WT轮椅机器人攀爬楼梯过程动力学建模与控制

分析出WT轮椅机器人与楼梯环境相互作用的特点,归纳出攀爬过程中轮椅机器人可能出现的模式和确定所处模式的判据。针对WT轮椅机器人较复杂且带有完整约束的混联机构,提出了具有对称的独立广义坐标和对称的完整约束的机构化简定理和一种设计完整或非完整机器人系统控制律的思路,给出了WT轮椅机器人在攀爬楼梯过程中各模式下的Lagrange动力学方程以及保持轮椅座椅水平的各关节广义坐标的规划轨迹,并结合计算力矩法设计出WT轮椅机器人的主动张紧力控制,即在对各关节变量参考输入曲线跟踪的同时,实现了对完整约束的约束反力参考输入曲线的跟踪。最后应用Matlab中的STATEFLOW模块对WT轮椅机器人攀爬楼梯过程的动力学模型和控制律进行仿真,并通过样机试验验证其有效性。     

轮椅床的结构设计

通过考虑轮椅使用人群的要求,对前脚板和背板结构的研究,最终决定在前脚板使用齿条机构,背板使用曲柄滑块机构,从而达到轮椅与床之间的转换。通过设计一系列的机械机构,能使用较小的人力将其转换成机械动力,从而完成轮椅到床,床到轮椅的转变,减少轮椅使用人群在轮椅与床之间转变而带来的麻烦,真正实现了轮椅床的作用。     

一种新型复合式可爬梯轮椅结构设计与分析

为了解决老年人和残疾者上下楼梯困难,设计了一种新型的行星轮-履带复合式可爬梯轮椅结构。采用行星轮-履带复合机构实现爬梯越障的功能,轮椅驱动采用1个电机,星轮采用链传动实现爬梯、平地行驶。该结构结合履带装置,可有效减轻星轮式轮椅振动且提高了传统轮椅的越障能力。在对比现有爬梯轮椅机构特点的基础上,介绍一种星轮-履带结合的新型轮椅机器人的机构方案,并分析轮椅的工作原理,建立数学模型进行爬梯过程运动学与动力学分析。结果表明,轮椅可以安全爬越大部分楼梯。轮椅的结构设计合理,实现爬梯和平地移动功能的结合。     

可折叠手推轮椅的三维结构设计与有限元分析

论文针对部分残障人员对手推轮椅的功能需要,并按照人机工程学的基本原则与要求,完成了可折叠手推轮椅的原理分析、相关计算、三维实体结构设计,以及基于ANSYS Workbench软件的有限元分析。分析与研究表明该轮椅的材料选用和结构设计均符合可折叠手推轮椅的使用要求,设计与分析结果可以为可折叠手推轮椅的结构设计及其工业化生产提供理论依据。     

自动爬楼梯轮椅的虚拟设计与运动仿真

由于各种灾难和疾病造成的残障人士逐年增加,对轮椅的需求量居高不下。但普通轮椅不能上下楼梯,为解决残疾人士上下楼梯的困扰,设计了一款自动爬楼梯轮椅。在Pro/E环境中实现了轮椅的虚拟设计,并进行虚拟装配及运动仿真,分析了上下楼梯装置的设计原理以及机构运动过程中的位移、速度和加速度情况。为自动爬楼梯轮椅的开发设计提供参考。     

一种多功能智能轮椅结构设计与仿真分析

针对需要特殊护理人群的市场需求,设计了一种基于人机工程学的多功能智能轮椅。通过市场调研和社会调查,确定智能轮椅应具有行走功能、对接功能、升降功能和其他辅助功能,并设计了对应的执行机构。基于CATIA软件建立了轮椅的三维模型,利用ADAMS软件对智能轮椅的对接功能模块进行运动分析,判断了机构的可行性。通过ANSYS软件对智能轮椅的关键零部件以及对接功能模块进行了静力学分析,满足刚度和强度条件。试制的实物样机测试表明,轮椅的各项功能均已实现,其最大行驶速度、前伸速度、爬坡角度、承载能力等指标均符合国家标准,并满足人机工程学。     

轮椅人机系统设计与分析

通过对轮椅各部分的阐述,提出了目前轮椅设计的不合理性,并从轮椅结构及人体尺寸2方面进行了人机工程分析。结合中国成年人．^坐姿标准尺寸,从人体测量学角度,进行了轮椅尺寸的设计,并按照功能修正的方法,设定了轮椅的主要设计尺寸,绘出了标准尺寸的轮椅视图。根据残疾人、老年人对其舒适的需求,以靠背、坐垫、脚踏、手推柄为例进行了一系列的舒适性设计。     

基于感性意向的电动轮椅造型设计

为使电动轮椅造型设计更加人性化,更符合老年、残疾人用户的心理需求和造型审美,以感性工学理论为基础,运用因子分析法筛选感性意象词汇,并提取设计要素;运用SD法进行调研,获取感性意象与设计要素的关系,应用数量化理论Ⅰ类方法构建电动轮椅感性意象与设计要素之间的关系模型,为电动轮椅造型设计研究提供参考。     

一种星轮式爬楼梯电动轮椅设计

设计了一款三星轮式爬楼梯电动轮椅,其中一个星轮为轮毂电机。采用三星轮机构实现爬楼越障,采用轮毂电机驱动轮椅平地行驶,实现了爬楼功能和电动轮椅功能的有机结合。爬升装置是爬楼梯轮椅的关键,在深入研究爬楼梯轮椅工作机理基础上,充分考虑爬楼梯轮椅爬升装置的结构和尺寸以及爬升功率、安全性等要求,在对爬升装置设计的同时还对轮椅行走环节进行了设计。经过性能分析,设计的爬楼梯轮椅达到了功能要求,并具有乘坐安全、爬楼梯稳定、控制容易以及操作简单等特点。     

基于人机交互的多功能康复式轮椅设计

为解决目前市场上大多数轮椅产品功能单一,人机交互差等问题,依据人机工程学原理,综合应用交互设计的方法,设计了一种集合越障、自动避障、站立变形、辅助康复治疗等功能于一身,来满足特殊人群需要的多功能康复式轮椅。试验结果表明,该轮椅和同类产品相比,人机交互强,对提高残障患者的生活质量有极大意义。     

老年智能轮椅设计研究

根据老年人的生理与心理特征,归纳了老年智能轮椅设计中的功能性、易用性、情感化、安全性及模块化等原则,并提出了设计原则的综合评价方法;对智能轮椅实现智能化的各种关键技术进行了阐述;对老年人专用智能轮椅的功能、外观及人机界面进行了创新设计,给出了设计方案,为相关产品设计提供借鉴。     

可上下楼梯轮椅机器人的现状研究概述

按照地面移动机构的形式对可上下楼梯的轮椅机器人进行分类,可以将目前所出现的轮椅机器人分为轮式、腿式、履带式以及复合形式的轮椅机器人。分析了各种形式轮椅机器人上下楼梯时的越障性能和特点,通过对比得到各类型轮椅机器人的优缺点,最后给出了设计轮椅机器人时需要考虑的要素和设计方向。     

基于物联网的电动轮椅控制系统研究

基于物联网技术,实现了电动轮椅控制系统的联网化设计。将压力传感器、电流传感器等传感器整合应用,并借助微处理器ESP8266和直流电机驱动板等,实现了电动轮椅远程提供用户信息、用户远程控制和监控轮椅的目的。使用达南美克控制器作为基本控制器,开发物联网控制器(IoT控制器)以实现电动轮椅的联网功能,两组控制器可以相互独立工作。用户通过IoT控制器能够监控轮椅的运行状态、使用者的乘坐状态和远程控制轮椅。测试结果表明,该控制系统运行稳定,符合研究目的。     

基于人机工程学的爬楼梯轮椅的设计

针对轮椅在宜人性和适用性方面存在的问题,应用人机工程学理论设计了能爬楼梯的多功能轮椅。多功能轮椅的关键部件中主要以机架、座椅、靠背、坐垫的设计来考虑人机工程学在机械设计中的应用,采用了SolidWorks软件进行三维实体造型。简述人机工程学与轮椅舒适性的密切关系,以及轮椅舒适性设计的主要相关参。通过对主要部件的模型进行反复的分析论证,最后证实了该多功能轮椅工作的正确性和可靠性。     

多功能自助轮椅设计的研究

本文主要设计方便残疾人士的一种多功能自助轮椅。并对轮椅座椅机构部分、转向机构部分、驱动机构部分、座椅升降机构部分、控制机构部分和滚轮机构部分等结构进行设计,实现自动行走、自动上下楼梯、自动升降轮椅、遥控自助轮椅和自动转向等功能,大大的提高了残疾人士的生活质量,也有效的解放了劳动力。     

半共享式爬楼轮椅结构设计与分析

针对老龄化现象的不断加剧和肢体残疾率的不断升高,通过参考共享单车的设计灵感,创新性地提出了一种半共享式的爬楼轮椅.采用模块化的设计方式,将爬楼轮椅分为折叠体和爬楼体两部分分别进行设计,对爬楼轮椅的传动系统和运动系统进行了研究.通过Adams建立动力学仿真模型,验证了爬楼轮椅的可行性.     

基于人机工程学的网球轮椅设计

针对网球轮椅在宜人性方面存在的问题，应用人机工程学理论设计网球轮椅，从网球轮椅的座椅系统、驱动系统和乘坐舒适性等方面进行设计。采用了PRO／E软件进行三维实体造型，并利用I-DEAS软件对网球轮椅进行了静态强度分析，设计出了操作方便、安全，舒适的网球轮椅。     

可直立行走的电动助步轮椅的步态分析

现代社会的老年人和下肢残疾人日益增多,由于他们行动不便,他们的生活受到了很大的影响.提出了一种新型的代步工具:助步轮椅,不仅能够起到轮椅的作用,还可以站立起来直立行走,帮助使用者跨越障碍或者上下楼梯等.根据助步轮椅的设计要求,分析了助步轮椅的运动模型和力学模型.在数学模型的基础上,设计了助步轮椅的静态行走步态,并分析了这种静态步态的运动稳定性,最后计算了助步轮椅各个关节所需要的运动参数,为以后的机械结构设计、驱动系统设计和控制系统设计做好了准备.     

具有爬梯功能的新型电动轮椅

针对老年人及残障人士上下楼梯困难的问题,设计了具有爬梯功能的新型电动轮椅.介绍了这一电动轮椅的机械结构,对这一电动轮椅进行了有限元分析,并进行了履带与楼梯的接触过程分析.通过样机测试,确认这一电动轮椅具备爬梯功能.     

高效自动爬梯轮椅的研究与设计

设计了一款新型自动爬楼梯轮椅,对这种新型自动爬梯轮椅的爬楼时间提供了一种计算方法,为提高该款仿人脚形爬梯轮椅的工作效率,通过简化力学模型,分析了这种新型爬楼梯轮椅的运动过程并计算了爬梯时间。同时利用了UG建立三维模型并使用MATLAB进行数据分析,找到了影响爬梯效率的三个因素,运用机械效率研究分析方法,改变了机械脚及电机的参数,实现了提升轮椅爬楼效率的目的,使轮椅爬一级台阶的时间缩短至6.234s,新型自动爬梯轮椅具有广阔的市场前景。