【摘要】：隨著我國(guó)老齡化進(jìn)程的加快及殘障人口的日益增長(zhǎng),僅具有地面行走功能的普通輪椅無(wú)法滿足老年人和殘障人士自由上下樓梯的需求。為方便以上人群的日常出行,提高他們的生活質(zhì)量,本文在總結(jié)現(xiàn)有爬樓梯輪椅產(chǎn)品和研究成果的基礎(chǔ)之上,提出了一種新型的樓梯攀爬機(jī)構(gòu)——對(duì)數(shù)螺線輪,并設(shè)計(jì)了一款功能多樣、性能優(yōu)越、價(jià)格低廉的對(duì)數(shù)螺線輪爬樓梯輪椅。首先,介紹了對(duì)數(shù)螺線輪的工作原理,并建立了對(duì)數(shù)螺線輪的運(yùn)動(dòng)模型,具體分為對(duì)數(shù)螺線輪在樓梯臺(tái)階平面上運(yùn)動(dòng)和攀爬樓梯臺(tái)階時(shí)的運(yùn)動(dòng)模型,在此基礎(chǔ)上得到了對(duì)數(shù)螺線輪能夠連續(xù)攀爬樓梯臺(tái)階的條件,進(jìn)而依據(jù)臺(tái)階的高度和寬度求解符合條件的對(duì)數(shù)螺線參數(shù),通過(guò)仿真比較不同參數(shù)建立的對(duì)數(shù)螺線輪攀爬樓梯臺(tái)階時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡,最終確定了爬樓梯輪椅的對(duì)數(shù)螺線輪參數(shù)。其次,分析了爬樓梯輪椅在實(shí)際使用過(guò)程中的功能需求,根據(jù)設(shè)計(jì)要求將輪椅劃分為樓梯攀爬、地面行駛、座椅調(diào)平三個(gè)部分,分別對(duì)每個(gè)部分進(jìn)行了具體的方案設(shè)計(jì),并且使用SolidWorks創(chuàng)建出了各個(gè)部分的三維模型和輪椅的整體模型,進(jìn)而演示了輪椅攀爬樓梯的過(guò)程和各個(gè)爬樓階段的工作流程。再次,利用ADAMS虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)輪椅攀爬樓梯的過(guò)程進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)仿真分析,將對(duì)數(shù)螺線輪爬樓梯輪椅的乘坐人員質(zhì)心運(yùn)動(dòng)軌跡和電機(jī)瞬時(shí)輸出功率與三星輪式爬樓梯輪椅作了對(duì)比,并且探討了對(duì)數(shù)螺線輪爬樓梯輪椅的變角速度驅(qū)動(dòng)控制策略,通過(guò)仿真比較了不同驅(qū)動(dòng)控制策略下的乘坐人員質(zhì)心運(yùn)動(dòng)速度。最后,分析輪椅攀爬樓梯過(guò)程中對(duì)數(shù)螺線輪上的受力狀態(tài),設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)螺線輪的結(jié)構(gòu)并用ANSYS進(jìn)行靜力分析,根據(jù)分析結(jié)果對(duì)對(duì)數(shù)螺線輪的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化,并在ADAMS中將采用最終結(jié)構(gòu)的對(duì)數(shù)螺線輪柔性化后,進(jìn)行了對(duì)數(shù)螺線輪爬樓梯輪椅的剛?cè)狁詈吓罉翘莘抡?驗(yàn)證了對(duì)數(shù)螺線輪最終結(jié)構(gòu)的可行性。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH789
【圖文】：

1 緒論1 Introduction1.1 研究背景及意義(Background and Research Significance)《聯(lián)合國(guó)世界人口老齡化報(bào)告（1950-2050）》將 60 歲及以上人口占比達(dá) 10%或 65 歲及以上人口占比達(dá) 7%作為國(guó)家或地區(qū)進(jìn)入老齡社會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)[1]。根據(jù)中華人民共和國(guó)民政部發(fā)布的《2000 年民政事業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)報(bào)告》，截至 2000 年底，我國(guó) 65 歲及以上人口 8811 萬(wàn)，占總?cè)丝诘?6.96%，人口年齡結(jié)構(gòu)已開(kāi)始進(jìn)入老齡化階段[2]。2000 年以來(lái)，國(guó)內(nèi) 60 歲以上老年人人口占總?cè)丝诘谋壤手鹉晟仙厔?shì)。截至 2016 年底，我國(guó) 60 歲及以上老年人口 23086 萬(wàn)人，占總?cè)丝诘?6.7%，其中 65 歲及以上人口 15003 萬(wàn)人，占總?cè)丝诘?10.8%，如圖 1-1 所示[3]。人口老齡化己經(jīng)成為我國(guó)乃至世界的一個(gè)不可忽視的問(wèn)題，預(yù)計(jì)至 2020 年，我國(guó) 60 歲及以上人口將達(dá)到 25000 萬(wàn)人，2025 年將達(dá)到 30000 萬(wàn)人[4]。

1 緒論1 Introduction1.1 研究背景及意義(Background and Research Significance)《聯(lián)合國(guó)世界人口老齡化報(bào)告（1950-2050）》將 60 歲及以上人口占比達(dá) 10%或 65 歲及以上人口占比達(dá) 7%作為國(guó)家或地區(qū)進(jìn)入老齡社會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)[1]。根據(jù)中華人民共和國(guó)民政部發(fā)布的《2000 年民政事業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)報(bào)告》，截至 2000 年底，我國(guó) 65 歲及以上人口 8811 萬(wàn)，占總?cè)丝诘?6.96%，人口年齡結(jié)構(gòu)已開(kāi)始進(jìn)入老齡化階段[2]。2000 年以來(lái)，國(guó)內(nèi) 60 歲以上老年人人口占總?cè)丝诘谋壤手鹉晟仙厔?shì)。截至 2016 年底，我國(guó) 60 歲及以上老年人口 23086 萬(wàn)人，占總?cè)丝诘?6.7%，其中 65 歲及以上人口 15003 萬(wàn)人，占總?cè)丝诘?10.8%，如圖 1-1 所示[3]。人口老齡化己經(jīng)成為我國(guó)乃至世界的一個(gè)不可忽視的問(wèn)題，預(yù)計(jì)至 2020 年，我國(guó) 60 歲及以上人口將達(dá)到 25000 萬(wàn)人，2025 年將達(dá)到 30000 萬(wàn)人[4]。

1 緒論人的每只腳上帶有一個(gè)用來(lái)測(cè)量力矩的 3 軸力矩傳感器，還有一個(gè)測(cè)量?jī)A斜的感應(yīng)器。國(guó)內(nèi)的上海交通大學(xué)對(duì)步行機(jī)器人的研究較早，2003 年底就獲得了科技際合作重點(diǎn)項(xiàng)目“人機(jī)一體化兩足步行假肢研究”資助，此后在國(guó)家自然科金支持下，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種 12 自由度的載人兩足步行椅機(jī)器人 JWCR，并基礎(chǔ)上進(jìn)行了一系列的研究工作[15-19]。如圖 1-3(c)所示，該機(jī)器人能夠載人復(fù)雜環(huán)境下的穩(wěn)定行走，幫助殘疾人或行動(dòng)不便的老年人完成行走、上下臺(tái)斜坡、避障等運(yùn)動(dòng)。

【參考文獻(xiàn)】

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2 朱花;汪舟;夏再炎;周瑋;蔡蓬勃;;新型自動(dòng)爬樓梯輪椅的設(shè)計(jì)[J];機(jī)械傳動(dòng);2015年03期

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5 王淑坤;孟曉東;尚鴻鵬;;一種輪履組合式爬樓輪椅的設(shè)計(jì)[J];機(jī)械傳動(dòng);2013年10期

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本文編號(hào)：2791512