文獻(xiàn)綜述-行星輪式爬樓梯輪椅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

行星輪式爬樓梯輪椅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，樓梯的出現(xiàn)是人類建筑史上一個(gè)重要的成就，它不僅縮小了房屋的建筑面積、利用了有限的生存空間，而且為進(jìn)出高層建筑物提供了方便的通道。然而樓梯在發(fā)揮優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，它也對(duì)老年人、肢體殘障人士出行帶來(lái)了很多不便，對(duì)他們的行動(dòng)造成了障礙，影響了他們與外界的溝通和交流。這個(gè)問(wèn)題隨著老年人和殘疾人數(shù)量的增多顯得日益突出。在當(dāng)下，老年人和殘疾人比例的顯著增加給經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的發(fā)展都帶來(lái)了很大的影響，醫(yī)療護(hù)理、社會(huì)服務(wù)等各方面需求的壓力也越來(lái)越大。為關(guān)心老年人、殘疾人的生活，改善他們的生活質(zhì)量，減輕醫(yī)療護(hù)理事業(yè)的壓力，各式各樣的助老、助殘運(yùn)動(dòng)裝置也應(yīng)運(yùn)而生。目前，大多數(shù)年老體弱者及肢體傷殘者都選擇輪椅作為他們的代步工具，尤其是隨著無(wú)障礙設(shè)施的增多，輪椅的使用范圍越來(lái)越廣。輪椅也由手動(dòng)輪椅、電動(dòng)輪椅趨向智能輪椅的方向發(fā)展，但是它們一般僅適合在平地上使用，很少有具備爬樓和翻越路障的能力，樓梯和路障使輪椅的使用受到了很大的限制，而國(guó)內(nèi)城市以多層公寓式樓房居多，尤其是在中小城市中，電梯的使用還沒(méi)有普及到所有的居民住宅，這也給輪椅用戶造成不便。國(guó)內(nèi)外對(duì)輪椅的研究結(jié)果有很多，但尚沒(méi)有體積小巧、操作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，適用于居民樓梯和廣大殘疾人及老年人的爬樓梯輪椅。盡管IBOT4000這種多功能高智能的輪椅是發(fā)展方向，我國(guó)“863”等國(guó)家計(jì)劃也支持一些單位研發(fā)了具有視覺(jué)、聲音及語(yǔ)音控制等功能的智能輪椅，但是從我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和需求人群的經(jīng)濟(jì)條件來(lái)看，研究一種價(jià)格適宜、小巧輕便的多功能爬樓梯裝置才具有重大的意義和實(shí)用價(jià)值。我到學(xué)校圖書(shū)館網(wǎng)站的中國(guó)知網(wǎng)搜索了行星輪式爬樓輪椅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)文獻(xiàn)，搜索關(guān)鍵詞行星輪式爬樓輪椅，顯示未找到相關(guān)結(jié)果。我又搜索了關(guān)鍵詞爬樓輪椅，相關(guān)結(jié)果文獻(xiàn)有245篇，其中行星輪式的文獻(xiàn)有83篇，與我結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所需相關(guān)的文獻(xiàn)大概有46篇。正文：王麗娟.《行星滾輪轉(zhuǎn)換步行式驅(qū)動(dòng)爬樓梯輪椅設(shè)計(jì)》主要講的是通過(guò)對(duì)各類爬樓梯裝置的優(yōu)缺點(diǎn)分析研究，將爬樓功能與普通輪椅相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種行星滾輪轉(zhuǎn)換步行式驅(qū)動(dòng)爬樓梯輪椅裝置。本文重點(diǎn)研究了行星滾輪轉(zhuǎn)換步行式驅(qū)動(dòng)爬樓梯裝置機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)步態(tài)、穩(wěn)定性以及對(duì)其關(guān)鍵機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。戴本圣.《多功能行星輪式爬樓梯輪椅的設(shè)計(jì)與研究》本文采用模塊化設(shè)計(jì)思想，以四輪驅(qū)動(dòng)的行星輪式攀爬樓梯機(jī)構(gòu)作為爬樓梯輪椅的設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了地面行走機(jī)構(gòu)、原地轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、重心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和座椅調(diào)平機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一款結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操控方便、價(jià)格低廉的多功能行星輪式爬樓梯輪椅。金強(qiáng),吳昌林,劉香香.《行星輪式爬樓梯輪椅的應(yīng)用研究》：本文采用系統(tǒng)分析發(fā)分析“半控”行星輪和星輪行星輪轉(zhuǎn)換式登樓輪的越障爬樓梯機(jī)制，比較分析兩者在應(yīng)用方面的優(yōu)劣勢(shì)，并對(duì)提出的新的“全控”行星輪通過(guò)ADAMS軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。吳昌林,金強(qiáng),趙青.《行星輪式爬樓梯輪椅的越障能力分析》:為了確定行星輪式爬樓梯輪椅的越障能力,通過(guò)簡(jiǎn)化力學(xué)模型,分析了“半控”行星輪越過(guò)垂直障礙的高度和行星輪結(jié)構(gòu)參數(shù)等各關(guān)系,并重點(diǎn)分析了“半控”行星輪在遇到高于其可以越過(guò)的垂直障礙后的越障能力與行星輪傳動(dòng)比的關(guān)系，從而得出“半控”行星輪可以越過(guò)的最大垂直障礙高度。馬永為.《基于行星輪系的爬樓梯輪椅研究》本文主要講了一種人工輔助上下樓梯的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)采用行星輪系機(jī)構(gòu)。在平地上行走時(shí)，由主電機(jī)驅(qū)動(dòng)，4個(gè)車輪均著地，具有四輪驅(qū)動(dòng)特點(diǎn)。通過(guò)控制兩側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。爬樓梯時(shí)，由另一對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)行星搖臂轉(zhuǎn)動(dòng)，兩對(duì)驅(qū)動(dòng)輪交替著地，從而實(shí)現(xiàn)上下樓梯。張林.《基于TRIZ理論爬樓輪椅的創(chuàng)新設(shè)計(jì)》本文釆用發(fā)明問(wèn)題的解決理論—TRIZ理論對(duì)爬樓輪椅的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新分析，通過(guò)發(fā)明創(chuàng)造原理的提示并結(jié)合現(xiàn)存的相關(guān)知識(shí)得出具體的解決方案和創(chuàng)新點(diǎn)，然后對(duì)新型的爬樓輪椅進(jìn)行理論設(shè)計(jì)與計(jì)算，求解出爬樓輪椅的結(jié)構(gòu)尺寸；最后應(yīng)用Inventor對(duì)輪椅各個(gè)零部件進(jìn)行三維建模及裝配，并對(duì)爬樓輪椅的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度校核及動(dòng)態(tài)仿真，確保了爬樓輪椅的各個(gè)部件的力學(xué)性能能夠滿足強(qiáng)度的要求，并證實(shí)了該設(shè)計(jì)方案可行性。李霞,宋海堂.《基于人機(jī)工程學(xué)的爬樓梯輪椅的設(shè)計(jì)》本文主要講了針對(duì)輪椅在宜人性和適用性方面存在的問(wèn)題，應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)理論設(shè)計(jì)了能爬樓梯的多功能輪椅。多功能輪椅的關(guān)鍵部件中主要以機(jī)架、座椅、靠背、坐墊的設(shè)計(jì)來(lái)考慮人機(jī)工程學(xué)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，采用了SolidWorks軟件進(jìn)行三維實(shí)體造型。簡(jiǎn)述人機(jī)工程學(xué)與輪椅舒適性的密切關(guān)系，以及輪椅舒適性設(shè)計(jì)的主要相關(guān)參數(shù)。范星光.《爬樓輪椅的總體設(shè)計(jì)及關(guān)鍵問(wèn)題研究》本文采用綜合評(píng)分法對(duì)現(xiàn)有爬樓機(jī)構(gòu)的工作原理及各種不同機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，確定了以三輪系輪式機(jī)構(gòu)作為爬樓機(jī)構(gòu)；分析了輪椅爬樓梯和翻轉(zhuǎn)樓梯的過(guò)程及原理，對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)；完成了傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算；按照樓梯的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)執(zhí)行系統(tǒng)的車輪和輪架，進(jìn)行了分析和參數(shù)的設(shè)計(jì)；對(duì)輪椅的骨架進(jìn)行了外形參數(shù)的設(shè)計(jì)。王占禮,郭化超,陳延偉.《爬樓梯輪椅發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)的研究》本文主要介紹了國(guó)內(nèi)外爬樓梯輪椅的研究進(jìn)展，從機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩方面論述了制約其面向?qū)嵱猛茝V的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，并對(duì)其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。趙德超.《曲柄星輪式爬樓梯輪椅的研究》本文主要介紹了一種由他人輔助，使用曲柄星輪機(jī)構(gòu)作為爬升裝置的電動(dòng)爬樓梯輪椅機(jī)構(gòu)。在平地上行走時(shí)，由輪毅電機(jī)驅(qū)動(dòng)作為普通的電動(dòng)輪椅使用，通過(guò)電動(dòng)輪椅控制器控制兩個(gè)輪毅電機(jī)實(shí)現(xiàn)差速運(yùn)動(dòng)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)小轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)彎。爬樓梯時(shí)，處于后面的支撐萬(wàn)向輪在電動(dòng)推桿的作用下收起，爬升電機(jī)通過(guò)諧波減速器將動(dòng)力傳遞到曲柄星輪，兩個(gè)星輪交替運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)上下樓梯。吳穎.《一種平地—樓梯兩用助行裝置設(shè)計(jì)與控制系統(tǒng)的研究》課題將實(shí)現(xiàn)目標(biāo)定為半自動(dòng)結(jié)構(gòu)，首先根據(jù)其功能原理進(jìn)行功率、轉(zhuǎn)矩的計(jì)算，選擇合適的電動(dòng)機(jī)和電池，完成了助行裝置的車體布局根據(jù)助行裝置的動(dòng)力傳動(dòng)要求完成了助行裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，搭建了爬樓梯機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)機(jī)械實(shí)物模型對(duì)助行裝置在上樓梯時(shí)的重心波動(dòng)曲線進(jìn)行了分析，驗(yàn)證了方案的可行性。李占賢,鞏喜然.《一種爬樓梯輪椅的運(yùn)動(dòng)分析》本文主要介紹了一種新型的兼具有擔(dān)架功能的爬樓梯輪椅。簡(jiǎn)述了輪椅的結(jié)構(gòu)，對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)建模，并對(duì)爬樓梯過(guò)程的腿部進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)分析。經(jīng)建模分析驗(yàn)證了其機(jī)構(gòu)的正確性及合理性。蘇和平,王人成.《一種雙聯(lián)星形輪機(jī)構(gòu)電動(dòng)爬樓梯輪椅的設(shè)計(jì)》：本文講述了一種采用雙聯(lián)星形輪機(jī)構(gòu)爬樓梯。在平地上行走時(shí)，星形輪由一對(duì)電動(dòng)輪轂驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)；爬樓梯時(shí)，由專用電動(dòng)機(jī)，通過(guò)一個(gè)行星輪系驅(qū)動(dòng)一對(duì)雙聯(lián)星形輪交替運(yùn)動(dòng)，完成攀爬樓梯動(dòng)作。孟祥雨.《一種星輪式爬樓梯電動(dòng)輪椅設(shè)計(jì)與研究》本文提出了一種星輪式爬升機(jī)構(gòu)與電動(dòng)輪椅相結(jié)合的原理方案，并采用CAD、CAE等先進(jìn)設(shè)計(jì)方法，完成了爬樓梯電動(dòng)輪椅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、動(dòng)力學(xué)仿真與靜力學(xué)分析。李育文,位健康,王紅衛(wèi),張金,楊改云.《一種新型的可爬樓梯輪椅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析》本文在研究現(xiàn)有爬樓輪椅重心起伏較大、乘坐不舒服的基礎(chǔ)上，提出了一種集平地行走與爬樓梯功能于一體的多功能助行輪椅設(shè)計(jì)方案。該輪椅的傾斜支架與地面的夾角為30°，依靠輔助者可以把座椅翻轉(zhuǎn)到傾斜支架上，保持使用者上下樓梯時(shí)始終處于水平位置；設(shè)計(jì)了一種切換機(jī)構(gòu)，通過(guò)切換機(jī)構(gòu)放下和收起履帶底盤(pán)，依靠履帶底盤(pán)實(shí)現(xiàn)爬樓功能；運(yùn)用ADAMS軟件對(duì)切換機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿真分析，結(jié)果驗(yàn)證了機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。為樣機(jī)的制作提供理論依據(jù)。根據(jù)以上文獻(xiàn)，首先對(duì)輪椅這個(gè)不可缺少的代步工具有了簡(jiǎn)單的背景介紹，然后對(duì)研究?jī)奢喪脚罉翘蓦妱?dòng)輪椅的重要意義有了說(shuō)明，并且根據(jù)爬樓梯輪椅的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)分析了各類爬樓梯輪椅的優(yōu)缺點(diǎn)。履帶式爬樓梯裝置對(duì)樓梯損壞太大，且體積大、質(zhì)量重，不適于家居使用；步行式爬樓梯裝置不僅體積龐大，缺乏靈活性且控制復(fù)雜，技術(shù)要求較高；其他附加的輔助裝置雖然穩(wěn)定性相對(duì)較好，然而由于其不能和輪椅融為一體，限制了它的使用范圍。綜合考慮以上這些因素，通過(guò)對(duì)輪式機(jī)構(gòu)的研究，設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單的行星輪型爬樓梯裝置，從而將其應(yīng)用于輪椅方面，解決輪椅爬樓越障的難題相對(duì)而言更加實(shí)際。在該方案的基礎(chǔ)上，整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)由基本模塊和各個(gè)功能模塊構(gòu)成，每個(gè)功能模塊負(fù)責(zé)一種功能，用戶可以根據(jù)需求選擇，配置最合適的輪椅，同時(shí)模塊化也能降低成本，提高性價(jià)比，較符合市場(chǎng)需求。參考文獻(xiàn)[1]王麗娟.行星滾輪轉(zhuǎn)換步行式驅(qū)動(dòng)爬樓梯輪椅設(shè)計(jì)[D].蘇州:蘇州大學(xué),2016.[2]戴本圣.多功能行星輪式爬樓梯輪椅的設(shè)計(jì)與研究[D].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué),2017.[3]金強(qiáng),吳昌林,劉香香.行星輪式爬樓梯輪椅的應(yīng)用研究[J].中國(guó)康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志,2014,26(1):65-68.[4]吳昌林,金強(qiáng),趙青.行星輪式爬樓梯輪椅的越障能力分析[J].機(jī)械設(shè)計(jì),2015,27(1):48-53.[5]馬永為.基于行星輪系的爬樓梯輪椅研究[D].天津:天津大學(xué),2015.[6]張林.基于TRIZ理論爬樓輪椅的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[D].昆明:昆明理工大學(xué),2014.[7]李霞,宋海堂.基于人機(jī)工程學(xué)的爬樓梯輪椅的設(shè)計(jì)[J].產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì),2014,36(5):62-64.[8]范星光.爬樓輪椅的總體設(shè)計(jì)及關(guān)鍵問(wèn)題研究[D].貴陽(yáng):貴州大學(xué),2016.[9]王占禮,郭化超,陳延偉.爬樓梯輪椅發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)的研究[J].機(jī)械研究與應(yīng)用,2018,26(2):180-182.[10]趙德超.曲柄星輪式爬樓梯輪椅的研究[D].長(zhǎng)春:長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué),2018.[11]吳穎.一種平地—樓梯兩用助行裝置設(shè)計(jì)與控制系統(tǒng)的研究[D].南京:南京理工大學(xué),2017.[12]李占賢,鞏喜然.一種爬樓梯輪椅的運(yùn)動(dòng)分析[