轮式爬楼梯轮椅设计样本.docx
- 文档编号:27039139
- 上传时间:2023-06-26
- 格式:DOCX
- 页数:10
- 大小:296.32KB
轮式爬楼梯轮椅设计样本.docx
《轮式爬楼梯轮椅设计样本.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《轮式爬楼梯轮椅设计样本.docx(10页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
轮式爬楼梯轮椅设计样本
轮式爬楼梯轮椅设计
一、本课题研究目和意义:
高龄人群以及下肢残障者最大障碍是步行能力削弱甚至缺失,她们不但丧失行动力,更需要有劳动能力人来加以护理。
当前,大多数老体弱者及肌体伤残者都选取轮椅作为她们代步工具,并且使用范畴越来越广。
轮椅也由手动轮椅、电动轮椅趋向智能轮椅方向发展,但由于她们普通采用老式轮式构造,普通仅适合在平地上使用,很少具备爬楼和翻越障碍能力。
楼梯和路障使轮椅使用受到了很大限制,诸多场合特别是室外,例如银行、购物中心门前等或多或少有几级台阶,室内也有诸多地方没有电梯,这也给轮椅顾客导致诸多不便。
固然,国家也耗费了大量人力和财力在某些场合修建了相应轮椅坡道和其她公用设施以以便残疾人活动。
但由于各种因素影响,这些办法作用也非常有限。
为了给老年人和残疾人提供高性能代步工具,解决楼梯或路障对她们使用轮椅导致不便,协助她们提高行动自由度,重新更好融入社会,并考虑到国内基本国情,研究一种价格适当、小巧轻便轮式爬楼梯轮椅装置具备重大意义和实用价值。
二、文献综述(国内外研究状况及其发展):
轮椅是康复重要工具,它不但是肢体伤残者代步工具,更重要是使她们借助于轮椅进行身体锻炼和参加社会活动。
当前,国内已经进入老龄化社会,随着老人数量不断增长,由于行动不便对轮椅需求数量增长,普通轮椅很难适应国内老人上下楼需要,由于国内大某些楼房建筑是以六层如下建筑为主,该类建筑中没有安装电梯,对于使用轮椅人来说,上下楼及其不以便,或重心易下滑,单人难上楼,需另建专用车道。
因而迫切需要开发可以简便、轻巧上下楼轮椅。
在国内,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种自由、舒服空间,再加上该产品有着很大实用性,存在着非常辽阔市场。
于是人们不断进行着艰难研究,一代又一代可上楼轮椅应运而生。
可自上下楼轮椅能更好满足残疾病人生活需求,使其可以自己穿梭于没有助残设施高楼大厦内。
在国内残疾人数量是可观,越来越多人关注起她们寻常生活和精神生活。
她们渴望能像正常人同样生活,渴望可以独立完毕某些事情,而不用求助于正常人。
这样残疾人才会更有信心面对生活,不被歧视,不成为别人承担。
为了满足残疾人需求,也是为了更好建设和谐社会,上楼轮椅成为一种不可或缺工具。
爬楼梯装置研究已有了较长历史,早在19世纪90年代就已有了此类专利浮现。
特别是美、英、日德等发达国家早就开始向此领域冲击,通过不断努力开发,也浮现了某些成果。
由于起步较早,它们在这方面技术也相对成熟,已经推出各种此类产品。
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。
国内对此类装置研究起步较晚,在近几年也有某些成果产生,但距离形成成熟产品尚有很长路要走。
当前已经存在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。
各种装置均有自己长处,但也都存在一定局限性。
(1)履带式
履带式爬楼梯装置原理类似于履带装甲运兵车或坦克,其原理简朴,技术也比较成熟。
如英国Baronmead公司开发一种电动轮椅车,底部是履带式传动构造,可爬楼梯最大坡度为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公司生产电动爬楼梯轮椅,它底部有四个车轮供正常状况下平地运营使用,当遇到楼梯等特殊地形时,顾客通过恰当操作将两侧橡胶履带缓缓放下至地面,然后把这四个车轮收起,依托履带无需旁人辅助便能自动完毕爬楼等功能,如图2所示。
日本长崎大学更在普通单履带轮椅基本上,研究了一种代号为“Sakadankun”双履带式爬楼梯装置,即左右两侧各有两组履带互相连接在一起,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问题。
图1Baronmead公司(英国)
图2Topchair公司(法国)
履带式构造传动效率比较高,行走时重心波动很小,运动非常平稳,且使用地形范畴较广,在某些不规则楼梯上也能使用。
它除了具备爬楼梯功能外,也能作为普通电动轮椅使用。
但是此类装置仍存在诸多局限性之处:
如重量大、运动不够灵活、爬楼时在楼梯边沿导致巨大压力,对楼梯有一定损坏;且平地使用所受阻力较大,并且转弯不以便,这些问题限制了其在寻常生活中推广使用。
(2)星轮式
星轮式爬楼梯轮椅特点是:
每个星轮以及星轮架可以绕星轮架主轴公转,同步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,来完毕爬楼动作。
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,这时通过接地星轮旋转来实现平地行驶功能。
同为星轮式爬楼梯轮椅,有依照两个、三个、各种星轮…不同星轮个数分为两星轮式、三星轮式、四星轮式等形式。
此外星轮式尚有另一种分类方式:
由于有一对星轮架、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性能是有影响,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。
但与此同步带来缺陷是星轮装置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备双组星轮式稳定性好,重心波动小长处;缺陷也是双组星轮式体积大质量大。
并且单组星轮式构造稳定性不是较好,在爬楼过程中需要有人辅助。
而双组星轮式则可以自主完毕爬楼梯功能。
几种星轮式爬楼梯轮椅详细形式如图3所示。
图3星轮式爬楼梯轮椅
国内外提出了各种星轮式爬楼梯轮椅方案并且涌现出多项关于星轮式爬楼梯轮椅专利。
但可以形成产品推广使用还为数不多。
其中做最佳就数美国Independence公司创造研制IBOT爬楼梯轮椅,它能自行完毕爬楼梯动作,是单组星轮式爬楼梯轮椅中一种代表,其详细形式如图4所示。
IBOT几乎能合用于所有室内外楼梯,此外它也能在斜坡、沙滩和崎妪路面上行驶,并且背面轮组可以直立行走,能协助使用者达到正常人高度,为她们提供了更多以便。
它具备构造紧凑,运动灵活,操作容易等特点,其中最大长处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拟定重心位置,并将中心位置信号反馈给控制系统,控制系统依照接到信号控制轮椅平衡。
通过近年努力研发,通过对IBOT3000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4IBOT3000
(3)腿足式
腿足式爬楼轮椅重要特点是爬楼动作是一种由腿足完毕不持续过程。
初期爬楼梯装置多数都采用这种不持续方式。
18世纪90年代Bray创造制造爬楼梯轮椅
采用方式就是不持续方式。
在爬楼过程中,两套支撑装置中一套作为支撑,另一套爬升,运动轨迹为上升、平移、着陆,类似人两条腿同样爬楼。
腿足式爬楼梯装置事实上就是模仿人类爬楼动作。
腿足式爬楼轮椅研究日本技术比较成熟,通过数十年研究,出了诸多专利甚至产品。
在日本丰田公司,“iFoot”和“iUnit”可以让轮椅使用者可以像正常人同样随心所欲地处处运动。
“iFoot”外观犹如一种长着机器腿大椅子,或者说是一种从日本卡通片中逃出来机器人,如图5所示,它可以像人同样两条腿走路。
如果你觉得太慢,那么尚有“iUnit”可供选取,这种设计有四个轮子,使用者坐在距离地面较低轮椅里面。
但是这种装置还处在概念阶段,没有到可以上市限度。
另一种正在研制中轮椅和“iFoot”比较像,尽管外观上不像“iFoot”那样美丽,但它更实用。
这是日本研发又一腿足式爬楼装置,名字叫“WL-16Rir”。
也是有两条腿椅子,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解决来保持平衡,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行动能力。
但是,这种轮椅当前也没能上市。
图5丰田公司生产腿形间歇型爬楼行走设备ifoot
(4)复合式
鉴于履带式、星轮式、腿足式等装置优缺陷,在研究过程中,产生了某些其他爬升装置。
例如由英国Stairmatic,它是此类型爬楼梯轮椅一种典型例子,如图6所示,它不但理论成熟并且已经通过了实际应用实验。
但是,仅能上下楼梯,对平地自主适应性差,使其距完美尚有一定距离。
此外约8万余元人民币价格也让多数人难以承受。
轮腿复合可以说是复合式中惯用构造了,设计重要是依托腿式机构来完毕爬楼、越障,轮式机构来实现平地行走功能。
其中NASASojourerRobot,EPFLShrimpRobot是具备代表性,如图7所示,ShrimpRobot摆臂在一定范畴可上下摆动,可以辅助跨越障碍、攀爬楼梯,具备非常好越障、攀爬性能、平地行驶和上下楼梯能力。
但是复合式复杂机构与构造,致使设计、控制、分析等工作都非常复杂。
并且随着构造复杂限度提高就增大了故障率,减少了设备可靠性,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长处,但是尚有诸多问题需要解决,距离完美还是有很长路需要摸索。
图6英国Stairmatic
图7ShrimpRobot
综上所述,国内外在爬楼梯装置方面研究已有较长历史,成果也较多,诞生了诸多专利以及产品,但是它们或者构造复杂、或者造价昂贵,总是存在这样或那样缺陷。
为了更好地解决老年人、残疾人活动问题,提出一种整体构造紧凑、质量适中、安全性好、操作以便、价格适当爬楼梯轮椅方案是十分必要。
此外,考虑到轮椅重要作用是平地行驶,故在做好爬升装置前提下更应将平地行驶功能做到最佳。
可以看出,虽然爬楼梯装置研究已有了一定成果,但距离完美产品诞生还是有很长一段路需要走。
毕业设计(论文)任务书
本科级
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12月31日~5月31日
设计地点
指引教师职称讲师
年12月31日
1.毕业设计(论文)目:
毕业设计是工科院校最后一种重要实践性教学环节,是使学生综合运用所学过基本理
论、基本知识与基本技能去解决专业范畴内工程技术问题而进行一次综合训练,这对学生即
将从事有关技术工作和将来事业开拓都具备重要意义。
2.毕业设计(论文)任务内容和规定:
内容:
规定依照当前收集参照文献获得爬楼梯装置研究现状,分析已产生各种典
型机构优缺陷,在充分考虑构造、造价、安全性等重要因素基本上,拟研究设计一种轮式爬
楼梯轮椅。
该设计在满足爬楼梯轮椅基本规定前提下,尽量到构造简朴,价格适当,对台阶
适应性强,安全性高等方面。
规定:
1.完毕爬楼梯轮椅总体设计;
2.画出轮椅装配图以及零件图(2.5张A0图纸以上);
3.撰写设计阐明书;
4.翻译有关英文资料(不少于5000中文)
3.重要参照文献:
[1]孟祥雨.一种星轮式爬楼梯电动轮椅设计与研究[D].长春:
长春工业大学,.
[2]王丽娟.行星滚轮转换步行式驱动爬楼梯轮椅设计[D].苏州:
苏州大学,.
[4]陆丰勤.多功能爬楼梯装置研究及控制系统设计[D].南京:
南京理工大学,.
[6]王晶主编.第二届全国大学生机械创新设计大赛决赛作品集[M].北京:
高等教诲出版社,200.7
[10]侯乐平,邵玉林.一种能上下楼梯轮椅申请号:
00244147.0中华人民共和国知识产权局-07-25.
[9]曹岩.SolidWorks机械设计实例精解.北京:
化学工业出版社..9.
[8]江红,杨勇,乔兰东.SolidWorks实例解析—曲线、曲面、仿真、渲染.北京:
机械工业出版社..10.
4.毕业设计(论文)进度筹划:
起讫日期
工作内容
.12.31
~.1.15
依照毕业设计(论文)任务书,查询有关技术资料。
.1.15
~.3.1
英文文献翻译。
.3.1
~.3.15
进行方案构思、比较、分析,并提交开题报告,进行开题答辩。
.3.15
~.3.29
进行爬楼梯轮椅功能原理设计方案,通过方案对比拟定最佳方案。
.3.29
~.4.12
进行受力分析及电机选用
.4.12
~.4.26
进行爬楼梯轮椅构造设计,绘制装配草图、三维建模、装
配图和某些零件图。
.4.26
~.5.10
进行爬楼梯轮椅虚拟装配和运营仿真,并对轮椅构造进
行优化;
.5.10
~.5.24
设计资料整顿、装订、提交论文草稿。
.5.24
~.5.31
总结毕业设计、论文修改、完善。
制作答辩PPT。
.5.31
~.6.14
论文答辩。
需要整套毕业设计,请联系qq:
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 轮式 楼梯 轮椅 设计 样本
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)