轴自由旋转，这时通过接地星轮的旋转来实现平地行驶功能。
同为星轮式爬楼梯轮椅，有根据两个、三个、多个星轮…不同的星轮个数分为两星轮式、三星轮式、四星轮式等形式。
另外星轮式还有另一种分类方式：因为有一对星轮架、两对星轮架，星轮架(即轮组)个数不同分为单组星轮式和双组星轮式两种形式。
行星轮个数不同对于爬楼梯轮椅的性能是有影响的，行星轮个数越多爬楼梯轮椅在爬楼过程中运动也越稳定，重心波动也越小。
但与此同时带来的缺点是星轮装置的体积会变大质量也会更重。
单组星轮式和双组星轮式也是具有双组星轮式稳定性好，重心波动小的优点;缺点也是双组星轮式体积大质量大。
并且单组星轮式结构稳定性不是很好，在爬楼过程中需要有人辅助。
而双组星轮式则可以自主完成爬楼梯功能。
几种星轮式爬楼梯轮椅的具体形式如图3所示。
图3 星轮式爬楼梯轮椅国内外提出了多种星轮式爬楼梯轮椅的方案并且涌现出多项关于星轮式爬楼梯轮椅的专利。
但能够形成产品推广使用的还为数不多。
其中做的最好的就数美国Independence公司发明研制的IBOT爬楼梯轮椅，它能自行完成爬楼梯动作，是单组星轮式爬楼梯轮椅中的一个代表，其具体形式如图4所示。
IBOT几乎能适用于所有室内外楼梯，此外它也能在斜坡、沙滩和崎妪的路面上行驶，并且后面轮组可以直立行走，能帮助使用者达到正常人的高度，为他们提供了更多方便。
它具有结构紧凑，运动灵活，操作容易等特点，其中最大的优点就是安装了内置陀螺仪系统，陀螺仪通过高速度转动原理来确定重心位置，并将中心位置信号反馈给控制系统，控制系统根据接到的信号控制轮椅平衡。
经过多年的努力研发，经过对IBOT3000的产品进一步改进，已经成功发展到了IBOT4000，性能也越来越好，但3万美元左右售价，也让大多数人望而却步。
图4 IBOT3000（3）腿足式腿足式爬楼轮椅的主要特点是爬楼动作是一个由腿足完成的不连续过程。
早期的爬楼梯装置多数都采用这种不连续方式。
18世纪90年代Bray发明制造的爬楼梯轮椅采用的方式就是不连续方式。
在爬楼过程中，两套支撑装置中的一套作为支撑，另一套爬升，运动轨迹为上升、平移、着陆，类似人的两条腿一样爬楼。
腿足式爬楼梯装置实际上就是模仿人类爬楼的动作。
腿足式爬楼轮椅的研究日本的技术比较成熟，经过数十年研究，出了很多专利甚至产品。
在日本的丰田公司，“iFoot”和“iUnit”可以让轮椅使用者能够像正常人一样随心所欲地到处运动。
“iFoot”外观犹如一个长着机器腿的大椅子，或者说是一个从日本卡通片中逃出来的机器人，如图5所示，它能够像人一样两条腿走路。
如果你觉得太慢，那么还有“iUnit”可供选择，这种设计有四个轮子，使用者坐在距离地面较低的轮椅里面。
但是这种装置还处在概念阶段，没有到可以上市的程度。
另一个正在研制中的轮椅和“iFoot”比较像，尽管外观上不像“iFoot”那样漂亮，但它更实用。
这是日本研发的又一腿足式爬楼装置，名字叫“WL-16Rir”。
也是有两条腿的椅子，座椅底安装了陀螺仪系统，每条腿上也都装有压力传感器，通过信息釆集以及陀螺仪联合控制处理来保持平衡，可以上下楼梯，并且可以调高或者调低，可为老年人和残疾人提供新的行动能力。
不过，这种轮椅目前也没能上市。
图5 丰田公司生产的腿形间歇型爬楼行走设备ifoot（4）复合式鉴于履带式、星轮式、腿足式等装置的优缺点，在研究过程中，产生了一些其它的爬升装置。
例如由英国的Stairmatic，它是此类型爬楼梯轮椅的一个典型例子，如图6所示，它不仅理论成熟并且已经通过了实际应用试验。
但是，仅能上下楼梯，对平地自主适应性差，使其距完美还有一定距离。
另外约8万余元人民币的价格也让多数人难以承受。
轮腿复合可以说是复合式中常用的结构了，设计主要是依靠腿式机构来完成爬楼、越障，轮式机构来实现平地行走功能。
其中NASA的Sojourer Robot，EPFL的Shrimp Robot是具有代表性的，如图7所示，Shrimp Robot摆臂在一定范围可上下摆动，能够辅助跨越障碍、攀爬楼梯，具有非常好的越障、攀爬性能、平地行驶和上下楼梯能力。
但是复合式的复杂机构与结构，致使设计、控制、分析等工作都非常复杂。
而且随着结构的复杂程度提高就增大了故障率，降低了设备的可靠性，这样也会使安全性不能得到保障。
除了以上问题，还需要面对适应不同尺寸的楼梯，爬升过程中反向自锁等问题，总之复合式爬楼梯轮椅虽说有着自身的优点，但是还有很多问题需要解决，距离完美还是有很长的路需要探索。
图6 英国的Stairmatic图7 Shrimp Robot综上所述，国内外在爬楼梯装置方面的研究已经有较长的历史，成果也较多，诞生了很多的专利以及产品，但是它们或者结构复杂、或者造价昂贵，总是存在这样或那样的缺陷。
为了更好地解决老年人、残疾人活动问题,提出一种整体结构紧凑、质量适中、安全性好、操作方便、价格适宜的爬楼梯轮椅方案是十分必要的。
此外，考虑到轮椅的主要作用是平地行驶，故在做好爬升装置的前提下更应将平地行驶功能做到最好。
可以看出，虽然爬楼梯装置的研究已经有了一定的成果，但距离完美的产品的诞生还是有很长一段路需要走的。
毕业设计（论文）任务书本科 2009 级机械系（部）机械工程及自动化专业班设计（论文）题目轮式爬楼梯轮椅设计学生姓名学号起讫日期 2012年12月31日~2013年5月31日设计地点指导教师职称讲师2012 年 12 月 31 日1.毕业设计（论文）的目的：毕业设计是工科院校的最后一个重要的实践性教学环节，是使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次综合训练，这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有重要意义。
2.毕业设计（论文）任务的内容和要求：内容：要求根据目前收集的参考文献获得的爬楼梯装置的研究现状，分析已产生的各种典型机构的优缺点，在充分考虑结构、造价、安全性等重要因素的基础上，拟研究设计一种轮式爬楼梯轮椅。
