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1、第32卷第2期长春工业大学学报(自然科学版)Vol32No.22011年04月JournalofChangchunUniversityofTechnology(NaturalScienceEdition)Apr2011曲柄星轮式爬楼梯轮椅爬升机构设计王占礼,赵德超,陈延伟,孟祥雨(长春工业大学机电工程学院,吉林长春130012)摘要:对爬升机构的结构进行了设计,通过性能对比,设计的爬楼梯轮椅爬升机构满足要求。关键词:爬楼梯轮椅;爬升机构;曲柄星轮中图分类
2、号:TH122文献标志码:A文章编号:16741374(2011)02010504StructuraldesignofthecrankstarstairclimbingdeviceWANGZhanli,ZHAODechao,CHENYanwei,MENGXiangyu(SchoolofMechatronicEngineering,ChangchunUniversityofTechnology,Changchun130012,China)Abstract:Theclimbingstructur
3、eisdesignedinthepaper.Throughcomparison,thecrankstarstairclimbingdevicecanmeettherequirements.Keywords:wheelchair;climbstructure;crankstarturn.缓解医务人员不足的现状,提高残疾人的生活质0引言量,为我国社会的稳定发展起到积极作用。根据2008年开展的第二次残疾人抽样推算,近年来,国内外许多公司、大学和研究机构我国各类残疾人口总数为8296万人,残疾人占都对攀爬楼梯的助
4、行系统进行了深入研究,也提全国总人口的6.34%。其中,60岁及以上的老年出了各自的产品或解决方案。美国著名发明家迪残疾人口为4416万,占残疾总人口的53.2%,与恩卡门发明的独立机动系统(iBOT)是目前星1987年相比,60岁及以上的残疾老年人增加了型轮机构助行系统中较独特、性能指标最高的产2365万,占到总增加人数的75.5%。随着年龄品。的增长,残疾人口的比例在不断上升,尤其进入老日本的Freedom轮椅很好地解决了上、下[1][2]年后,上升非常迅速。不断增加的残疾人口对楼梯时的姿态平衡问题。英国
5、的BARON医疗和保健有着巨大的需求,成为我国面对的重MEAD轮椅车可在平地自由运行,还可拆卸为两[3]大社会服务问题。服务机器人的出现可以有效地部分,便于装运。收稿日期:20110228基金项目:国家863计划基金资助项目(2008AA040205)作者简介:王占礼(1961-),男,汉族,吉林吉林人,长春工业大学教授,博士,主要从事CAD/CAM机械制造自动化方向研究,Email:wangzl@mail.ccut.edu.cn.106长春工业大学学报(自然科学版)第32
6、卷目前,爬楼梯轮椅操作复杂、体积和重量大、价格昂贵,所以在现实生活中没有得到广泛应用,例如,iBOT成本较高,售价昂贵(近29000美元),对于普通的残疾人家庭来说只能望而却[4]步;JianjunYuan和ShigeoHirose设计的ZeroCarrierI型轮椅对传统的腿足式进行改进,但由于脚轮尺寸太小,并不适于作为普通轮椅使用,而[5]且因为结构复杂,目前仍处于实验样机状态。曲柄星轮式爬升机构突破了传统的爬楼梯全自动(b)的概念,采取他人辅助上楼方式,在很大程度上降[6]低了爬楼梯轮椅的成本和难度。1爬升机
7、构工作原理曲柄星轮爬楼梯轮椅的爬升机构由两套曲柄星轮及链传动构成,其工作原理如图1所示。(c)(d)图2爬楼梯过程图1.星轮1;2.曲柄1;3.支撑体;4.星轮2;5.曲柄2;6.链传动图1爬升机构工作原理图在(a)状态时,星轮1在下,星轮2在上,处在两套曲柄星轮通过链条进行动力传动,通过准备爬升状态,此时曲柄2与星轮2绕曲柄轴顺曲柄星轮的交替运动来完成爬升动作。以上工作时针旋转,同时,由于链传动作用,曲柄1与星轮原理的具体实施方式如图2所示。1绕曲柄轴顺时针旋转直到(b)状态。在(b)状态下继续以上运动
8、即可达到(c)状态,在(c)状态下星轮1与星轮2重合,此时已完成一次爬升运动。在(c)状态下继续运动至(d)状态,为下一次爬升运动做准备。至此,一次爬升循环结束。下楼运动与爬升运动相反即可实现。2爬升机构结构设计位于轮椅后侧的4个轮子是爬升装置的运动(a)机构,爬升机结构如图3所示。第2期
