□ 王 纲 □ 平雪良 □ 肖竟成 □ 吴佳峰 □ 张 恒 □ 卢星宇

江南大学 机械工程学院 江苏无锡 214000

1 设计背景

爬楼梯轮椅一般采用腿足式结构,工作原理是利用多条机械腿的交替升降来支撑轮椅上下楼梯,轮椅上下楼梯的过程实际上就是模仿人的上下楼梯动作的过程。

爬楼梯轮椅按照不同原理可以分为轮组式、履带式、腿足式、复合式爬楼梯轮椅,以及其它辅助爬楼梯装置。各种爬楼梯轮椅在具备自身优势的同时,也都存在一定的局限性。日本在腿足式爬楼梯轮椅和机器人领域的研究较为领先,WL16R系列双足行走机器人的机械腿采用六自由度并联机构,充分拓展了灵活性和承载能力。机械腿底部安装有圧力传感器,结合座椅上安装的陀螺仪,机器人可以实时调整姿态并保持质心稳定。美国iBOT系列爬楼梯轮椅采用单轮组两星轮式结构,几乎能适用于所有室内外楼梯,还能在斜坡、沙滩、崎岖的路面上行驶,甚至可以实现直立行走,从而帮助乘坐者达到正常人的高度。法国Topchair爬楼梯轮椅采用轮履复合式结构,在平地上可以像普通电动轮椅一样行驶,遇到楼梯或障碍物时,轮子可以收起,履带爬升机构放下。Topchair爬楼梯轮椅充分结合了轮式机构和履带机构的优点,是目前性能最为完善的爬楼梯轮椅,但价格高昂,一般普通家庭难以承受。内蒙古民族大学苏和平等设计的双联星形轮结构电动爬楼梯轮椅和东南大学机械学院设计的采用四组行星轮的爬楼梯轮椅均采用轮组式结构。……