新型爬梯轮椅结构设计及越障性能分析

针对目前轮履复合式爬梯轮椅存在轮胎易干涉履带、爬梯时轮椅与顶端平台发生碰撞等问题,设计了一种新型的爬梯轮椅。通过建立其数学模型,得出轮椅质心的坐标、计算出轮椅攀爬垂直障碍物的最高高度为170.4mm、跨越沟壑的最宽宽度达516.33mm;最后在RecurDyn的TrackLM环境下对轮椅在三种典型工况下进行仿真,仿真结果表明在考虑轮椅速度和履带与地面之间的作用力的情况下,轮椅晃动攀爬障碍物的最高高度220mm和晃动跨越沟壑最宽宽度580mm都大于计算值。通过该轮椅的相关研究,对这类爬梯轮椅的设计提供了相关理论依据。

前进式爬梯轮椅的结构设计与运动稳定性研究

为分析爬梯姿态对爬梯轮椅运动特性及稳定性的影响,提出了前进式爬梯轮椅的构思。对爬梯轮椅进行结构设计并建立爬梯轮椅的运动学模型,通过仿真分析了前进式爬梯轮椅运动特性,验证了其运行的稳定性;引入轮椅重心变化参量,构建了前进式爬梯轮椅的倾翻稳定性定量分析方程,得到轮椅爬梯过程稳定度变化情况。结果表明,爬梯轮椅稳定性与爬梯姿态存在关系,前进式爬梯轮椅稳定度在0.26~0.74,最小值提高了136.36%,最大值提高了100%。制作样机并进行实验,验证了前进式爬梯轮椅的可行性与有效性。

高效自动爬梯轮椅的研究与设计

设计了一款新型自动爬楼梯轮椅,对这种新型自动爬梯轮椅的爬楼时间提供了一种计算方法,为提高该款仿人脚形爬梯轮椅的工作效率,通过简化力学模型,分析了这种新型爬楼梯轮椅的运动过程并计算了爬梯时间。同时利用了UG建立三维模型并使用MATLAB进行数据分析,找到了影响爬梯效率的三个因素,运用机械效率研究分析方法,改变了机械脚及电机的参数,实现了提升轮椅爬楼效率的目的,使轮椅爬一级台阶的时间缩短至6.234s,新型自动爬梯轮椅具有广阔的市场前景。

基于ADAMS的新型仿人脚形爬梯轮椅的多体动力学仿真研究

基于设计的一款仿人脚形新型爬梯轮椅,利用大型工程软件Adams,对简化的轮椅建立了多体动力学模型,并进行了虚拟样机的仿真分析研究。利用Adams中IF函数和AZ函数对轮椅前后轮处施加了旋转副,并对改变驱动电机型号和改变机械脚结构参数的轮椅动力学模型进行了多次仿真实验,结论对比了爬梯机构的运动学特性,着重分析了爬梯上升过程运动的平稳性,对合理选择驱动电机型号和机械脚参数提供了依据,为类似机构运动的参数优化提供了理论基础。

基于虚拟现实技术的电动爬梯轮椅运动仿真设计

设计一款轮-履复合的电动爬梯轮椅,包含轮椅本体、座椅调平机构、升降机构、履带机构四部分构成。文章利用CATIA软件建立论文各个机构与部件的数字模型,在3DMAX中建立运动场景并渲染,各个模型及场景均导入VR制作软件EVRC,完成轮椅的运动过程仿真,并根据仿真过程分析其安全性和稳定性,使受众能够更加全面深入了解并体验产品,感受到产品的独特性和优势。

基于TRIZ的自动爬梯轮椅专利规避创新设计

为解决行走障碍人员无法正常行走的问题,将TRIZ/专利规避集成技术应用到自动爬楼梯轮椅创新设计中。对我国专利数据库中自动爬梯轮椅专利进行了分析,确定了其规避对象为欠驱动自适应式轮椅;采用了TRIZ理论的功能模型对专利技术进行了问题分析,对不足功能、过剩功能及有害功能进行了结合、替换、裁剪等功能变形;在对变形后的功能模型进行分析之后,得到了两对技术矛盾,采用了TRIZ理论的39个通用参数对应的发明原理解决技术矛盾;将TRIZ理论应用于专利规避,创新设计了一种行星-履带综合式自动爬梯轮椅,采用了SOLIDWORKS对基础零件和整体进行了有限元分析,验证了设计的合理性。研究结果表明:和行星式爬梯轮椅相比,该产品爬梯过程更稳定、安全;和履带式轮椅相比,该产品耐用性更好;和已有综合式轮椅相比,质量更轻、成本更低。

一种新型复合式可爬梯轮椅结构设计与分析

为了解决老年人和残疾者上下楼梯困难,设计了一种新型的行星轮-履带复合式可爬梯轮椅结构。采用行星轮-履带复合机构实现爬梯越障的功能,轮椅驱动采用1个电机,星轮采用链传动实现爬梯、平地行驶。该结构结合履带装置,可有效减轻星轮式轮椅振动且提高了传统轮椅的越障能力。在对比现有爬梯轮椅机构特点的基础上,介绍一种星轮-履带结合的新型轮椅机器人的机构方案,并分析轮椅的工作原理,建立数学模型进行爬梯过程运动学与动力学分析。结果表明,轮椅可以安全爬越大部分楼梯。轮椅的结构设计合理,实现爬梯和平地移动功能的结合。

步进式爬梯轮椅的设计

设计了一种集平地行驶和上下楼功能相结合的步进式爬梯轮椅。该轮椅采用轮毂电机驱动轮椅平地行驶,通过轮椅伸缩杆电机的传动齿轮与伸缩杆内部的齿条相啮合带动伸缩杆伸缩部位做上升或下降运动的步进式方式上下楼梯。提出三对伸缩杆进行轮椅爬升装置的设计,该伸缩杆用于模仿人类上下楼梯过程,通过这三对伸缩杆在电机控制下有规律的运动实现轮椅的上下楼功能。最后运用simulation对轮椅的底座进行有限元分析,确保轮椅在使用过程中的安全性与稳定性。

新型轮椅爬梯机构的柔性动力学仿真分析及优化设计

基于设计的一款新型自动爬梯轮椅,在驱动电机提供的转矩、乘坐人员及轮椅自重的共同作用下,首先计算得出了爬每级楼梯的时间;然后借助Ansys Workbench中的瞬态动力学模块对爬梯机构进行了柔性体运动学分析,得到了爬梯机构中直接运动构件机械脚1的运动特征曲线,并对轮椅爬梯运动中出现的不稳定现象提出了改进方案;同时进行动力学分析,得到了爬梯机构各构件的等效位移与等效应力随时间的变化曲线,完成了对爬梯机构柔性体机械系统的运动学分析与动力学分析;最后对爬梯机构进行优化设计,其优化结果比原模型质量降低了20.74%,节约了制造原材料,同时为这类轮椅的优化设计提供理论依据。

一种智能爬梯型多功能助老轮椅

智能爬梯型多功能助老轮椅由轮子升降机构、椅背重心降低机构、驱动电机、控制器、测距传感器、陀螺仪等部分组成。轮子升降机构采用“剪叉式+双梯形连杆+正反双螺纹丝杠机构”实现轮子支架的升降;重心降低机构采用“滑道+推杆机构”调节椅背高度,实现了上下楼梯时轮椅重心的降低。该项目设计的轮椅相比市面上其他轮椅的最大特点是实现了智能上下楼梯功能和上下坡水平保持功能,适用于辅助老人在室内和小区行动,同时操作简单、安全性好。

新型自动爬楼梯轮椅的设计

设计了一款新型自动爬楼梯轮椅,可帮助残疾人上下楼梯以及平地行走。上下楼梯装置采用腿式结构,由机械脚和轮子交替支撑,模拟人上下楼梯的过程。设置了微调机构,可调节座椅角度,保持座椅始终水平。分析了上下楼梯过程中重心的变化,结果表明该轮椅设计制造合理,可作为残疾人士上下楼梯的代步工具。

一种可全向移动爬楼梯轮椅的结构设计与分析

为了帮助下肢残疾者攀爬楼梯,设计了一种可全向移动的爬楼梯轮椅。采用支撑腿和车轮交替支撑的方式实现轮椅爬梯功能。采用Mecanum轮作为轮椅的车轮且用4个电机独立驱动以实现轮椅的全向移动。对轮椅在台阶宽度限定情况下的越障能力和运动学、动力学进行了分析,并结合能量法和稳定裕度法分析了爬梯过程中轮椅的前后向和侧向的稳定性。又对轮椅全向移动特性进行了研究。结果表明,轮椅可以安全地攀爬大多数楼梯而不会翻倒,轮椅的全向移动可以通过控制4个车轮的转速实现。轮椅的结构设计合理,实现了爬梯和全向移动功能的结合。