一种轮组结构的爬楼梯轮椅的设计.pdf

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1、·42·一种轮组结构的爬楼梯轮椅的设计李超，胡延平，韦端利(合肥工业大学，安徽合肥230oo9)摘要：针对普通轮椅不具有爬楼梯的功能，设计了一种轮组结构的爬楼梯轮椅。该爬楼梯轮椅结构紧凑，操作方便，工作可靠，采用轮组结构的演变实现爬楼梯功能，利用滚轴滑轨机构进行座椅调平，并对其越障、跨沟和爬楼梯的运动过程进行了分析。结构表明该轮椅有较强的越障能力和路面适应性。关键词}轮组机构爬楼梯轮椅座椅调平中图分类号：R496,TH789文献标识码：A文章编号：!~002—6886(20l0)06--004203DesignofaWheelsetsStair-climb~W

2、helchairLIChao，HUYanping，WEIDuanliAbstract：Consideringtheordinarywheelchairhasnotthefunctionofclimbingstairs，anewtypeofwheelsetsstair—climbingwasdevel·oped．Thestair—climbingwheelchairiscompact，easytooperate，reliableandstable．TheevolutionoftheWheelsetsisusedtoachievestairclimbingfunc

3、tion，androllerslideagencyisusedformaintainingtheseatleve1．Themovementofobstacling，crossingditch，andclimbingthestairsisanalyzed．Theresultsvirifythewheelchairhasagoodabilitytooverobstaclesandadaptroads．Keywords：wheelsets；stair—climbingwheelchair；thelevelingoftheseat1爬楼梯轮椅研究现状轮椅是年老体弱者以

4、及下肢伤残者必不可少的代步工具，但是普通轮椅不具备攀登楼梯和跨越路障的功能，大大限制了其使用范围。世界上爬楼梯轮椅的研究已有近百年的历史，国内外现有的爬楼梯装置和专利种类众多，不同的爬楼梯装置适用于不同的环境和条件，各有利弊。按照爬楼梯装置爬楼执行机构的类型，主要可归结为轮组式、履带式、和多足式三类。(1)轮组式(a)单组轮式(b)双组轮式轮组式的特点是每个轮组依照星形轮的方式进行运动：平地行驶时，各小轮绕各自轴线自转；爬楼梯时，各小轮一起图1轮组式爬楼梯轮椅绕中心轴公转。爬楼梯装置按照所使用的轮组对数可分为运动的，其重心的波动很小，单轮组式(图la)和双轮组

5、式(图lb)。轮组式爬楼装置与其运动非常平稳。图2为某履他构型的装置相比，质量轻便，运动灵活，在无障碍环境下具带式爬楼梯轮椅。但履带式有较好的行动性能。但是上下楼梯时该类型装置重心起伏爬楼梯轮椅最大不足是平地较大，会使乘坐者感到不适，因此需要设计一种自适应座椅调行走时阻力较大，运动不灵平机构。活，在爬楼梯时履带容易损坏(2)履带式楼梯沿。履带型机构的爬楼梯轮椅应用较多，它采用比星型轮机(3)多足式图2履带式爬楼梯轮椅构更为连续的行走方式，传动效率比较高。在上下楼梯过程多足式爬楼梯轮椅的主要特点是具有两套或两套以上中，轮椅的重心总是沿着与楼梯台阶沿的连线相平行的

6、直线支承装置，多套支承装置交替支承，以实现上下楼梯的功能。作者简介：李超(1984一)，男，硕士研究生，研究方向：车辆动力学与控制技术。收稿日期：2010—8—30·43·这种机构的爬楼梯过程类2．3行驶机构似于人上下楼梯的过程，也行驶机构采用轮组结构。轮组结构一般由二个以上的有人称之为步行式爬楼梯小轮组成。小轮数为2时，结构最简单，但爬楼时轮架所需的轮椅，如图3。早期的爬楼翻转力矩最大，轮组支架中心的起伏也最大。随着小轮个数梯轮椅多采用这种方式，的增加，轮组支架所需的翻转力矩减小，组轮架中心的起伏减1892年Bray发明的第一台小，但结构也随之复杂，本文选用

7、由三个小轮构成的轮组结爬楼梯轮椅就采用了这种构，即星型轮结构。方式。在爬楼梯时，先由其图6为星型轮机构传动中一套支承装置支承，抬高简图。其工作过程为：动力轮椅及另一套支承系统，再输入端带动中心链轮5转水平向前移动，上一级台图3多足式可爬楼梯轮椅动，中心链轮通过链条3带阶。然后，由另一套支承装置支承，将前面那套支承装置收动小轮链轮2转动，从而实回，如此循环，直到爬完整段楼梯为止，其爬楼梯过程不连续。现3个车轮的转动。平地行此种类型的爬楼梯轮椅运动相对比较平稳，但是对控制的要驶时，轮系为定轴轮系，任意求比较高，操作比较复杂。两个小轮着地，实现前行；遇在以上爬楼机构

8、中，由于轮组式爬楼梯轮椅可以兼顾平到障