电动载物爬楼机的开发设计

介绍了电动载物爬楼机的结构设计,该电动载物爬楼机可以轻松地帮助操作人员将货物、设备安全、快捷地运送上下楼。极大地提高了搬运效率并节省人力成本,降低对重体力劳动者的身体伤害。     

变电站技改工程中沉重物品省力安全上下楼运输及沉重设备入屏安装解决方案研究

根据现有条件,对变电站重物上下楼运输及沉重设备入屏安装困难的问题进行了深入的原因分析,并研制"一种多功能载重升降越障运输车"与市面上的载重电动爬楼机配合,彻底解决了变电站重物运输和安装困难问题。     

国内外轨道式机械爬楼装置的研究现状

对于老年人和行动不便的人来说，室内、室外的各种楼梯已经成为了他们参与社会生活的障碍。针对这一现状，产生了许多爬楼装置。其中轨道式机械爬楼装置是在楼梯上安装轨道，使装置沿轨道实现上下楼的运动。这一形式在国外应用很广。根据楼梯形状的不同，轨道有弯轨和直轨之分。导轨形状多样，与之配合的驱动导引机构也各具特色。这里介绍部分轨道式机械爬楼装置的特点、发展现状及其应用。     

一种新型自动上下楼轮椅的力学分析

一种新型可自动上下楼梯的轮椅既适应平地行走,又能在无人陪同的情况下搭载使用者自动上下楼梯,极大地方便了老年人和腿脚不便人士的日常生活。新型轮椅在投入生产前必须要进行严格的测试分析,首先要满足轮椅上下楼梯的功能,对其平地行走和上下楼过程进行力学计算和动力分析,为其动力系统的选定提供数据支撑;同时也要保障人员在使用过程中的安全性,故要对其结构进行强度和刚度的校核并针对上下楼过程开展运动分析,以验证其安全性能。     

基于SMC的爬楼轮椅调速系统控制技术研究

随着老龄化社会的到来,具有爬楼功能的轮椅能够帮助老年人方便地上下楼,因此对作为爬楼轮椅的核心部件无刷直流电机的调速控制显得至关重要。现针对调速系统采用传统控制策略效果不佳的问题,建立了调速系统的数学模型,得出了电枢电压和速度之间的函数关系,给出了利用滑模控制(SMC)设计电机调速控制器的方法,并且与传统的PID控制进行了对比分析。仿真结果表明:在以无刷直流电机为核心的爬楼轮椅调速系统中,滑模控制比经典的PID控制响应速度更快、超调量更小、鲁棒性更强。     

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。     

智能爬楼轮椅的结构设计与仿真分析

针对我国目前生产的轮椅爬越能力不强的难题,研究并设计一种适用于行动能力有缺陷的老年人和残疾人等人群的新型智能爬楼轮椅。首先,对智能爬楼轮椅的运动过程进行分析,并确定了设计方案包括动力驱动机构、行驶机构、行驶机构伸展装置、座椅调平机构等。其次,阐述了整体机构及工作原理,并用SolidWorks软件对智能爬楼轮椅进行三维建模。再次,对动力驱动机构和行驶机构等关键部分进行了理论测算,并通过Simulation、Motion模块进行静力学应力、位移特性和运动特性的仿真分析。最后,对智能爬楼轮椅的控制系统进行设计和简单分析。本智能爬楼轮椅具有爬楼能力强、自动调平等特点,可以克服现实生活中爬楼难的问题,可在医疗器械、助老领域推广应用。     

基于曲柄摇杆机构的多足爬楼机器人设计

设计参照人形机器人的机械腿,前面采用三角轮增加整体稳定性,后面采用曲柄摇杆机构实现膝盖的功能,简化整体结构,降低生产成本。为保证爬楼过程的安全,采用单电机驱动,通过齿轮啮合传递动力,3组6条腿交替运动使载货机平稳爬行。由于三角轮与万向轮在底部,使得载货机在不使用时可以直立并移动,大大节省了占用空间。选用蜗轮蜗杆减速器实现电机正反转上下楼与停机自锁,通过各种独特的机构设计可提高设备的安全性,适用于平地和楼梯间。     

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。     

一种电动载物爬楼梯小车的设计

设计了一种以行星轮机构为关键装置的具备半自动爬楼与路行两种功能的载物小车,并对载物小车的爬楼梯机构、动力传递及结构链接进行了设计分析。     

爬楼及平地双平稳行驶车轮的设计与运用

介绍了一种爬楼及平地双平稳行驶车轮的设计。首先选择爬楼的楼梯尺寸计算出相应爬楼阿基米德螺线,然后采用圆弧曲线逼近阿基米德螺线,并将圆弧组成的圆轮转换成类阿基米德螺线叶轮,从而实现车轮在爬楼及平地的双平稳行驶。采用Inventor软件进行了结构设计与运动仿真。     

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。     

一种轮履组合式爬楼轮椅的设计

设计了一种可以爬楼越障、跨越沟壑的轮履组合式爬楼轮椅。轮椅由机械系统和驱动控制系统组成,机械系统主要包括轮履组合式行走机构、姿态变换与动力切换机构、复合动力箱、座椅、座椅平衡调节机构等。行走性能分析表明,轮椅具有良好的机动性和通过性,可攀爬33b斜度楼梯,跨越245mm垂直高度障碍和430 mm宽度沟壑。     

一种新型的可爬楼梯轮椅结构设计及运动分析

在研究现有爬楼轮椅重心起伏较大、乘坐不舒服的基础上,提出了一种集平地行走与爬楼梯功能于一体的多功能助行轮椅设计方案。该轮椅的倾斜支架与地面的夹角为30°,依靠辅助者可以把座椅翻转到倾斜支架上,保持使用者上下楼梯时始终处于水平位置;设计了一种切换机构,通过切换机构放下和收起履带底盘,依靠履带底盘实现爬楼功能;运用ADAMS软件对切换机构进行仿真分析,结果验证了机构设计的合理性。为样机的制作提供理论依据。     

行星轮式爬楼机构的尺寸优化设计与分析

针对目前已有的行星轮式爬楼小车的爬楼机构没有统一设计标准的问题,对四轮式行星轮爬楼机构进行尺寸优化设计,将标准要求几何化、参数化。基于欧几里得几何学,确定了行星轮爬楼机构的外形尺寸与轮胎尺寸。通过使用AutoCAD中的几何约束进行了尺寸校核,通过SolidWorks进行了运动仿真。研究了优化设计后的爬楼机构在不同尺寸楼梯下的重心起伏。研究结果表明,经过优化设计后的四轮组行星轮式爬楼小车的通过性强,可以满足所有符合标准设计的楼梯。小车的整体体积合适,重心起伏小,安全性高。     

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。     

被动行星爬楼移动平台机构设计及分析

提出一种用于爬楼越障的移动平台,对移动平台的具体结构及爬楼越障能力进行分析。移动平台由4组相同行星轮机构组成。平地行走时,移动平台行星机构在重力作用下平顺行走;爬楼时,行星机构被动抬起从而实现爬楼功能。通过简化力学模型分析移动平台车轮半径与垂直越障高度之间的关系,并用动力学仿真软件Adams对理论分析结果进行对比分析,验证分析结果。通过爬楼实验实际检验了其爬楼能力。     

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。     

一种新型轮椅脚踏板机构设计分析

爬楼轮椅的出现解决了普通轮椅的跨越沟壑和台阶的难题,但由于大多数爬楼轮椅采用背对楼梯的方式,与平时的面对行走方式相反,进而限制了乘坐者的视野,增加了轮椅操作的复杂性,降低了安全性,为了克服爬楼轮椅的这一缺陷,对一种基于变胞原理的轮椅脚踏板机构进行了研究设计。利用自由度和拓扑关系的变化引起的结构变化,通过运动学分析,受力分析,动力学分析,MATLAB软件仿真,UG、Adams联合仿真对其分析,并对其进行尺寸设计,仿真优化,以此提高爬楼轮椅的各项性能。     

基于模糊PID的爬楼轮椅调速系统控制技术研究

目前社会老龄化的趋势日益严重,爬楼轮椅可以帮助广大老年人方便地出行,因此研究爬楼轮椅调速系统控制技术很有意义。爬楼轮椅驱动装置的核心为无刷直流电机,对爬楼轮椅调速系统的研究实质上就是对无刷直流电机调速系统的研究。现针对传统控制策略调速效果不佳的问题,建立了电机调速控制系统的数学模型,在此基础上设计了基于模糊PID的电机调速控制系统,并与传统PID控制进行了对比。仿真结果表明:在以无刷直流电机为驱动装置核心的爬楼轮椅调速系统中,模糊PID控制比传统PID控制响应速度更快、超调量更小、鲁棒性更强。