李占贤，巩喜然

（河北联合大学 机械工程学院，河北 唐山 063009）

0 引言

随着我国经济的发展，高层建筑逐渐增多，一些常年卧床的重病或突发病患者，医院要求卧姿运送，而很多高层民宅上的电梯空间不能容纳医疗担架，致使抬着病人走楼梯的现象时有发生。国内有很多星轮式概念设计［1－4］，由于体积大等缺点很难真正实施推广。Murray J Lawn［5］等人研制了一种性能良好的履带式轮椅，但较为笨重。本文介绍了一种新型电动爬楼梯轮椅，其结构简洁、实用性强、平地行走阻力小，适合多种楼梯结构、价格相对低廉，适合批量生产。

1 爬楼梯轮椅的结构及工作原理

图1 为爬楼梯轮椅各状态结构简图。其行走机构采用行星轮，行星轮具有机构简单、质量小的特点，可降低整体重量，且可同时满足上、下楼梯和在平路上行走的功能。前、后腿共同构成其腿机构，该机构采用前腿长后腿短形式，前腿较长与地面倾斜放置且与椅面通过转动副连接，后腿较短与地面垂直放置且与椅面通过转动副和移动副连接。这样，整个腿机构构成一个并联系统，该并联系统具有3个自由度，通过3个自由度的配合使机构在爬楼梯过程中椅面保持水平。

图1 爬楼梯轮椅各状态结构简图

2 爬楼梯轮椅机构运动学分析

通过对机构进行运动学建模，计算出各运动副的运动规律。爬楼梯过程中后腿机构简图如图2 所示。

图2 中，H1，H2，H3分别为各状态下椅面到地面的距离；a0为后腿转动副到其前面第一个台阶的水平距离；……