爬楼梯的自行轮椅车设计（CAD图纸+说明书）.zip

毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书I、毕业设计(论文)题目：I、毕业设计(论文)题目：爬楼梯的自行轮椅车设计(控制)爬楼梯的自行轮椅车设计(控制)II、毕 业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：II、毕 业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：设计技术要求：自行轮椅平地行走速度不大于 15km/h自行轮椅爬楼梯速度不大于 8km/h自行轮椅安全性必须保证控制系统功耗小要求方案论证充分III、毕 业设计(论文)工作内容及完成时间：III、毕 业设计(论文)工作内容及完成时间：1、外文翻译(6000 实词以上)；2.20 2.22 0.5 周2、收集有关资料，写出开题报告；2.233.2 1.5 周3、整体方案设计；3.53.30 4 周4、控制系统方案设计；4.24.27 4 周5、控制电路设计；4.306.1 4 周6、撰写论文；6.4 6.15 2 周 、主 要参考资料：、主 要参考资料：1房立新等.行星轮式爬楼梯电动轮椅P.中国专利号：CN102125488A，2011 年 7 月2赵树明.爬楼梯智能轮椅P.中国专利号：CN201564701U，2010 年 9 月3 高明.微机应用系统设计M.北京航空航天大学出版社,2003 年 3 月4CAO Pengbin et.al.Structural analytical approach to coupled design in.design with axiomatic DesignJ.Chinese JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING,2006，42(3):46-555 北京有色冶金设计研究院编.机械设计手册(第二卷)M.化工出版社,1993 年 1 月 航空制造工程 学院 学院 机械设计制造及其自动化专业类 专业类 080316 班 班学生（签名）：学生（签名）：高骏日期：自 2012 年 2 月 20 日至 2012 年 6 月 15 日日期：自 2012 年 2 月 20 日至 2012 年 6 月 15 日指导教师（签名）：指导教师（签名）：袁坤 助理指导教师(并指出所负责的部分)：助理指导教师(并指出所负责的部分)：机械制造工程 系（室）主任（签名）：系（室）主任（签名）：毕业设计（论文）开题报告毕业设计（论文）开题报告题目 爬楼梯的自行轮椅车设计 专 业 名 称 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号 08031623 08031633 学 生 姓 名 黄海星 高 骏 指 导 教 师 袁 坤 填 表 日 期 2012 年 3 月 14 日一、选题的依据及意义一、选题的依据及意义：轮椅是年老体弱者以及下肢伤残者必不可少的代步工具，随着无障碍设施的增多，轮椅使用者的活动范围逐步加大，但楼梯却使轮椅受到很大限制。目前的轮椅、电动轮椅能在坡度小于 12 度平坦的路面上行驶，但遇到楼梯台阶、沟槽、坎就无法跨越。当然随着我国城市化进程的不断加快，各类无障碍设施不断出现，以及重要的公共场合都会有特殊通道以供他们使用，这是时代的潮流，是社会进步的标志，更是人类文明不断发展的结果。但由于我国无障碍设施建设的滞后，很多地方都还没有无障碍设施，使他们的日常出行与生活造成相当大的不便，鉴于楼梯、台阶是最常见的障碍，研究爬楼梯的轮椅车能给由于生理机能变化的老年人，先天或意外致残等行动不方便人士提供一种能方便自我、操作方便、使用安全的、能将代步、跨越沟、坎、台阶与楼层（楼梯）融为一体的工具。解决他们在康复前的生活、学习、工作、交流等实际困难，减少他们由于自身身体缺陷而造成的不便。二、国内外研究概况及发展趋势：二、国内外研究概况及发展趋势：1爬楼梯轮椅车的国内外现状 国外对爬楼梯的轮椅车产品较多如是德国 PERFEKTA 公司的产品。其为履带式传动，采用 12V-15Ah 的蓄电池、12V/170W 的直流电机，自重 42kg，可爬楼梯的最大坡度为 35 度。这种轮椅车除了可以单独使用外，还可以作为普通轮椅的搬运工具，直接把轮椅放在上面上下楼梯，因此作为车站、机场等处移动轮椅乘客的专用工具比较方便。而且，熟练操纵者能够自行乘坐轮椅上下楼梯。在平地能自由移动，也可折迭存放。这种轮椅的形式，采用的是履带式，是利用履带的附着力好，容易爬坡的优点设计的。但是，由于履带与楼梯的接触时，只是与楼梯的前棱接触，又由于人们对美学的要求好多楼梯的前棱作成了弧形，即使是传统的楼梯，如果经过多年的磨损，前棱也会被磨秃，这样一来，对于这种轮椅就很容易打滑，而且极不安全。为了解决楼梯打滑的问题,美国又发明了一种新型轮椅 IBoT3000 独立机动系统.从外表看上去，iBOT 与普通轮椅不大一样：它有 6 个轮子，前面一对为直径 10 厘米的实心脚轮，后面两对为直径 30 厘米的充气轮胎。iBOT 通过复杂的陀螺仪系统来保持平衡，当轮椅上分布的传感器感受到重心变化时，它们马上把这些信息传输到位于座椅下面的控制盒中。控制盒里有几个“奔腾 III”处理器和预先设计好的程序，这些程序会“命令”轮椅的机械系统进行自我调整，保持平衡。iBOT 共有 3 种运动模式，一种是正常模式，像普通轮椅一样在平地上前进，6 只轮子同时着地；如果遇到崎岖的路面、沙土地或斜坡，它就进入四轮驱动状态，靠 4 个后轮行走。第二种是直立模式，只靠一对后轮接触地面，很像中国武术中的“金鸡独立”，iBOT 可以保持这种站立姿势，也能“直立行走”。第三种是爬梯模式，两对后轮交替“爬”到上一级(或下一级)台阶上。但其价格为 29000 美元,鉴于我们国内的消费水平,还无法普遍接受如此高昂的费用。所以国内有人参照 IBOT 研发了行星轮系的爬楼梯轮椅车,最有代表性的是李荣标为骨折妻子发明能爬楼梯轮椅车。其是由 5 个小轮组成的五星轮，轮椅前方一个半米长的安全支架上还有 4 个小轮，整个椅子共有 14 个小轮。他背对着楼梯将轮椅微微倾斜，很轻松就将老伴拉了上去，五星轮上的一个小轮刚好能上一级楼梯。在爬楼过程中，因为有安全支架的支撑，轮椅能停在任何一处。其明显的缺点是不够自动化,全程操作需要旁人相助,且车体结构不够紧凑。2发展趋势连续型爬楼梯轮椅工作效率高，爬楼梯的速度较快，间歇型的爬楼梯轮椅因两套支承装置交替支承，爬楼梯的速度一般较慢，且间歇型爬楼机构和控制较复杂所以连续型是其发展趋势。其中，星型轮式爬楼梯轮椅的活动范围广，运动灵活，但是上下楼梯时平稳性不高；履带型爬楼梯轮椅的技术比较成熟，传动效率比较高，行走重心波动很小，运动非常平稳，但是运动不够灵活，对楼梯有一定的损坏，这限制了其在日常生活中的推广应用。可见若减小星型轮式爬楼梯轮椅的上下楼梯平稳性，这将是将来爬楼轮椅的主要趋势。随着当前电动车的普及，将来轮椅车也更多的是采用电动驱动，免去旁人的帮助操作者也能轻松自如的进行行走，以缓解身体不便带来的诸多困扰。可见轮椅车将是朝着电气化，智能化的方向发展着，它将在残障人士及年老人群发挥积极作用，成为他们生活中的帮手。而不仅仅是一种用途有限的代步工具。三、主三、主要研究的内容、预期目标：1 主要研究内容：轮椅的自动上下楼动作的完成，包括机械结构部分和控制部分两大部分 2 预期目标：实现轮椅自动上下楼的自动控制，和上下楼时的平稳性和安全性以及成本的大众性 四、目标、主要特色及工作进度 1 目标 通过这次对爬楼梯自行轮椅车的总体和结构的设计，学会利用查参考书和某些图表正确计算和选用零件的尺寸和一些参数，培养自己掌握一般机械设计的思路，设计方法和设计步骤。提高自己利用计算机绘制二维图纸的能力。研究重点：自动控制的实施，机械传动的完成。研究难点：如何才能使轮椅在自动上下楼个过程中，达到让使用者安全舒适而且造价可以让大众所接受 2 主要技术要求（1）自行轮椅平地行走速度不大于 15km/h;（2）自行轮椅爬楼梯速度不大于 8km/h；（3）自行轮椅安全性必须保证；（4）机械结构合理，传动效率高；（5）控制系统功耗小；（6）要求方案论证充分。3 工作进度 毕业设计（论文）工作内容机完成时间：1）外文翻译(6000 实词以上)；2.20 2.22 0。5 周2）收集有关资料，写出开题报告；2.233.2 1。5 周3）整体方案设计；3.53.30 4 周4）机械结构与控制系统方案设计；4.24.27 4 周5）机械零件设计绘图与控制电路设计；4.306.1 4 周 6）撰写论文；6.4 6.15 2 周7）答辩准备及论文答辩：6.15 7.2 2 周 五、五、参考文献【1】璞良贵，纪名刚主编.机械设计.第七版.北京:高等教育出版社，2001【2】房立新等.行星轮式爬楼梯电动轮椅P.中国专利号：CN102125488A，2011 年 7 月【3】赵树明.爬楼梯智能轮椅P.中国专利号：CN201564701U，2010 年 9 月【4】高明.微机应用系统设计M.北京航空航天大学出版社，2003 年 3 月【5】王中发.实用机械设计M.北京：北京理工大学出版社，1998 年 2 月【6】北京有色冶金设计研究院编.机械设计手册(第二卷)M.化工出版社，1993 年 1 月【7】CAO Pengbin et.Al.Structural analytical approach to coupled design in.design with axiomatic DesignJ.Chinese JOURNAL OF MECHANICAL2006，42(3):46-5爬楼梯的自行轮椅车设计(控制)摘 要：摘 要：轮椅在老年人和残疾人的生活中扮演着重要的角色，尤其是随着人口老龄化和残疾人数量增加等问题的日益严重，轮椅车将更加成为改善这一特殊人群的生活必备工具。然而，普通的手动和电动轮椅都不能够实现爬楼和翻越障碍的功能，使使用者的行动自由度受到了极大的限制。针对这个问题，本文研究了一种既可在平地使用，又能上下台阶的多功能爬楼梯轮椅，完成了系统方案设计和控制系统方案的设计。本文在充分研究目前爬楼轮椅的国内外产品及相关文献，经综合比较分析，采用了以有刷直流电机驱动的基于行星轮结构的爬楼装置，并在此基础上详细论述了轮椅车的驱动控制方案。针对本文中所使用的双电机分别驱动左右轮的方案，提出了双电机同步控制的一种解决方案：采用主从式控制结构，为解决主从式控制系统的跟踪滞后问题，采用了带速度负反馈的 PID 算法。选用 C8051FO20 作为控制器极大地简化了外围电路设计及软件编程，仿真结果表明本文所采用的控制方案具有比较好的同步效果。关键词：关键词：爬楼轮椅 行星轮 双电机同步控制 pid 算法 指导老师签名：design of Automatically stair-climbing walking wheelchair(control)Student name：Gao Jun Class:080316Supervisor:Yuan Kun Abstrac：Wheelchair play an important role in the life of the elderly and persons with disabilities,especially with the increasingly serious problem of an aging population and the increase in the number of Persons with Disabilities,the wheelchair will be more and more become an essential tool to improve the lives of this special population.However,the normal manual or electric wheelchairs are disable to have the function of climbing stairs and c