机械爬楼装置的传动系统方案研究

轨道式机械爬楼装置是在楼梯上安装轨道，使轮椅等装置沿轨道实现上下楼的运动。根据楼梯扶手的形状不同，轨道有弯轨和直轨之分，而且直轨和弯轨的轨道截面形状多种多样，与之配合的传动系统也各不相同。本文将对国内外直轨和弯轨形式爬楼梯装置的传动系统及其原理进行分析和研究。     

助力爬楼装置分析研究

对腿足式、轮组式、履带式和复合式四大类助力爬楼装置从结构、运动方式、体积、安全性和功能等方面进行详细的对比与分析,重点分析了各类助力爬楼装置的机械结构与功能。通过分析可知,每种助力爬楼装置都有其利弊:腿足式爬楼装置对楼梯适应性强,但稳定性差;轮组式爬楼装置稳定性好,但体积较大;履带式爬楼装置运动平稳,但结构笨重,对楼梯损害程度大;复合式爬楼装置将2种或2种以上的原始爬楼装置结合为一体,进行了有效的扬长避短,实现了运动过程的优化,但仍有改进空间。通过对各种助力爬楼装置的比较发现,研发一款综合性能好、能解决上述问题、保证老年人安全的创新型爬楼装置,帮助行动不便的老年人解决爬楼问题,具有较为广阔的市场前景。     

履带变构式轮履复合爬楼轮椅爬楼平稳性分析

对一种基于大轮摆动的履带变构式轮履复合爬楼轮椅的爬楼平稳性进行分析。针对均匀楼梯上的爬楼过程进行数学建模,分析在爬楼过程中爬楼轮椅和人体整体的重心相对支撑台阶沿的位置关系,得出了满足平稳性要求的参数关系式,并给出了平稳性裕度的概念和计算方法,计算出常见楼梯范围内前平稳性裕度以及后平稳性裕度的最小值。针对某一台阶突高、突低、突宽或突窄四种形式的不均匀楼梯上的爬楼过程分别进行建模分析,得出了满足非均匀楼梯爬楼最平稳的平稳性要求的参数关系式,给出了验证某一楼梯参数能否满足非均匀楼梯平稳性要求的方法。进行了样机试验,进一步验证了该爬楼轮椅在常见台阶尺寸楼梯上的平稳性和非均匀楼梯上平稳性的预判方法可行。     

箱体式楼梯清洁机器人的结构与控制系统设计

楼梯清洁对于清洁机器人而言是一项较为复杂的任务,现有的楼梯清洁机器人虽可实现基本的爬楼与清洁任务,但存在清洁范围有限、效率低等问题。针对这一现状,设计了箱体式楼梯清洁机器人的结构与控制系统。这一楼梯清洁机器人以导轨配合齿轮、齿条的方式实现上下楼梯,同时配以质心调节机构,用竖直安放的舵机与带有轮子的电机支架连接,使轮子可在原地转向。在前工作箱体前方和左右两侧装设超声测距模块,基于单片机实现楼梯清洁机器人的运动控制。所设计的箱体式楼梯清洁机器人可以自动上下楼梯,并在狭小空间内原地转向,进而快速完成楼梯清洁任务。     

轻载型电动载物爬楼机

为了解决老户型无电梯小区搬运大件物品不便的问题,设计了基于滑块机构电助力爬楼机,采用曲柄滑块机构作为助力爬楼机的主要运动机构,以24 V锂电池及减速电机作为爬楼机的动力提供和动力输出机构。通过UG软件的motion进行滑块导路倾角的优化分析,模拟出滑块在运动过程中最低点与最高点之间的距离差为17.674 cm,表明爬楼车的运动满足我国建筑楼梯模数协调标准,物理样机的实验也验证了这一点;通过ANSYS分析,表明小车爬楼运动过程中强度满足受力要求,爬楼机可在楼梯上平稳运行,爬楼过程中的安全性和可靠性将通过机械结构做保障。     

轮组式爬楼机器人的设计与实现

爬楼机器人是一种能适应多种参数楼梯及复杂障碍的移动式机器人。本设计通过轮组交替变换的方式实现机器人的爬楼功能,系统应用无线远程控制模式,采用PWM调速实现机器人的行进控制,通过步进电机驱动实现爬楼和越障功能。本文完成了对爬楼机器人的硬件系统和软件控制程序设计,并通过实物验证了设计方案的可行性和实用性。     

变形轮式爬楼越障机器人分析与设计

针对现代机器人爬越障碍物相对困难的问题,提出一种新型变形轮式爬楼越障机器人的设计方案。根据变形轮的受力进行分析,构建机器人的爬楼越障运动模型,并利用几何关系对模型进行求解。结合常见障碍物的形状尺寸(如楼梯),分析变形轮式爬楼越障机器人的综合尺寸,使机器人的变形轮可实现圆轮式和变形轮式的移动变换。最后对样机进行实验,实验结果显示该爬楼越障机器人的变形轮具有较高的机动性和较强的越障性,且可适应不同复杂程度的路况。     

上海宝钢800t无基坑不断轨钢轨塞入式轨道称重装置的实践

本文简单介绍了由我们公司为上海宝山钢铁集团公司三高炉所研制的一种800t无基坑不断轨钢轨塞入式轨道称重装置-即替代原来由日本引进的有基坑断轨式电子轨道衡。该称重装置采用了本人的专利技术和产品，钢轨塞入式测力传感器作为核心元件，取得了较好的称量应用效果。     

起重机夹轨钳装置

本专利是关于利用起重机自重来夹住轨道的夹轨钳装置,其目的是要获得小型而便宜的夹轨钳装置。 为了使起重机在工作时稳定,以及为了防止起重机被强风吹走,将其运行部分对地面牢固地固定是必要的。起重机夹轨钳,都是以机械方式夹持轨道的两侧面。而且,夹持轨道的力即夹钳力的产生,都依靠重锤、螺杆及弹簧     

无秤台连轨式轨道衡应用简介——适用于矿山与冶金企业计量用的安装改造简便的轨道计量衡

企业轨道运输停运改造安装轨道衡的工期时限非常有限,对正在使用的或使用频繁的轨道,如企业进出厂物料运输轨道,钢铁厂的铁水、钢水运送轨道等,无法进行改造、安装。一种无需对轨道基础进行重大改造,可简捷安装的直接测量式轨道称重检测装置,是企业内部轨道运输物资计量的需求,无秤台连轨式轨道衡直接测量式轨道称重检测装置(方法),放弃了原有轨道衡设计的思路,在满足现场工况的前提下,将称量轨直接安装于称重传感器上,不需土建基础,实现结构简单轻便、安装简便、维护方便的目的,可在短的时间内完成安装调试过程。缩短安装施工周期,提高生产效率。     

Does the choice of stair gait cycle affect resulting knee joint kinematics and moments?

Stair gait is a useful activity for the assessment of knee function. The aim of this study was to determine whether knee joint kinematics and moments are affected by the choice of stair gait cycle (SGC) and the step used to measure ground reaction forces (GRFs). This was investigated through motion analysis of ten non-pathological subjects as they ascended and descended a four-step staircase. The SGCs compared for ascent were, first, step 1 (measuring GRFs) to step 3 and, second, step 2 (measuring GRFs) to step 4, and vice versa for stair descent. Knee joint kinematics were not significantly influenced by the choice of SGC. For ascent, significantly larger peak adduction moments were measured for SGCs beginning on step 1 (0.30 +/- 0.08 N m/kg) than for SGCs beginning on step 2 (0.23 +/- 0.09 N m/kg). For descent, the second flexion moment peak was found to be significantly larger for SGCs ending on step 2 (1.17 +/- 0.25 N m/kg) than for SGCs ending on step 1 (0.97 +/- 0.19 N m/kg), and the first adduction moment peak was found to be significantly larger for SGCs ending on step 2 (0.28 +/- 0.15 N m/kg) than for SGCs ending on step 1 (0.21 +/- 0.18 N m/kg). This study highlights important considerations when planning stair gait measurement protocols and comparing results from studies made by other laboratories.     

中间罐车升降导向装置的改进

中间罐车在使用时发现经常会出现升降过程中升降架卡阻的情况,造成工作中断,通过对中间罐车升降导向装置的改进,优化了结构,改善了导向装置的可靠性,降低了整车重量,使用更可靠,结构更合理。     

Structure synthesis and statics analysis of a foldable stair

This paper proposes a foldable stair that can be deployed for use and folded for conservation and investigates the geometry and statics of the structure. It not only has the moving flexibility of a mechanism but also has the high stiffness and high strength of statically indeterminate structures. The primary linkage is a deployable scissor-like element which forms the staircase after expanding. This paper starts with the analysis of the geometry of planar four- and six-bar mechanisms and processes to synthesize the foldable stair and then investigates its statics. The paper further investigates redundant inner forces of every link based on the second Castigliano theorem, develops a foldable stair model, assembles and manufactures. Working experiments verify the theoretical results and the outstanding advantages over the general fixed stairs.     

一种新型相交孔加工方法的研究与实践

在变速器上盖壳体的加工中,相交横孔一直是加工的难点。根据工件相交孔的特点,设计了带前导向的阶梯钻头和特殊结构的铰刀。钻头由锥柄麻花钻改进为阶梯钻,钻头前带有的导向钻,让开偏心量,相当于在实体上先钻导引孔定位,从而减少了由于刀具受力不均,引起的孔中心偏移,提高了孔位置度。改进后的铰刀大幅度提高了使用寿命,将本来难以加工相交孔的位置度和刀具寿命控制在合理的范围内,达到了预期的目的。     

三维微细电解铣削加工的实时控制与检测

为了实现三维微细电解铣削加工过程的实时监测,建立了基于Labwindows/CVI软件平台的控制与检测系统。对该系统所采用的三维轨迹生成及控制策略,数据采集及抗干扰算法,加工时间误差补偿算法等进行了研究。首先,根据微细电解铣削加工的特点,分析了加工控制与检测系统的需求。接着,搭建了高精度的三维微细铣削加工实验硬件平台。然后,利用虚拟仪器平台建立了基于分层铣削加工方式的三维轨迹进给控制模块,并对刀具轨迹的优化进行了讨论。最后,介绍了数据采集及反馈控制模块以及实时控制的时间补偿函数。基于上述控制与检测系统,实验并成功加工出了单层尺寸为15μm×55μm×15μm的三层阶梯结构,结果表明,本系统可以满足微细电解铣削加工的高精度、快响应、稳定可靠等要求。     

阶梯攀爬机器人结构及控制方案设计

针对阶梯攀爬机器人工作过程中的楼梯攀爬及避障问题,对阶梯攀爬机器人机械结构、机器人阶梯攀爬方式、差速驱动方式下机器人运动方程进行了分析,对阶梯攀爬机器人行驶过程中障碍物检测、避障控制策略进行了研究;基于模糊控制原理,建立了阶梯攀爬机器人模糊避障规则,提出了一种基于MC9S12XS128单片机以及超声波传感器的阶梯攀爬机器人障碍物检测、避障及楼梯攀爬控制系统,并利用所研制的阶梯攀爬机器人样机进行了机器人避障、楼梯攀爬测试。测试结果表明,基于变形轮与行星轮相结合的阶梯攀爬机器人机构可以实现阶梯攀爬机器人避障及攀爬楼梯的功能,控制系统可以准确、迅速判断障碍物以及楼梯所处位置,并依据所建立模糊避障规则完成避障及楼梯攀爬任务。     

SJPI30型梯式液压升降台及其国产化

介绍了美国SKYJACK公司的SJPI系列梯式液压升降台的工作原理及机构组成 ,并根据国内生产的实际需要 ,对其进行了国产化的替代 ,经实际运行 ,效果良好     

Analysis method of climbing stairs with the rocker-bogie mechanism

An analysis method to make the rocker bogie mechanism can climb up a stair is achieved in this paper. To verify whether the rocker bogie, with certain lengths of the linkages and radii of the wheels, could climb up a target stair or not, a kinematic analysis and its posture are determined. The trace of the center of mass of the rocker bogie was considered and the situation that three wheels contact the front side of the stair is analyzed. With this two analyses, the stair climbability graph (SCG) determined with the length and the height of a stair was drawn. The SCG shows the climbable stair group for the rocker bogie with certain size. Two prototypes of rocker bogie which has different lengths of linkages were designed and tested on two different stairs. As same result of the SCG, the first prototype rocker bogie with small rocker linkage can climb up the stair (length 450 mm and height 150 mm) but cannot climb up the other stair (length 300 mm and height 175 mm). The second prototype rocker bogie with large rocker linkage can climb up both stairs.     

一种椭圆轮式轮椅爬楼梯辅助装置的设计

设计了一款椭圆轮式轮椅爬楼梯辅助装置,通过锁止轮毂与普通轮椅底架固定连接并套在其轮轴上。采用胎面装附有牙型花纹的防滑橡胶皮的椭圆轮爬楼和越障,装置使用马达作动力。同时对椭圆轮的特性和椭圆轮在台阶上的运动轨迹做了相应的说明。经过性能分析,设计的轮椅爬楼梯辅助装置满足功能要求,并具有爬楼梯安全稳定、操作简单、方便控制等特点。