轮腿式爬楼轮椅脚踏板机构设计与研究

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1、分类号：TH122密级：公开UDC：621编号：201421202016河北工业大学硕士学位论文轮腿式爬楼轮椅脚踏板机构设计与研究论文作者：赵广亮学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：机械工程指导教师：曹东兴职称：教授资助基金项目：国家自然科学基金(NO.51275152)DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringDESIGNANDRESEARCHONPEDALMECHANISMOFWHEE

2、L-LEGGEDCLIMBING-STAIRWHEELCHAIRbyZhaoGuangliangSupervisor:Prof.CaoDongxingMay2017ThisworksupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina.NO.51275152原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研

3、究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要现代社会

4、，越来越多的老年人及肢体残疾人士选择电动轮椅作为出行工具，但普通电动轮椅仅能在平地或小坡度地面上行走，当遇到台阶、沟壑、楼梯等障碍物时就无能为力了。爬楼轮椅的出现虽然解决了这一窘境，但是目前大多数的爬楼轮椅上楼时采用背对楼梯的方式行走,其与我们习惯乘坐轮椅向前行走的方式恰恰相反，这样不仅降低了乘坐者的视野，增加了轮椅操作的复杂性，同时也降低了安全性，为了克服现有爬楼轮椅存在的这一缺陷，本课题设计了一种轮腿式爬楼轮椅，其可以实现乘坐者正对楼梯上楼。本文主要是对爬楼轮椅实现这一功能的核心部件即可调节脚踏板机构进行设计，同时对其进行仿真

5、研究。主要研究内容包括以下几点：1、对轮腿式爬楼轮椅的主要组成机构进行研究并结合人机工程学的设计原理建立人体下肢模型，采用比例关系的方法获得了人体下肢的一些基本参数。在此基础上结合对轮腿式爬楼轮椅上下楼动作的分析为可调节脚踏板机构的设计提出了设计要求，得到了脚踏板机构的设计目标。2、经过对可调节脚踏板机构的功能需求进行分析，发现很难找到一种传统的机械结构能够满足脚踏板机构的需求要求，而变胞机构则可以很好的解决本案的难点。变胞机构的设计理论为可调节脚踏板机构的设计提供了理论基础并以此得到了可调节脚踏板机构的最终方案。3、利用UG和A

6、DAMS软件对可调节脚踏板机构进行了建模与仿真，获取了脚踏板机构和人体下肢等关键点的运动及动力信息，通多对仿真结果进行分析，得知脚踏板机构可以很好的避免爬楼轮椅上楼过程中可能与楼梯梯阶产生的干涉及碰撞，同时又不会给人体下肢带来二次伤害。关键词：爬楼轮椅，脚踏板机构，变胞机构，仿真，方案设计IABSTRACTInthemodernsociety,Climbing-stairwheelchairgraduallyintoourlives,butmostofthecurrentclimbing-stairwheelchairclimbt

7、hestairsinthereversingbackwardsway,thisisdifferentfromthewaywenormallywalkforwardinawheelchair.Inordertoovercometheshortcomingsoftheexistingclimbing-stairwheelchair,thissubjecthasdesignedanelectricwheelchair,whichcanclimbthestairsintheforwardsway.Anadjustablepedalmech

8、anismisdesignedtohelpclimbing-stairwheelchairrealizethewaytoclimbthestairs.Thispaperismainlyaboutthedesignoftheadjustableped