智能爬楼轮椅的结构设计与仿真分析

发布时间：2021-02-10 19:59

　　针对我国目前生产的轮椅爬越能力不强的难题,研究并设计一种适用于行动能力有缺陷的老年人和残疾人等人群的新型智能爬楼轮椅。首先,对智能爬楼轮椅的运动过程进行分析,并确定了设计方案包括动力驱动机构、行驶机构、行驶机构伸展装置、座椅调平机构等。其次,阐述了整体机构及工作原理,并用SolidWorks软件对智能爬楼轮椅进行三维建模。再次,对动力驱动机构和行驶机构等关键部分进行了理论测算,并通过Simulation、Motion模块进行静力学应力、位移特性和运动特性的仿真分析。最后,对智能爬楼轮椅的控制系统进行设计和简单分析。本智能爬楼轮椅具有爬楼能力强、自动调平等特点,可以克服现实生活中爬楼难的问题,可在医疗器械、助老领域推广应用。 

【文章来源】：现代制造技术与装备. 2020,(02)

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

整体设计方案图

智能爬楼轮椅设计的基本要求是:①具有普通轮椅功能;②座椅在行进和爬楼时要平稳;③动力驱动机构稳定;④重量较轻容易搬动;⑤价格适中[3]。智能爬楼轮椅主要由座椅、扶手、脚踏、动力驱动机构、行驶机构、座椅调平机构、行驶机构伸展装置与控制系统等组成。轮椅顶部设有座椅,座椅下方装有座椅调平机构,用于调节座椅,使座椅始终处于水平位置,座椅后方和扶手上方为控制系统,对轮椅的运动进行控制。控制系统前方为动力驱动机构,为智能爬楼轮椅提供动力。座椅调平机构下方设有行驶机构伸展装置,用于调节行驶机构伸展程度。座椅两侧设有2对行驶机构,通过行驶机构的转动,得以实现爬楼功能。智能爬楼轮椅的整体结构如图2所示。2.2 工作原理分析

轮组结构一般由2个以上的小轮构成,小轮为2个时,其结构最简单,但爬楼时轮架所需的翻转力矩最大,轮组支架中心的起伏也最大。随着小轮个数的增加,轮组支架所需的翻转力矩减小,轮组架中心的起伏减小,但结构也随之复杂。该行驶机构的创新之处在于:选用由5个小轮组成的轮组结构作为轮椅的行驶机构,配合平行四边形机构和行驶机构伸展装置,实现轮椅机构的行驶功能。

【参考文献】：
期刊论文
[1]新型可爬梯式智能轮椅的研究和设计[J]. 吴晓龙,覃忠,伍学明,李成毅.  中国医学装备. 2015(06)
[2]智能轮椅研究现状及发展趋势[J]. 鲁涛,原魁,朱海兵.  机器人技术与应用. 2008(02)



本文编号：3027909