本科毕业设计（论文）通过答辩
摘 要
轮椅是老年人和残疾人生活中非常重要的工具。随着无障碍设施的增多，轮椅 使用者的活动范围逐步加大，但楼梯却使轮椅受到很大限制。国内外发明了多种星 型轮式爬楼梯轮椅，美国发明家发明的一种能自动调节重心的两轮组式轮椅-IBOT， 这个轮椅不仅是目前该领域中性能最高的产品，也是今后轮椅发展的方向。通过借 鉴 IBOT 4000 的爬楼梯方式的研究，本文在普通轮椅的基础上安装了电机，使轮椅 能调节速度和转弯，还安装了爬楼装置、驱动装置以及控制系统，设计了一种简单 的爬楼梯电动轮椅。本设计能很好的解决楼梯或路障对老年人和残疾人生活造成的 不便，提高行动自由度，重新更好的融入社会。
关键词：轮椅，控制系统，两轮式，机械系统
I
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Abstract
Wheel-chair is an important tool for the elderly and the disabled. With the increased of barrier-free facilities, wheelchair users enlarged gradually the scope of activities, but
staircase limited the wheelchair using .Inventors invented a variety of star-wheel stair
climbing wheelchair at home and abroad, the US inventor invented a wheelchair
_IBOT which can automatically adjust the focus of two rounds of group-type . The
IBOT 4000 not only the realm neuter gender's tallest product of ability currently, but
also will develop from now on of direction. Through draw lessons from IBOT 4000 of
climb the research of stairs method, this text installed electrical engineering on the
foundation of common wheel chair, which made the wheel chair able to regulate speed
and turn. Installed to climb building device and drive to equip and control system,
designed a kind to in brief climb the stairs dynamoelectric wheel chair. This design
made a good solution to stairs or roadblocks which bring of inconvenience for the
disabled, helping them enhance the freedom of action and make better to integrate into
the community.
Key words：Wheelchair, control system, two-wheeled type, mechanical structure
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目 录
第一章 前言 ....................................................................................................1
1.1 研究背景..........................................................................................................- 1 -
1.2 研究意义..............................................................................................................2
1.3 国内外爬楼梯轮椅的优缺点及发展趋势.........................................................2
1.4 研究的主要问题及解决的主要问题.................................................................7
1.5 本章小结.............................................................................................................8
第二章 总体设计..............................................................................................9
2.1 概述.....................................................................................................................9
2.2 总体结构设计...................................................................................................10
2.3 本章小结...........................................................................................................15
第三章 机械结构设计.....................................................................................16
3.1 两轮式爬楼梯电动轮椅结构组成...................................................................16
3.2 两轮式爬楼梯电动轮椅功率计算...................................................................16
3.3 平地行走的机械结构.......................................................................................18
3.4 爬楼梯装置的机械结构...................................................................................25
3.5 两轮式爬楼梯电动轮椅装配图.......................................................................28
3.6 本章小结...........................................................................................................29
第四章 重要部件的校核 .................................................................................30
4.1 从动轴的校核计算...........................................................................................30
4.2 键的校核...........................................................................................................36
4.3 轴承的校核.......................................................................................................36
4.4 本章小结...........................................................................................................38
第五章 电气控制设计.....................................................................................39
5.1 两轮式爬楼梯电动轮椅电机选型...................................................................39
5.2 电池选择...........................................................................................................40
5.3 控制系统设计...................................................................................................40
5.4 本章小结...........................................................................................................49
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第六章 结论与展望........................................................................................50
6.1 结论...................................................................................................................50
6.2 展望...................................................................................................................50
6.3 本章小结...........................................................................................................50
第七章 技术经济分析.....................................................................................51
7.1 市场前景分析...................................................................................................51
7.2 技术经济效益分析...........................................................................................51
7.3 社会效益分析...................................................................................................52
7.4 本章小结...........................................................................................................52
参考文献........................................................................................................53
致 谢.............................................................................................................55
附 录.............................................................................................................56
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第一章 前 言
1.1 研究背景
智能轮椅的相关研究开始于 1986 年。经过 20 多年的研究，世界各国的研究者 相继开发了多种智能轮椅平台。但是目前的智能轮椅基本上采用与移动机器人相同
[1]
的技术方案，因而成本很高，难以进入普通家庭 。
随着社会的不断发展，楼梯的出现是人类建筑史上一个重要的成就，它不仅缩 小了房屋的建筑面积、利用了有限的生存空间，而且为进出高层建筑物提供了方便 的通道。尤其是在人口量日益增长、经济飞速发展的现代化社会中，为了提高人均 住房面积，改善人们的生活质量，高楼别墅不断涌现，然而楼梯在发挥优势的同时， 它也对老年人、肢体残障人士出行带来了很多不便，对他们的行动造成了障碍，影 响了他们与外界的沟通和交流。这个问题随着老年人和残疾人数量的增多显得日益 突出。
一方面，人口老龄化问题越来越严重。联合国经济和社会事务部发表的《2007 年界经济和社会调查报告》指出:“由于人口出生率下降和寿命增长，全球大多数 国家迅速老龄化，从 2005 年到 2050 年，世界人口增加的一半将为 60 岁以上的老 年人，岁以上人口将从 9000 万增加到 4 亿。”我国也己经步入了老龄化社会，目 前我国 60 及以上的老年人己达 1.44 亿，预计到 2050 年老龄人口将超过 4 亿，占 社会总人口的 3 左右。
另一方面，残疾人的数量也在大幅增加。据联合国统计，全球残疾人占世界总 人的 10%。截至 2006 年，我国第二次残疾人抽样调查显示，全国各类残疾人总数 己达 82 万人，占全国总人口的 6.34%，较 1987 年增加了 2132 万人。值得注意的 是，由于工和交通事故、体育运动伤和自然灾害等原因造成的肢体残障者的数量大 幅上升，约占有残疾人数量的 30%。在 2008 年“5.12”地震中全国受伤人数高达 37 万多，这些数都表明了残疾人数量的显著增大。
老年人和残疾人比例的显著增加给经济、社会的发展都带来了很大的影响，医 疗护理、社会服务等各方面需求的压力也越来越大。为关心老年人、残疾人的生活， 改善他们的生活质量，减轻医疗护理事业的压力，各式各样的助老、助残运动装置
[2~5]
也应运而生 。
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