A Star-Wheel Stair-Climbing Wheelchair

In order to achieve a wheelchair climb stairs function, this paper designs a star-wheel stair-climbing mechanism. Through the effect of the lock coupling, the star-wheel stair-climbing mechanism is formed to be fixed axis gear train or planetary gear train achieving flat-walking and stair-climbing functions. Crossing obstacle analysis obtains the maximum height and minimum width of obstacle which the wheelchair can cross. Stress-strain analysis in Solidworks simulation is performed to verify material strength.

基于倾翻与滑移稳定性准则的轮椅机器人爬楼梯控制方法

提出一种采用单节变形履带机构的轮椅机器人。这种机器人能够通过前、后2组摆臂同时控制履带形状与张紧力,使履带更好地与障碍物相适应,从而提高传统轮椅及现有履带式轮椅机器人的越障能力。针对机器人爬越楼梯过程,提出一种过约束状态下履带与楼梯间作用力的近似求解方法,并结合履带与楼梯间的滑移分析建立了一种能够同时评判机器人倾翻与滑移情况的稳定性准则。在所建立稳定性准则的基础上,进一步制定了机器人自主爬越楼梯控制方法,并通过实验验证了控制方法的有效性。

轻载型电动载物爬楼机

为了解决老户型无电梯小区搬运大件物品不便的问题,设计了基于滑块机构电助力爬楼机,采用曲柄滑块机构作为助力爬楼机的主要运动机构,以24 V锂电池及减速电机作为爬楼机的动力提供和动力输出机构。通过UG软件的motion进行滑块导路倾角的优化分析,模拟出滑块在运动过程中最低点与最高点之间的距离差为17.674 cm,表明爬楼车的运动满足我国建筑楼梯模数协调标准,物理样机的实验也验证了这一点;通过ANSYS分析,表明小车爬楼运动过程中强度满足受力要求,爬楼机可在楼梯上平稳运行,爬楼过程中的安全性和可靠性将通过机械结构做保障。

双曲柄式爬升机构的设计与分析

通过对现有爬楼梯轮椅爬升机构的对比分析,提出了双曲柄式爬升机构。对双曲柄式爬升机构进行设计研究,建立了双曲柄式爬升机构的运动学模型,并在此基础上对其进行了爬楼过程中运动轨迹分析。仿真结果表明,该爬升机构结构设计合理,方案可行且运行平稳,能够满足设计要求。

爬楼梯轮椅发展及关键技术的研究

介绍了国内外爬楼梯轮椅的研究进展,从机械结构设计和控制系统设计两方面论述了制约其面向实用推广的关键技术问题,并对其未来的发展趋势进行了展望。

一种轮组结构爬楼梯机器人的传动和结构设计

针对楼梯结构的变性,研制了具有爬梯强适应能力的轮组机构。该机构保证机器人具有良好的机动性,能够在平地行驶、爬楼梯、跨越障碍等动作状态间很好的过渡转换。介绍了机器人的结构特点及其运动功能实现,并对机器人的传动结构布局、传动实现、轮组设计等内容进行详细阐述。

上楼、行路两用电动楼梯车的设计探索

简单介绍一种上楼、行路两用电动汽车的结构 ,包括行走、转向、传动等机构。

爬楼梯机器人的设计与测试

为了解决机器人在台阶、楼梯上的运动问题,文中设计了一种具备主-副轮(由旋转臂带动)机构和可伸缩车体的爬楼梯机器人,阐述了其工作原理,对相关的设计参数进行了计算,并对制作的试验样机进行了测试。在高度为150 mm的单步台阶上、下测试中,使用主-副轮机构时测得的最大冲击加速度为13 m/s^(2),明显优于只使用主轮时的25 m/s^(2)。在踏面宽度为240 mm、踢脚高度为150 mm的楼梯上,对机器人进行了连续上下楼梯测试,验证了其安全性和稳定性。结果表明,所设计的机器人在台阶、楼梯上运动时具有良好的适应性,具备较好的实用性和应用前景。

基于连杆机构的爬楼梯轮椅设计

设计了一种自助爬楼梯轮椅,其主要部分由连杆机构组成。在拟定整体方案的基础上,对升降机构、平躺变形和爬升机构分别进行了分析、设计。该轮椅可实现自主爬楼梯、平躺、按摩、可折叠桌等功能,具有承载能力大、耐冲击,满足不同的运动轨迹及便于加工制造等特点。

一种关节式履带移动机器人的爬梯机理分析

通过对自主研制的具有前关节臂履带式移动机器人爬梯机理的分析,提出了同种结构机器人实现连续攀爬楼梯的必要条件,并规划了机器人的爬梯步态,为同类型机器人的结构设计与优化提供了依据.

电动爬楼轮椅的结构及控制系统设计

针对提高老年人及残疾人的生活质量和出行方便性及改善他们的心理健康问题,本文运用机械设计及机械原理知识,基于Solidworks三维建模软件和可编程逻辑控制器(programmable logic controller,PLC),对电动爬楼轮椅进行了机械结构及控制系统设计研究。研究结果表明,通过使用变频器调节2个行星轮机构的转速,实现不同行驶速度及安全转弯的功能,同时通过转动体机构,保证电动爬楼轮椅上下楼的平稳性。使用者可以根据需要选择电动爬楼轮椅的不同功能,改善了使用者的心理情况,减轻了看护人员的劳动强度,实用性较强。该电动爬楼轮椅具有很好的实用性和经济性。

星轮式电动爬楼轮椅的结构设计与稳定性分析

为了解决老人以及下肢残疾患者爬楼困难的问题,设计了一种星轮式电动爬楼轮椅。首先,采用可升降三星轮翻转机构实现轮椅爬楼功能,机构的升降实现了轮椅平地驱动与爬楼的切换,轮椅通过座椅调平机构可增加爬楼时轮椅的稳定性;然后,对轮椅爬楼过程进行力学分析,验证了轮椅爬楼时不会出现打滑现象;最后,结合能量法对轮椅爬楼时的前后向稳定性进行分析。数值分析表明,轮椅具有充足驱动力用以爬楼,能够在爬楼时不发生倾翻,具有乘坐安全和爬楼稳定的优点。

会上楼梯的可变容可折叠的行李箱

介绍了一种能上楼梯的可变容可折叠的机电一体化的行李箱。在行李箱底部一侧安装2个三星轮,爬楼梯时3个星轮绕星轮架主轴公转来完成爬楼梯动作;在箱顶和箱底分别用2根铝合金板通过带齿的合页连接,可实现自锁和折叠功能;行李箱4根竖杆采用导杆和拉杆组合,通过上下拉动拉杆实现行李箱的变容。行李箱还安装有GPS自动定位模块、自动称重模块和蓝牙模块,与手机蓝牙配对连接,通过手机控制实现定位和自动称重、自动行走功能。

一种新型全控式自平衡爬楼车的设计与研究

为了解决全控式爬楼车工作时振动和冲击较大的问题,论文提出了一种全控式自平衡爬楼车的设计。本设计在爬楼的行星轮中间增加旋转的充气轮,增加了爬楼车的爬升和缓冲能力,通过模型的受力分析,验证了该设计的可行性;根据单摆平衡原理增加了自平衡控制,通过等比缩放模型的理论计算,验证了该控制的有效性,爬楼车重心更加平稳,减少了振动。对本设计的实物进行了测试,证明了理论推导的准确性。

可抛掷移动机器人上下楼梯机构设计及仿真

针对可抛掷移动机器人体积小、质量轻,便于携带和快速部署,受自身体积限制,目前可抛掷移动机器人均不具备上下楼梯功能的问题.提出一种适用于可抛掷机器人的垂直上下楼梯机构,通常情况下,仍以抛投的形式进入工作环境,当需要进行多楼层搜索时,加装上下楼梯模块,而后以遥控模式驶入工作区.针对该机构进行控制方案设计,并基于RecurDyn及Simulink软件建立机械-控制系统模型,对机器人不同初始姿态的情况下进行上下楼梯动力学仿真.结果表明,可抛掷移动机器人能够实现自主上下楼梯功能,上下楼梯过程动作平稳.该机构解决了机器人上下楼梯性能与机器人体积重量之间的矛盾.

曲柄摇杆式爬楼梯装置设计

针对星轮式爬升机构稳定性指标r值较大,影响运行稳定这一问题,提出了一种曲柄摇杆式爬楼梯装置。研究了曲柄摇杆机构杆长对运动轨迹的影响,并对装置进行设计,使其r值减小了22%;应用SolidWorks软件对装置进行建模及爬楼过程仿真,得到其空载和施加载荷时的运行轨迹图,确定了方案的可行性;并进行样机测试,验证了装置的运行稳定性。研究结果说明,曲柄摇杆式爬楼梯装置的设计思路是正确的,对于开发类似产品有借鉴意义。

爬楼梯轮椅升降轮机构尺寸优化设计

爬楼梯轮椅的行驶轮升降机构是典型的并联四连杆机构,为了提高轮椅行驶轮升降时的力学性能,减少所需的整体驱动力矩,在对轮椅进行动力学分析的基础上,以四连杆机构除机架外的连杆以及杆间角度为设计变量,以所需驱动力矩函数的积分为目标函数,并列出约束条件,在MATLAB中编程,利用带有惩罚函数的粒子群算法对爬楼梯轮椅行驶轮升降机构进行优化设计。对比优化前后目标函数值以及所需驱动力矩曲线发现,优化后目标函数值和驱动力矩明显减小,避免了力矩过大所造成的损耗。总之,优化设计使轮椅在升降过程中的力学性能有了极大的提升。

助力爬楼装置分析研究

对腿足式、轮组式、履带式和复合式四大类助力爬楼装置从结构、运动方式、体积、安全性和功能等方面进行详细的对比与分析,重点分析了各类助力爬楼装置的机械结构与功能。通过分析可知,每种助力爬楼装置都有其利弊:腿足式爬楼装置对楼梯适应性强,但稳定性差;轮组式爬楼装置稳定性好,但体积较大;履带式爬楼装置运动平稳,但结构笨重,对楼梯损害程度大;复合式爬楼装置将2种或2种以上的原始爬楼装置结合为一体,进行了有效的扬长避短,实现了运动过程的优化,但仍有改进空间。通过对各种助力爬楼装置的比较发现,研发一款综合性能好、能解决上述问题、保证老年人安全的创新型爬楼装置,帮助行动不便的老年人解决爬楼问题,具有较为广阔的市场前景。

全方位水平姿态爬楼机器人运动性能分析与特殊问题解决方案

主要介绍了全方位水平姿态爬楼机器人的简要原理,分析和研究了其相关机械性能,通过机器人失稳分析,研究了机器人运动稳定性和可控性计算,通过数学建模来解决旋转楼梯的爬越问题,使用Matlab编程软件计算出机器人越障的可能性,为以后自动控制提供依据和支持。

轮履复合式爬楼轮椅的设计与运动仿真分析

针对目前爬楼轮椅普遍存在着结构复杂、只能在爬楼过程中使用、爬楼过程需要辅助等不便利的因素,设计了一种多功能电动爬楼轮椅.此款轮椅主要由平地行驶机构、上下楼梯攀爬机构、轮-履模式切换机构、前后支撑机构和座椅姿态调节机构组成.针对爬楼轮椅进行了整体机械结构的方案设计并建立了机构的仿真模型.通过对上楼/下楼运动阶段的力学分析,建立了爬楼轮椅的力学模型.采用ADAMS对爬楼轮椅的关键机构进行动力学仿真分析,仿真结果验证了爬楼轮椅轮履切换机构的合理性和可行性.所设计的电动爬楼轮椅能够根据路况环境随时切换平地/爬楼工作模式,通过座椅的调节机构实时调整座椅的姿态,最大限度提高乘坐者的安全舒适性,真正满足了老年人及残障人士独立出行的需求.