一种星轮式爬楼梯电动轮椅设计.pdf

机杌槭设计与制造
第10期
Machinery Design Manufacture
2012年10月
文章编号:1001-3997(2012)10-0056-03
种星轮式爬楼梯电动轮椅设计
王占礼孟祥雨2陈延伟
(1.长春工业大学机电工程学院,长春130012;2.空军航空大学航空机械工程系,长春130022
Design of a Star Wheel Power-driven Stair-climbing Wheelchair
WANG Zhan-li, MENG Xiang-yu.2, CHEN Yan-weil
(1. Changchun University of Technology School of Mechanical and Electrical Engineering, Changchun 130012, China;
2. Air Force Aviation University Department of Mechanical Engineering, Changchun 130022, China
摘要】设计了一款三星轮式爬楼梯电动轮椅,其中一个星轮为轮电机。米用三星轮机构实现
爬楼越障,采用轮榖电机驱动轮椅平地行驶,实现了爬楼功能和电动轮椅功能的有机结合。爬升装置是
爬楼轮椅的关键,在深入研究爬楼梯轮椅工作柷机理基础上,充分考虑爬楼轮椅爬升装置的结构和
风寸以及爬升功率、安全性等要求,在对爬升装置设计的同时还对轮椅行走环节进行了设计。经过性能子
分析,设计的爬楼梯轮椅达到了功能要求,并具有乘坐安全、爬楼梯稳定、控制容易以及操作简单等特
点
关键词:星轮式;爬楼梯轮椅;爬升装置
Abstract A three star wheels stairs-climbing electric wheelchair is designed. One of the stor lees
f is wheel motor. The three star wheels stairs-climbing device climbs up the obstacles, with the wheel motor
driving on the ground, which realizes the organic combination of climb building and the electric wheelchair i
function The Star atheel stair-climbing device is the key to it. The stair-climbing device and its walking f
s mechanisms was designed by in-depth study, w h fully consideration of the requirements of structure, size
i and climb power, and security of the stairclimbing device. he resuls of anaysis of performance of wheel
i chair show that stair-climbing wheel chair reaches the design requirements and has the aduantages of safe-
s ty, stability, simple operation and easy control.
Key Words: Star Wheel; Stair-climbing Wheel Chair; Stair-climbing Device
とレャレ?ーャひレローレひロひトャひいレひレひレTーひひレレレーレいレレャ事レWーレレいレい書ーレレーャレ
中图分类号:TH12;TP242.6文献标识码:A
升机构的设计和如何将爬楼梯功能和电动轮椅功能较好地结合。
随着21世纪的到来我国现已进入老龄化社会,现在我国的
通过对国内外爬楼梯轮椅的钘究,按照其爬升机构的形式可以分
老年人口已达到132亿,并以年均3.30%的速度持续增长,此外,为行星轮式、履带式、腿足式和曲柄式等。通过对以上各种爬升机
我国还有各类残疾人约6千万,大量的老年人和残疾人的存在使构的分析,考虑到使用的安全性、控制的难易程度、运动的灵活性
助老助残问题日益成为一个重大的社会问题。服务机器人的问等,最终确定采用星轮机构作为爬升机构,而其电动轮椅功能的
世和发展可以有效地提高老年人和残疾人的生活质量,为我国社实现是通过将用星轮机构中的一个轮用轮毂电机代替来实现。
会的稳定发展起到积极作用。爬楼梯电动轮椅是服务机器人的
星轮机构通过行星轮绕回转中心的公转,实现攀爬楼梯的
种,它是老年人或肢体伤残者不可缺少的康复和代步工具,借助功能。而且这样使平地行走和楼梯爬可以使用同一个机构,缩
轮椅老年人和肢体伤残者可以进行身体锻炼和参与社会活动。我小了整体尺寸并且降低了轮椅重量。行星轮的个数可以采用多个
国的轮椅发展较缓慢,而能爬楼梯的多功能轮椅在国内尚无成熟行星轮多的优点是轮椅爬楼梯时的稳定性好,重心波动范围小,但
的产品;然而随着社会生产力的发展,人们生活水平的不断提高,随之而来的缺点足体积会越来越大、为了满足体积小重量轻的要
考虑提高老年人及残疾人对出行的方便性,研制具有爬楼梯功能求,本次设计采用三个行星轮,圆周均匀布置,具体结构,如图1所
的轮椅具有重大的现实意义。为此,通过查阅国内外相关资料,经示。其中,两个星轮使用普通轮,另外星轮使用轮毂电机。爬楼梯
过深人研究设计一款星轮式爬楼梯电动轮椅。
时三个轮的作用均为行星轮,在平地行走时,轮毂电机着陆来实现
2星轮式爬楼梯电动轮椅的工作机理及法边。外两个子地方以便如限持米
总体设计
毂电机供电问题采用集流环解决。此外为了实现平地行走时转弯
2.1爬楼梯轮椅工作机构设计
的灵活性,采用两侧轮毂电机差动控制来实现。攀爬楼梯时,礬爬
作为爬楼梯电动轮椅,其工作机构设计的重点问题在于爬电机驱动行星轮系绕轴心公转实现上下楼梯的功能。
来稿日期:2011-12-02火基金项目:863计划资助项目(2008AAO40205)