爬楼梯轮椅

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　　在人口老龄化加剧、残障人士数量增加和电梯尚未普及的背景下，本课题从我国现阶段经济发展水平和需求人群经济条件出发，设计并实现了一种新型轮。履复合式爬楼梯轮椅，既可以在无障碍的平地上快速灵活运动，又可以安全上下楼梯。根据爬楼轮椅的功能要求与方案设计，本课题所做的工作主要包括以下几方面：

　　（1）分析总结了国内外爬楼梯轮椅的研究现状和不同类型爬楼梯轮椅的优缺点，提出了轮一履复合式爬楼梯轮椅方案，制定了爬楼梯轮椅的主要参数指标，运用SolidWorks软件完成了爬楼梯轮椅的三维结构设计，主要包括轮式平地运动机构、履带式爬楼梯机构、轮一履切换机构以及辅助支撑机构等，基于ANSYS Workbench平台对爬楼梯轮椅关键零件进行了有限元分析，验证了其设计的合理性和可靠性。

爬楼梯轮椅的功能要求与方案设计

　　（2）根据爬楼梯轮椅控制系统设计方案并结合机械结构设计，采用模块化设计思路建立了爬楼梯轮椅的控制系统，主要包括控制模块、履带驱动模块、轮式驱动模块、轮一履切换驱动模块、辅助支撑驱动模块、座椅调节驱动模块和人机操作模块等，编写了爬楼梯轮椅控制程序。

　　（3）对爬楼梯轮椅的轮式运动模式、轮一履切换模式和履带运动模式进行了描述，详细分析了爬楼梯轮椅轮一履切换和上下楼梯过程，针对爬楼梯轮椅上下楼梯过程中的重要阶段进行了力学建模，从理论上得到了各阶段履带电机驱动力矩，后将计算仿真结果与试验得到的切换电动推杆推力以及上下楼梯过程中履带电机的驱动力矩等数据进行了对比分析，验证了力学模型建立的正确性和的本课题设计的爬楼梯轮椅履带机构的可行性，为爬楼梯轮椅样机试验奠定了理论基础。

爬楼梯轮椅的功能要求与方案设计

　　（4）对爬楼梯轮椅上下楼梯过程的稳定性进行了详细分析，运用稳定度概念定量描述了爬楼梯轮椅在爬楼梯过程中的稳定性，为提高爬楼梯轮椅在楼梯上的稳定性提供了理论依据。

　　（5）基于机械结构和控制系统设计制作了爬楼梯轮椅样机，以爬楼梯轮椅样机为载体进行了平地运动、轮一履切换以及以上下楼梯等试验，结果表明本课题设计的爬楼梯轮椅能够用于台阶宽度小于300mm、高度小于180mm且坡度小于330的楼梯，能够满足绝大多数标准楼梯的使用，并能运用于爬越路障、斜坡等非规则环境，验证了爬楼梯轮椅机械结构与控制系统设计的可行性和实际使用效果。




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