【摘要】：隨著我國老齡化時代的到來,越來越多的老年人出行都需要乘坐輪椅,但普通電動輪椅的功能有限,當遇到溝壑、樓梯等障礙物時就束手無措了。為了滿足老年人和殘疾人士對于多功能智能輪椅的需求,在已發(fā)明的電動爬樓梯輪椅的基礎(chǔ)上,本課題對一種輪腿混合式電動輪椅進行研究。本文的主要內(nèi)容是先對輪椅前腿機構(gòu)的質(zhì)心進行運動分析,然后在運動學分析的基礎(chǔ)上對輪椅前腿機構(gòu)進行力學分析以及優(yōu)化設(shè)計。第一,通過分析本文所研究的輪腿式爬樓輪椅的結(jié)構(gòu)組成以及工作原理,進一步完善了前腿機構(gòu)的運動學分析,即對前腿機構(gòu)的各桿質(zhì)心以及它的工作空間進行了研究并通過MATLAB仿真對機構(gòu)運動學模型和分析的正確性進行了驗證,為前腿機構(gòu)后續(xù)的力學分析提供理論基礎(chǔ)。第二,在運動學分析基礎(chǔ)上利用動態(tài)靜力分析法建立了輪腿式爬樓輪椅前腿機構(gòu)的動力學模型,通過動力學方程組序列求解法進行求解得到前腿機構(gòu)各關(guān)鍵點及各部件的力學規(guī)律,利用MATLAB軟件進行仿真分析,得到前腿機構(gòu)關(guān)鍵點的力學特性曲線。第三,根據(jù)腿機構(gòu)的工作空間大小以及其中心點C處在X方向的受力變化建立了優(yōu)化模型,利用MATLAB優(yōu)化工具箱對優(yōu)化模型進行求解,得出前腿機構(gòu)的最優(yōu)桿長。通過對前腿機構(gòu)改進前后的機構(gòu)動力學特性以及工作空間仿真結(jié)果進行比較分析,能夠得知機構(gòu)結(jié)構(gòu)改進后具有較佳的力學性能,同時前腿機構(gòu)的工作空間得到提高。
【圖文】：

圖 1.1 腿足式電動爬樓輪椅行星輪式爬樓輪椅星輪式輪椅結(jié)構(gòu)與普通輪椅最為接近，將普通輪椅的前輪或后輪用行星輪組代在結(jié)構(gòu)上做相應(yīng)的調(diào)整，便是行星輪式爬樓輪椅。其工作模式可以分為兩種：行時，行星輪支架的位置不發(fā)生變化，各輪只圍著自身中心軸旋轉(zhuǎn)；當遇到障樓梯時，行星輪支架整體繞自身軸線旋轉(zhuǎn)從而使各行星輪交替與樓梯臺階接現(xiàn)輪椅攀爬樓梯的運動過程[13]。根據(jù)輪椅行星輪支架的個數(shù)可將其分為單輪組輪組式輪椅，對于單輪組式的輪椅，根據(jù)單個支架上的行星輪個數(shù)又可將其分組式、三輪組式、四輪組式等。圖 1.2 中(a)、(b)是單輪組式，而圖 1.2 中(c)屬組式。(a) 日本 WL-16RIII(b) 四足爬樓梯輪椅

圖 1.1 腿足式電動爬樓輪椅星輪式爬樓輪椅輪式輪椅結(jié)構(gòu)與普通輪椅最為接近，將普通輪椅的前輪或后輪用行星結(jié)構(gòu)上做相應(yīng)的調(diào)整，便是行星輪式爬樓輪椅。其工作模式可以分時，行星輪支架的位置不發(fā)生變化，各輪只圍著自身中心軸旋轉(zhuǎn)；當梯時，，行星輪支架整體繞自身軸線旋轉(zhuǎn)從而使各行星輪交替與樓梯輪椅攀爬樓梯的運動過程[13]。根據(jù)輪椅行星輪支架的個數(shù)可將其分為組式輪椅，對于單輪組式的輪椅，根據(jù)單個支架上的行星輪個數(shù)又可式、三輪組式、四輪組式等。圖 1.2 中(a)、(b)是單輪組式，而圖 1.式。(a) 日本 WL-16RIII(b) 四足爬樓梯輪椅
【學位授予單位】：河北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH789

【參考文獻】

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1 周小平;;我國人口結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變與城鎮(zhèn)人口老齡化趨勢預(yù)測[J];科學發(fā)展;2015年04期

2 王占禮;郭化超;陳延偉;;爬樓梯輪椅發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)的研究[J];機械研究與應(yīng)用;2013年02期

3 蔡蒂;謝存禧;張鐵;鄒焱飚;;基于蒙特卡洛法的噴涂機器人工作空間分析及仿真[J];機械設(shè)計與制造;2009年03期

4 ;第二次全國殘疾人抽樣調(diào)查發(fā)布主要數(shù)據(jù)公報 全國殘疾人總數(shù)已達8296萬[J];中國殘疾人;2006年12期

5 羅磊,莫錦秋,王石剛,蔡建國;并聯(lián)機構(gòu)動力學建模和控制方法分析[J];上海交通大學學報;2005年01期

6 王啟明,胡明,孫希龍,蔡光起;三自由度并聯(lián)機器人機構(gòu)動力學研究[J];機械科學與技術(shù);1999年04期

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3 徐桂玲;助老助殘四足并聯(lián)腿步行機器人機構(gòu)設(shè)計與分析[D];燕山大學;2010年

4 王麗娟;行星滾輪轉(zhuǎn)換步行式驅(qū)動爬樓梯輪椅設(shè)計[D];蘇州大學;2010年

5 任怡;智能輪椅結(jié)構(gòu)設(shè)計與研究[D];天津科技大學;2009年

6 唐煒斌;某型機載電子設(shè)備安裝架動力學分析與優(yōu)化設(shè)計[D];電子科技大學;2008年

7 馬強;6-PRRS并聯(lián)機器人誤差分析與標定研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

8 李慶國;液壓支架多學科設(shè)計優(yōu)化平臺研究與實現(xiàn)[D];山東科技大學;2007年

9 尹秉升;叉車轉(zhuǎn)向橋體有限元分析與平衡重體的設(shè)計研究[D];廣西大學;2006年

10 高波;機械系統(tǒng)分布式動力學分析與優(yōu)化[D];青島大學;2003年

本文編號：2702482