行星輪式爬樓梯輪椅結構設計文獻綜述隨著社會的不斷發展，樓梯的出現是人類建筑史上一個重要的成就，它不僅縮小了房屋的建筑面積、利用了有限的生存空間，而且為進出高層建筑物提供了方便的通道。然而樓梯在發揮優勢的同時，它也對老年人、肢體殘障人士出行帶來了很多不便，對他們的行動造成了障礙，影響了他們與外界的溝通和交流。這個問題隨著老年人和殘疾人數量的增多顯得日益突出。在當下，老年人和殘疾人比例的顯著增加給經濟、社會的發展都帶來了很大的影響，醫療護理、社會服務等各方面需求的壓力也越來越大。為關心老年人、殘疾人的生活，改善他們的生活質量，減輕醫療護理事業的壓力，各式各樣的助老、助殘運動裝置也應運而生。目前，大多數年老體弱者及肢體傷殘者都選擇輪椅作為他們的代步工具，尤其是隨著無障礙設施的增多，輪椅的使用范圍越來越廣。輪椅也由手動輪椅、電動輪椅趨向智能輪椅的方向發展，但是它們一般僅適合在平地上使用，很少有具備爬樓和翻越路障的能力，樓梯和路障使輪椅的使用受到了很大的限制，而國內城市以多層公寓式樓房居多，尤其是在中小城市中，電梯的使用還沒有普及到所有的居民住宅，這也給輪椅用戶造成不便。國內外對輪椅的研究結果有很多，但尚沒有體積小巧、操作簡單、價格低廉，適用于居民樓梯和廣大殘疾人及老年人的爬樓梯輪椅。盡管IBOT4000這種多功能高智能的輪椅是發展方向，我國“863”等國家計劃也支持一些單位研發了具有視覺、聲音及語音控制等功能的智能輪椅，但是從我國經濟發展水平和需求人群的經濟條件來看，研究一種價格適宜、小巧輕便的多功能爬樓梯裝置才具有重大的意義和實用價值。我到學校圖書館網站的中國知網搜索了行星輪式爬樓輪椅結構設計的相關文獻，搜索關鍵詞行星輪式爬樓輪椅，顯示未找到相關結果。我又搜索了關鍵詞爬樓輪椅，相關結果文獻有245篇，其中行星輪式的文獻有83篇，與我結構設計所需相關的文獻大概有46篇。正文：王麗娟.《行星滾輪轉換步行式驅動爬樓梯輪椅設計》主要講的是通過對各類爬樓梯裝置的優缺點分析研究，將爬樓功能與普通輪椅相結合，設計了一種行星滾輪轉換步行式驅動爬樓梯輪椅裝置。本文重點研究了行星滾輪轉換步行式驅動爬樓梯裝置機械系統的運動步態、穩定性以及對其關鍵機械結構進行了優化設計。戴本圣.《多功能行星輪式爬樓梯輪椅的設計與研究》本文采用模塊化設計思想，以四輪驅動的行星輪式攀爬樓梯機構作為爬樓梯輪椅的設計出發點，設計了地面行走機構、原地轉向機構、重心調節機構和座椅調平機構，設計了一款結構簡單、操控方便、價格低廉的多功能行星輪式爬樓梯輪椅。金強,吳昌林,劉香香.《行星輪式爬樓梯輪椅的應用研究》：本文采用系統分析發分析“半控”行星輪和星輪行星輪轉換式登樓輪的越障爬樓梯機制，比較分析兩者在應用方面的優劣勢，并對提出的新的“全控”行星輪通過ADAMS軟件進行運動學仿真。吳昌林,金強,趙青.《行星輪式爬樓梯輪椅的越障能力分析》:為了確定行星輪式爬樓梯輪椅的越障能力,通過簡化力學模型,分析了“半控”行星輪越過垂直障礙的高度和行星輪結構參數等各關系,并重點分析了“半控”行星輪在遇到高于其可以越過的垂直障礙后的越障能力與行星輪傳動比的關系，從而得出“半控”行星輪可以越過的最大垂直障礙高度。馬永為.《基于行星輪系的爬樓梯輪椅研究》本文主要講了一種人工輔助上下樓梯的機構，該機構采用行星輪系機構。在平地上行走時，由主電機驅動，4個車輪均著地，具有四輪驅動特點。通過控制兩側車輪的轉速可以實現轉彎。爬樓梯時，由另一對電機驅動行星搖臂轉動，兩對驅動輪交替著地，從而實現上下樓梯。張林.《基于TRIZ理論爬樓輪椅的創新設計》本文釆用發明問題的解決理論—TRIZ理論對爬樓輪椅的關鍵機構進行創新分析，通過發明創造原理的提示并結合現存的相關知識得出具體的解決方案和創新點，然后對新型的爬樓輪椅進行理論設計與計算，求解出爬樓輪椅的結構尺寸；最后應用Inventor對輪椅各個零部件進行三維建模及裝配，并對爬樓輪椅的關鍵機構進行強度校核及動態仿真，確保了爬樓輪椅的各個部件的力學性能能夠滿足強度的要求，并證實了該設計方案可行性。李霞,宋海堂.《基于人機工程學的爬樓梯輪椅的設計》本文主要講了針對輪椅在宜人性和適用性方面存在的問題，應用人機工程學理論設計了能爬樓梯的多功能輪椅。多功能輪椅的關鍵部件中主要以機架、座椅、靠背、坐墊的設計來考慮人機工程學在機械設計中的應用，采用了SolidWorks軟件進行三維實體造型。簡述人機工程學與輪椅舒適性的密切關系，以及輪椅舒適性設計的主要相關參數。范星光.《爬樓輪椅的總體設計及關鍵問題研究》本文采用綜合評分法對現有爬樓機構的工作原理及各種不同機構的優缺點進行分析，確定了以三輪系輪式機構作為爬樓機構；分析了輪椅爬樓梯和翻轉樓梯的過程及原理，對動力系統進行了設計；完成了傳動部分的設計計算；按照樓梯的國家標準，對執行系統的車輪和輪架，進行了分析和參數的設計；對輪椅的骨架進行了外形參數的設計。王占禮,郭化超,陳延偉.《爬樓梯輪椅發展及關鍵技術的研究》本文主要介紹了國內外爬樓梯輪椅的研究進展，從機械結構設計和控制系統設計兩方面論述了制約其面向實用推廣的關鍵技術問題，并對其未來的發展趨勢進行了展望。趙德超.《曲柄星輪式爬樓梯輪椅的研究》本文主要介紹了一種由他人輔助，使用曲柄星輪機構作為爬升裝置的電動爬樓梯輪椅機構。在平地上行走時，由輪毅電機驅動作為普通的電動輪椅使用，通過電動輪椅控制器控制兩個輪毅電機實現差速運動進而實現小轉彎半徑轉彎。爬樓梯時，處于后面的支撐萬向輪在電動推桿的作用下收起，爬升電機通過諧波減速器將動力傳遞到曲柄星輪，兩個星輪交替運動，從而實現上下樓梯。吳穎.《一種平地—樓梯兩用助行裝置設計與控制系統的研究》課題將實現目標定為半自動結構，首先根據其功能原理進行功率、轉矩的計算，選擇合適的電動機和電池，完成了助行裝置的車體布局根據助行裝置的動力傳動要求完成了助行裝置的機械結構設計，搭建了爬樓梯機構的傳動機械實物模型對助行裝置在上樓梯時的重心波動曲線進行了分析，驗證了方案的可行性。李占賢,鞏喜然.《一種爬樓梯輪椅的運動分析》本文主要介紹了一種新型的兼具有擔架功能的爬樓梯輪椅。簡述了輪椅的結構，對該機構進行運動學建模，并對爬樓梯過程的腿部進行了運動分析。經建模分析驗證了其機構的正確性及合理性。蘇和平,王人成.《一種雙聯星形輪機構電動爬樓梯輪椅的設計》：本文講述了一種采用雙聯星形輪機構爬樓梯。在平地上行走時，星形輪由一對電動輪轂驅動運動；爬樓梯時，由專用電動機，通過一個行星輪系驅動一對雙聯星形輪交替運動，完成攀爬樓梯動作。孟祥雨.《一種星輪式爬樓梯電動輪椅設計與研究》本文提出了一種星輪式爬升機構與電動輪椅相結合的原理方案，并采用CAD、CAE等先進設計方法，完成了爬樓梯電動輪椅的結構設計、動力學仿真與靜力學分析。李育文,位健康,王紅衛,張金,楊改云.《一種新型的可爬樓梯輪椅結構設計及運動分析》本文在研究現有爬樓輪椅重心起伏較大、乘坐不舒服的基礎上，提出了一種集平地行走與爬樓梯功能于一體的多功能助行輪椅設計方案。該輪椅的傾斜支架與地面的夾角為30°，依靠輔助者可以把座椅翻轉到傾斜支架上，保持使用者上下樓梯時始終處于水平位置；設計了一種切換機構，通過切換機構放下和收起履帶底盤，依靠履帶底盤實現爬樓功能；運用ADAMS軟件對切換機構進行仿真分析，結果驗證了機構設計的合理性。為樣機的制作提供理論依據。根據以上文獻，首先對輪椅這個不可缺少的代步工具有了簡單的背景介紹，然后對研究兩輪式爬樓梯電動輪椅的重要意義有了說明，并且根據爬樓梯輪椅的發展現狀和趨勢分析了各類爬樓梯輪椅的優缺點。履帶式爬樓梯裝置對樓梯損壞太大，且體積大、質量重，不適于家居使用；步行式爬樓梯裝置不僅體積龐大，缺乏靈活性且控制復雜，技術要求較高；其他附加的輔助裝置雖然穩定性相對較好，然而由于其不能和輪椅融為一體，限制了它的使用范圍。綜合考慮以上這些因素，通過對輪式機構的研究，設計一種簡單的行星輪型爬樓梯裝置，從而將其應用于輪椅方面，解決輪椅爬樓越障的難題相對而言更加實際。在該方案的基礎上，整個系統應由基本模塊和各個功能模塊構成，每個功能模塊負責一種功能，用戶可以根據需求選擇，配置最合適的輪椅，同時模塊化也能降低成本，提高性價比，較符合市場需求。參考文獻[1]王麗娟.行星滾輪轉換步行式驅動爬樓梯輪椅設計[D].蘇州:蘇州大學,2016.[2]戴本圣.多功能行星輪式爬樓梯輪椅的設計與研究[D].徐州:中國礦業大學,2017.[3]金強,吳昌林,劉香香.行星輪式爬樓梯輪椅的應用研究[J].中國康復醫學雜志,2014,26(1):65-68.[4]吳昌林,金強,趙青.行星輪式爬樓梯輪椅的越障能力分析[J].機械設計,2015,27(1):48-53.[5]馬永為.基于行星輪系的爬樓梯輪椅研究[D].天津:天津大學,2015.[6]張林.基于TRIZ理論爬樓輪椅的創新設計[D].昆明:昆明理工大學,2014.[7]李霞,宋海堂.基于人機工程學的爬樓梯輪椅的設計[J].產品開發與設計,2014,36(5):62-64.[8]范星光.爬樓輪椅的總體設計及關鍵問題研究[D].貴陽:貴州大學,2016.[9]王占禮,郭化超,陳延偉.爬樓梯輪椅發展及關鍵技術的研究[J].機械研究與應用,2018,26(2):180-182.[10]趙德超.曲柄星輪式爬樓梯輪椅的研究[D].長春:長春工業大學,2018.[11]吳穎.一種平地—樓梯兩用助行裝置設計與控制系統的研究[D].南京:南京理工大學,2017.[12]李占賢,鞏喜然.一種爬樓梯輪椅的運動分析[