爬樓梯的自行輪椅車設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告.doc

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告題目爬樓梯的自行輪椅車設(shè)計(jì)專業(yè)名稱機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級(jí)學(xué)號(hào)0803162308031633學(xué)生姓名黃海星高駿指導(dǎo)教師袁坤填表日期2012年3月14日一、選題的依據(jù)及意義：輪椅是年老體弱者以及下肢傷殘者必不可少的代步工具，隨著無(wú)障礙設(shè)施的增多，輪椅使用者的活動(dòng)范圍逐步加大，但樓梯卻使輪椅受到很大限制。目前的輪椅、電動(dòng)輪椅能在坡度小于12度平坦的路面上行駛，但遇到樓梯臺(tái)階、溝槽、坎就無(wú)法跨越。當(dāng)然隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快，各類無(wú)障礙設(shè)施不斷出現(xiàn)，以及重要的公共場(chǎng)合都會(huì)有特殊通道以供他們使用，這是時(shí)代的潮流，是社會(huì)進(jìn)步的標(biāo)志，更是人類文明不斷發(fā)展的結(jié)果。但由于我國(guó)無(wú)障礙設(shè)施建設(shè)的滯后，很多地方都還沒(méi)有無(wú)障礙設(shè)施，使他們的日常出行與生活造成相當(dāng)大的不便，鑒于樓梯、臺(tái)階是最常見(jiàn)的障礙，研究爬樓梯的輪椅車能給由于生理機(jī)能變化的老年人，先天或意外致殘等行動(dòng)不方便人士提供一種能方便自我、操作方便、使用安全的、能將代步、跨越溝、坎、臺(tái)階與樓層（樓梯）融為一體的工具。解決他們?cè)诳祻?fù)前的生活、學(xué)習(xí)、工作、交流等實(shí)際困難，減少他們由于自身身體缺陷而造成的不便。二、國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)：1爬樓梯輪椅車的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀國(guó)外對(duì)爬樓梯的輪椅車產(chǎn)品較多如是德國(guó)PERFEKTA公司的產(chǎn)品。其為履帶式傳動(dòng)，采用12V-15Ah的蓄電池、12V/170W的直流電機(jī)，自重42kg，可爬樓梯的最大坡度為35度。這種輪椅車除了可以單獨(dú)使用外，還可以作為普通輪椅的搬運(yùn)工具，直接把輪椅放在上面上下樓梯，因此作為車站、機(jī)場(chǎng)等處移動(dòng)輪椅乘客的專用工具比較方便。而且，熟練操縱者能夠自行乘坐輪椅上下樓梯。在平地能自由移動(dòng)，也可折迭存放。這種輪椅的形式，采用的是履帶式，是利用履帶的附著力好，容易爬坡的優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)的。但是，由于履帶與樓梯的接觸時(shí)，只是與樓梯的前棱接觸，又由于人們對(duì)美學(xué)的要求好多樓梯的前棱作成了弧形，即使是傳統(tǒng)的樓梯，如果經(jīng)過(guò)多年的磨損，前棱也會(huì)被磨禿，這樣一來(lái)，對(duì)于這種輪椅就很容易打滑，而且極不安全。為了解決樓梯打滑的問(wèn)題,美國(guó)又發(fā)明了一種新型輪椅IBoT3000獨(dú)立機(jī)動(dòng)系統(tǒng).從外表看上去，iBOT與普通輪椅不大一樣：它有6個(gè)輪子，前面一對(duì)為直徑10厘米的實(shí)心腳輪，后面兩對(duì)為直徑30厘米的充氣輪胎。iBOT通過(guò)復(fù)雜的陀螺儀系統(tǒng)來(lái)保持平衡，當(dāng)輪椅上分布的傳感器感受到重心變化時(shí)，它們馬上把這些信息傳輸?shù)轿挥谧蜗旅娴目刂坪兄??？刂坪欣镉袔讉€(gè)“奔騰III”處理器和預(yù)先設(shè)計(jì)好的程序，這些程序會(huì)“命令”輪椅的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行自我調(diào)整，保持平衡。iBOT共有3種運(yùn)動(dòng)模式，一種是正常模式，像普通輪椅一樣在平地上前進(jìn)，6只輪子同時(shí)著地；如果遇到崎嶇的路面、沙土地或斜坡，它就進(jìn)入四輪驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，靠4個(gè)后輪行走。第二種是直立模式，只靠一對(duì)后輪接觸地面，很像中國(guó)武術(shù)中的“金雞獨(dú)立”，iBOT可以保持這種站立姿勢(shì)，也能“直立行走”。第三種是爬梯模式，兩對(duì)后輪交替“爬”到上一級(jí)(或下一級(jí))臺(tái)階上。但其價(jià)格為29000美元,鑒于我們國(guó)內(nèi)的消費(fèi)水平,還無(wú)法普遍接受如此高昂的費(fèi)用。所以國(guó)內(nèi)有人參照IBOT研發(fā)了行星輪系的爬樓梯輪椅車,最有代表性的是李榮標(biāo)為骨折妻子發(fā)明能爬樓梯輪椅車。其是由5個(gè)小輪組成的五星輪，輪椅前方一個(gè)半米長(zhǎng)的安全支架上還有4個(gè)小輪，整個(gè)椅子共有14個(gè)小輪。他背對(duì)著樓梯將輪椅微微傾斜，很輕松就將老伴拉了上去，五星輪上的一個(gè)小輪剛好能上一級(jí)樓梯。在爬樓過(guò)程中，因?yàn)橛邪踩Ъ艿闹危喴文芡Ｔ谌魏我惶帯Ｆ涿黠@的缺點(diǎn)是不夠自動(dòng)化,全程操作需要旁人相助,且車體結(jié)構(gòu)不夠緊湊。2發(fā)展趨勢(shì)連續(xù)型爬樓梯輪椅工作效率高，爬樓梯的速度較快，間歇型的爬樓梯輪椅因兩套支承裝置交替支承，爬樓梯的速度一般較慢，且間歇型爬樓機(jī)構(gòu)和控制較復(fù)雜所以連續(xù)型是其發(fā)展趨勢(shì)。其中，星型輪式爬樓梯輪椅的活動(dòng)范圍廣，運(yùn)動(dòng)靈活，但是上下樓梯時(shí)平穩(wěn)性不高；履帶型爬樓梯輪椅的技術(shù)比較成熟，傳動(dòng)效率比較高，行走重心波動(dòng)很小，運(yùn)動(dòng)非常平穩(wěn)，但是運(yùn)動(dòng)不夠靈活，對(duì)樓梯有一定的損壞，這限制了其在日常生活中的推廣應(yīng)用。可見(jiàn)若減小星型輪式爬樓梯輪椅的上下樓梯平穩(wěn)性，這將是將來(lái)爬樓輪椅的主要趨勢(shì)。隨著當(dāng)前電動(dòng)車的普及，將來(lái)輪椅車也更多的是采用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)，免去旁人的幫助操作者也能輕松自如的進(jìn)行行走，以緩解身體不便帶來(lái)的諸多困擾?？梢?jiàn)輪椅車將是朝著電氣化，智能化的方向發(fā)展著，它將在殘障人士及年老人群發(fā)揮積極作用，成為他們生活中的幫手。而不僅僅是一種用途有限的代步工具。三、主要研究的內(nèi)容、預(yù)期目標(biāo)：1主要研究?jī)?nèi)容：輪椅的自動(dòng)上下樓動(dòng)作的完成，包括機(jī)械結(jié)構(gòu)部分和控制部分兩大部分2預(yù)期目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)輪椅自動(dòng)上下樓的自動(dòng)控制，和上下樓時(shí)的平穩(wěn)性和安全性以及成本的大眾性四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度1目標(biāo)通過(guò)這次對(duì)爬樓梯自行輪椅車的總體和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)利用查參考書(shū)和某些圖表正確計(jì)算和選用零件的尺寸和一些參數(shù)，培養(yǎng)自己掌握一般機(jī)械設(shè)計(jì)的思路，設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)步驟。提高自己利用計(jì)算機(jī)繪制二維圖紙的能力。研究重點(diǎn)：自動(dòng)控制的實(shí)施，機(jī)械傳動(dòng)的完成。研究難點(diǎn)：如何才能使輪椅在自動(dòng)上下樓個(gè)過(guò)程中，達(dá)到讓使用者安全舒適而且造價(jià)可以讓大眾所接受2主要技術(shù)要求（1）自行輪椅平地行走速度不大于15km/h；（2）自行輪椅爬樓梯速度不大于8km/h；（3）自行輪椅安全性必須保證；（4）機(jī)械結(jié)構(gòu)合理，傳動(dòng)效率高；（5）控制系統(tǒng)功耗??；（6）要求方案論證充分。3工作進(jìn)度畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作內(nèi)容機(jī)完成時(shí)間：1）外文翻譯(6000實(shí)詞以上)；2.202.220。5周2）收集有關(guān)資料，寫出開(kāi)題報(bào)告；2.233.21。5周3）整體方案設(shè)計(jì)；3.53.304周4）機(jī)械結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)；4.24.274周5）機(jī)械零件設(shè)計(jì)繪圖與控制電路設(shè)計(jì)；4.306.14周6）撰寫論文；6.46.152周7）答辯準(zhǔn)備及論文答辯：6.157.22周五、參考文獻(xiàn)【1】璞良貴，紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì).第七版.北京:高等教育出版社，2001【2】房立新等.行星輪式爬樓梯電動(dòng)輪椅P.中國(guó)專利號(hào)：CN102125488A，2011年7月【3】趙樹(shù)明.爬樓梯智能輪椅P.中國(guó)專利號(hào)：CN201564701U，2010年9月【4】高明.微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)M.北京航空航天大學(xué)出版社，2003年3月【5】王中發(fā).實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)M.北京：北京理工大學(xué)出版社，1998年2月【6】北京有色冶金設(shè)計(jì)研究院編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第二卷)M.化工出版社，