基于人机工程学智能轮椅的设计与研究

发布时间：2017-12-13 12:32

  本文关键词：基于人机工程学智能轮椅的设计与研究

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【摘要】：随着人口老龄化问题日益严重以及下肢残障人士逐年递增,人们对辅助代步工具的需求也随之增加。智能轮椅作为助老助残类服务机器人的典型代表,引起本领域研究人员的广泛关注。通过对智能轮椅的国内外研究现状进行分析,我国智能轮椅机构灵活性和功能多样性仍落后于国外先进技术。本文基于人机工程学,设计了一款结构灵活、功能齐全的智能轮椅,主要对其机械结构进行研究。首先,根据智能轮椅用户的生理及心理特性,.提出轮椅需具备的基本功能,包括自主移动功能、多姿态调整功能、人机交互功能和避障导航功能等。然后从机械结构和控制系统两方面进行设计,主要介绍了底座结构,靠背躺立机构、站立机构和腿部屈伸机构的机构简图和工作原理,以及主控模块、驱动模块、人机交互模块和环境感知模块的设计原理和电路原理图。其次,根据人机工程学和人体测量学理论知识,确定智能轮椅的尺寸参数。根据所得参数,在SolidWorks环境下对智能轮椅进行三维建模,并绘制轮椅在各姿态下结构示意图。然后,利用ADAMS软件,对靠背躺立机构、站立机构和腿部屈伸机构进行运动分析,测量其位移、速度、加速度、角位移、角速度和角加速度输出曲线,验证机构设计的合理性以及运动平稳性。对轮椅驱动部件进行选用,并校核轮椅的驻坡性能、越障高度和最小转弯半径等性能参数。最后,通过ANSYS软件对轮椅底盘支撑架和平台模块进行静力学分析,观察它们在极限位置下的最大应力及变形分布,对计算结果进行分析比较,判断结构是否具有足够的强度和刚度。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH789;TB18

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本文编号：1285195