基本信息
- 項目名稱：
- 多功能水平載人椅
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 在我國，傷殘人口眾多，并且隨著逐步進入老齡化高峰期，老年人口也將越來越多，他們的行走，上下樓梯，甚至站立都需要在他人的幫助下完成，這無疑會給當今高節(jié)奏的社會帶來很大負擔。 正是在此情況下，我們研究了現(xiàn)階段智能輪椅的技術(shù)缺陷，并且在安全性、舒適性、廉價性方面做了有效嘗試，提出設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，上下樓梯平穩(wěn)，可以輔助站立，并且能夠在上下樓梯的過程中，始終保持座椅水平的多功能水平載人椅。
- 詳細介紹：
- 在我國，傷殘人口數(shù)目眾多，并且隨著我國逐步進入人口老齡化高峰期，老年人口的數(shù)量也將越來越龐大，他們的行走，上下樓梯，甚至站立都需要在他人的幫助下完成，這無疑會給當今高節(jié)奏的社會帶來很大負擔。 這就讓我們想到，他們的主要代步工具——輪椅，還存在著很大的局限性。平房被樓房所代替，眾多的老年人及殘疾人上下樓遇到了很大的困難。 正是在此情況下，我們研究了現(xiàn)階段智能輪椅的技術(shù)缺陷，并且在安全性、舒適性、廉價性方面做了有效嘗試，提出了設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，上下樓梯平穩(wěn)，可以幫助站立，并且能夠在上下樓梯的過程中，始終保持座椅水平的多功能水平載人椅。在研究過程中，我們采用三維數(shù)字化設(shè)計軟件UG對其進行建模和裝配，利用機械分析軟件ADAMS對其進行運動學及動力學分析，研究了輪椅在各種運動狀況下的角加速度對使用者舒適度的影響及線性推桿在各姿態(tài)下的受力狀況，并利用ADAMS提供的優(yōu)化功能對其分別進行了運動學和動力學分析，對機構(gòu)進行優(yōu)化；以角加速度最大值的最小化作為優(yōu)化目標函數(shù)進行運動學優(yōu)化，以線性推桿受力的最大值最小化作為動力學優(yōu)化目標函數(shù)，得到滿足設(shè)計要求的機構(gòu)最佳參數(shù)最終,設(shè)計滿足使用要求的多功能水平載人椅。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 發(fā)明目的： 針對當今社會傷殘人士和老年人口眾多，而城市化進程的加快，越來越多的平房被樓房代替，他們在行走、站立、上下樓梯時，遇到了很大的不便，我們正是立足于社會需要，響應(yīng)“十二五”規(guī)劃的要求，關(guān)愛老年人和殘疾人等弱勢群體。 基本思路： （1）通過線性推桿與電子傳感器的配合，使得水平載人椅在上下樓梯過程中始終維持水平。 （2） 通過平行四邊形結(jié)構(gòu)與線性推桿的組合，可在一定的角度范圍內(nèi)輔助使用者站立。 創(chuàng)新點： （3）采用履帶輪加輪子的組合方式，在平地行進時，采用輪子；在上下樓梯的時候，采用履帶輪的方式。 創(chuàng)新點： （1）基于五桿機構(gòu)的可自動維持水平的載人椅。 （2）利用履帶輪機構(gòu)作為行進裝置使載人椅上下樓梯。 （3）可實現(xiàn)自動上下樓梯與輔助站立的多功能水平載人椅。
科學性、先進性
- 科學性 （1） 運用UG，對項目方案進行了建模，并在建模的基礎(chǔ)上，進行了修改項目后期，又運用UG對水平載人椅進行了動畫演示。 （2） 運動ADAMS軟件，進行了力分析，運動分析，動力分析，理論分析和計算，并對其進行運動學及動力學分析及優(yōu)化，以角加速度最大值的最小化作為優(yōu)化目標函數(shù)進行運動學優(yōu)化，以線性推桿受力的最大值最小化作為動力學優(yōu)化目標函數(shù)，得到滿足設(shè)計要求的最佳機構(gòu)參數(shù)，并最終制造樣機。 先進性 （1）在確認研究項目的時候，我們通過了教育部查新工作站（Z14），在國內(nèi)外公開發(fā)表的文獻中檢索，查新報告中摘要：未見與該委托查新課題類似的基于五桿機構(gòu)的可自動維持水平的，采用輪子加履帶輪（左右各兩個，共四個獨立的履帶輪）的組合形式（在平地行走使用輪子，上下樓梯時，使用履帶輪），能夠?qū)崿F(xiàn)地面行走、上下樓梯、輔助站立的多功能水平載人椅的研究。 （2） 作品立足于社會需要，響應(yīng)“十二五”規(guī)劃的要求，關(guān)愛老年人和殘疾人等弱勢群體，具有廣泛的社會意義。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 加工制作調(diào)試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利
作品可展示的形式
- 圖片
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 優(yōu)勢：較國內(nèi)外現(xiàn)有載人椅，在實現(xiàn)相同功能時，價格較為低廉；能夠自動維持水平，安全性高；能夠?qū)崿F(xiàn)輔助站立和上下樓梯功能的一體化； 使用范圍：傷殘人士及腿腳不便的老年人口； 市場前景：作品立足于社會需要，響應(yīng)“十二五”規(guī)劃的要求，關(guān)愛老年人和殘疾人等弱勢群體，具有廣泛的社會意義；同時，隨著傷殘人口和老年人口數(shù)量的增加，以及城市化進程的加快，幫助他們行走、站立、上下樓梯成了很大的困難，該作品能夠?qū)崿F(xiàn)這三種功能一體化，減輕了年青人的負擔。 經(jīng)濟效益預(yù)測：功能齊全，受益群體廣泛，有良好的市場前景。
同類課題研究水平概述
- 1. 變形履帶輪椅機器人的張緊力最優(yōu)估計和越障能力分析 2. 基于人機工程學的爬樓梯輪椅的設(shè)計 3 一種平地、樓梯兩用助行裝置的建模與設(shè)計 4 Stair-climbing wheelchair, has connection end installed with pulling spring, pedrail installed between upper and lower chain wheels, and lower movable supporting rod installed with lower fixed shaft 5 Barrier-free automatic track wheelchair for use by patients, has two suites of independent walking mechanism located at two sides of chassis, motor powered by accumulator, and supporting wheel provided at back end of buffering bracket 文獻1針對一種新型變形履帶機構(gòu)的輪椅機器人，采用模糊決策算法，提出了一種動態(tài)確定履帶張緊力大小的最優(yōu)估計算法，結(jié)合張緊力最優(yōu)估計算法結(jié)果對輪椅機器人上樓梯起始階段進行了靜力學建模和仿真。 文獻2針對輪椅在宜人性和適用性方面存在的問題，應(yīng)用人機工程學理論設(shè)計了能爬樓梯的多功能輪椅。多功能輪椅的關(guān)鍵部件中主要以機架、座椅、靠背、坐墊的設(shè)計來考慮人機工程學在機械設(shè)計中的應(yīng)用，采用了SolidWorks軟件進行三維實體造型。 文獻3給出了一種平地、樓梯兩用助行裝置方案，并以虛擬樣機這一重要機械建模技術(shù)為依托，完成了裝置的虛擬樣機建模、運動學分析以及機電控制系統(tǒng)的聯(lián)合仿真。采用連桿、車輪混合式爬樓機構(gòu)，上下樓梯時車體始終水平，乘坐者面向行進方向。平地行駛采用后輪驅(qū)動，爬樓機構(gòu)負責裝置攀爬越障，連桿機構(gòu)負責調(diào)整車體姿態(tài)。 文獻4設(shè)計了一種星形爬樓梯輪椅，上、下軸及鏈輪由導桿及履帶連接。 文獻5設(shè)計了一種擁有兩個獨立行走機構(gòu)的爬樓輪椅，由一個緩沖裝置，一個傾斜裝置，一個放在底盤的起重裝置組成。
