爬樓梯的自行輪椅車設(shè)計開題報告.doc

畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題目爬樓梯的自行輪椅車設(shè)計專業(yè)名稱機械設(shè)計制造及其自動化班級學號0803162308031633學生姓名黃海星高駿指導教師袁坤填表日期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，隨著無障礙設(shè)施的增多，輪椅使用者的活動范圍逐步加大，但樓梯卻使輪椅受到很大限制。目前的輪椅、電動輪椅能在坡度小于12度平坦的路面上行駛，但遇到樓梯臺階、溝槽、坎就無法跨越。當然隨著我國城市化進程的不斷加快，各類無障礙設(shè)施不斷出現(xiàn)，以及重要的公共場合都會有特殊通道以供他們使用，這是時代的潮流，是社會進步的標志，更是人類文明不斷發(fā)展的結(jié)果。但由于我國無障礙設(shè)施建設(shè)的滯后，很多地方都還沒有無障礙設(shè)施，使他們的日常出行與生活造成相當大的不便，鑒于樓梯、臺階是最常見的障礙，研究爬樓梯的輪椅車能給由于生理機能變化的老年人，先天或意外致殘等行動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、臺階與樓層（樓梯）融為一體的工具。解決他們在康復前的生活、學習、工作、交流等實際困難，減少他們由于自身身體缺陷而造成的不便。二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢：1爬樓梯輪椅車的國內(nèi)外現(xiàn)狀國外對爬樓梯的輪椅車產(chǎn)品較多如是德國PERFEKTA公司的產(chǎn)品。其為履帶式傳動，采用12V-15Ah的蓄電池、12V/170W的直流電機，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使用外，還可以作為普通輪椅的搬運工具，直接把輪椅放在上面上下樓梯，因此作為車站、機場等處移動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，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)點設(shè)計的。但是，由于履帶與樓梯的接觸時，只是與樓梯的前棱接觸，又由于人們對美學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)過多年的磨損，前棱也會被磨禿，這樣一來，對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題,美國又發(fā)明了一種新型輪椅IBoT3000獨立機動系統(tǒng).從外表看上去，iBOT與普通輪椅不大一樣：它有6個輪子，前面一對為直徑10厘米的實心腳輪，后面兩對為直徑30厘米的充氣輪胎。iBOT通過復雜的陀螺儀系統(tǒng)來保持平衡，當輪椅上分布的傳感器感受到重心變化時，它們馬上把這些信息傳輸?shù)轿挥谧蜗旅娴目刂坪兄小？刂坪欣镉袔讉€“奔騰III”處理器和預先設(shè)計好的程序，這些程序會“命令”輪椅的機械系統(tǒng)進行自我調(diào)整，保持平衡。iBOT共有3種運動模式，一種是正常模式，像普通輪椅一樣在平地上前進，6只輪子同時著地；如果遇到崎嶇的路面、沙土地或斜坡，它就進入四輪驅(qū)動狀態(tài)，靠4個后輪行走。第二種是直立模式，只靠一對后輪接觸地面，很像中國武術(shù)中的“金雞獨立”，iBOT可以保持這種站立姿勢，也能“直立行走”。第三種是爬梯模式，兩對后輪交替“爬”到上一級(或下一級)臺階上。但其價格為29000美元,鑒于我們國內(nèi)的消費水平,還無法普遍接受如此高昂的費用。所以國內(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為骨折妻子發(fā)明能爬樓梯輪椅車。其是由5個小輪組成的五星輪，輪椅前方一個半米長的安全支架上還有4個小輪，整個椅子共有14個小輪。他背對著樓梯將輪椅微微傾斜，很輕松就將老伴拉了上去，五星輪上的一個小輪剛好能上一級樓梯。在爬樓過程中，因為有安全支架的支撐，輪椅能停在任何一處。其明顯的缺點是不夠自動化,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，且間歇型爬樓機構(gòu)和控制較復雜所以連續(xù)型是其發(fā)展趨勢。其中，星型輪式爬樓梯輪椅的活動范圍廣，運動靈活，但是上下樓梯時平穩(wěn)性不高；履帶型爬樓梯輪椅的技術(shù)比較成熟，傳動效率比較高，行走重心波動很小，運動非常平穩(wěn)，但是運動不夠靈活，對樓梯有一定的損壞，這限制了其在日常生活中的推廣應用?？梢娙魷p小星型輪式爬樓梯輪椅的上下樓梯平穩(wěn)性，這將是將來爬樓輪椅的主要趨勢。隨著當前電動車的普及，將來輪椅車也更多的是采用電動驅(qū)動，免去旁人的幫助操作者也能輕松自如的進行行走，以緩解身體不便帶來的諸多困擾。可見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、預期目標：1主要研究內(nèi)容：輪椅的自動上下樓動作的完成，包括機械結(jié)構(gòu)部分和控制部分兩大部分2預期目標：實現(xiàn)輪椅自動上下樓的自動控制，和上下樓時的平穩(wěn)性和安全性以及成本的大眾性四、目標、主要特色及工作進度1目標通過這次對爬樓梯自行輪椅車的總體和結(jié)構(gòu)的設(shè)計，學會利用查參考書和某些圖表正確計算和選用零件的尺寸和一些參數(shù)，培養(yǎng)自己掌握一般機械設(shè)計的思路，設(shè)計方法和設(shè)計步驟。提高自己利用計算機繪制二維圖紙的能力。研究重點：自動控制的實施，機械傳動的完成。研究難點：如何才能使輪椅在自動上下樓個過程中，達到讓使用者安全舒適而且造價可以讓大眾所接受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）機械結(jié)構(gòu)合理，傳動效率高；（5）控制系統(tǒng)功耗??；（6）要求方案論證充分。3工作進度畢業(yè)設(shè)計（論文）工作內(nèi)容機完成時間：1）外文翻譯(6000實詞以上)；2.202.220。5周2）收集有關(guān)資料，寫出開題報告；2.233.21。5周3）整體方案設(shè)計；3.53.304周4）機械結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)方案設(shè)計；4.24.274周5）機械零件設(shè)計繪圖與控制電路設(shè)計；4.306.14周6）撰寫論文；6.46.152周7）答辯準備及論文答辯：6.157.22周五、參考文獻【1】璞良貴，紀名剛主編.機械設(shè)計.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輪椅P.中國專利號：CN102125488A，2011年7月【3】趙樹明.爬樓梯智能輪椅P.中國專利號：CN201564701U，2010年9月【4】高明.微機應用系統(tǒng)設(shè)計M.北京航空航天大學出版社，2003年3月【5】王中發(fā).實用機械設(shè)計M.北京：北京理工大學出版社，1998年2月【6】北京有色冶金設(shè)計研究院編.機械設(shè)計手冊(第二卷)M.化工出版社，