行星輪式爬樓梯輪椅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述隨著社會的不斷發(fā)展，樓梯的出現(xiàn)是人類建筑史上一個(gè)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(jìn)出高層建筑物提供了方便的通道。然而樓梯在發(fā)揮優(yōu)勢的同時(shí)，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(gè)問題隨著老年人和殘疾人數(shù)量的增多顯得日益突出。在當(dāng)下，老年人和殘疾人比例的顯著增加給經(jīng)濟(jì)、社會的發(fā)展都帶來了很大的影響，醫(yī)療護(hù)理、社會服務(wù)等各方面需求的壓力也越來越大。為關(guān)心老年人、殘疾人的生活，改善他們的生活質(zhì)量，減輕醫(yī)療護(hù)理事業(yè)的壓力，各式各樣的助老、助殘運(yùn)動裝置也應(yīng)運(yùn)而生。目前，大多數(shù)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(shè)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(fā)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(nèi)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(nèi)外對輪椅的研究結(jié)果有很多，但尚沒有體積小巧、操作簡單、價(jià)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(fā)展方向，我國“863”等國家計(jì)劃也支持一些單位研發(fā)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(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和需求人群的經(jīng)濟(jì)條件來看，研究一種價(jià)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(shí)用價(jià)值。我到學(xué)校圖書館網(wǎng)站的中國知網(wǎng)搜索了行星輪式爬樓輪椅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)文獻(xiàn)，搜索關(guān)鍵詞行星輪式爬樓輪椅，顯示未找到相關(guān)結(jié)果。我又搜索了關(guān)鍵詞爬樓輪椅，相關(guān)結(jié)果文獻(xiàn)有245篇，其中行星輪式的文獻(xiàn)有83篇，與我結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所需相關(guān)的文獻(xiàn)大概有46篇。正文：王麗娟.《行星滾輪轉(zhuǎn)換步行式驅(qū)動爬樓梯輪椅設(shè)計(jì)》主要講的是通過對各類爬樓梯裝置的優(yōu)缺點(diǎn)分析研究，將爬樓功能與普通輪椅相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種行星滾輪轉(zhuǎn)換步行式驅(qū)動爬樓梯輪椅裝置。本文重點(diǎn)研究了行星滾輪轉(zhuǎn)換步行式驅(qū)動爬樓梯裝置機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動步態(tài)、穩(wěn)定性以及對其關(guān)鍵機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。戴本圣.《多功能行星輪式爬樓梯輪椅的設(shè)計(jì)與研究》本文采用模塊化設(shè)計(jì)思想，以四輪驅(qū)動的行星輪式攀爬樓梯機(jī)構(gòu)作為爬樓梯輪椅的設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了地面行走機(jī)構(gòu)、原地轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、重心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和座椅調(diào)平機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一款結(jié)構(gòu)簡單、操控方便、價(jià)格低廉的多功能行星輪式爬樓梯輪椅。金強(qiáng),吳昌林,劉香香.《行星輪式爬樓梯輪椅的應(yīng)用研究》：本文采用系統(tǒng)分析發(fā)分析“半控”行星輪和星輪行星輪轉(zhuǎn)換式登樓輪的越障爬樓梯機(jī)制，比較分析兩者在應(yīng)用方面的優(yōu)劣勢，并對提出的新的“全控”行星輪通過ADAMS軟件進(jìn)行運(yùn)動學(xué)仿真。吳昌林,金強(qiáng),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(xué)模型,分析了“半控”行星輪越過垂直障礙的高度和行星輪結(jié)構(gòu)參數(shù)等各關(guān)系,并重點(diǎn)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(guān)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(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)采用行星輪系機(jī)構(gòu)。在平地上行走時(shí)，由主電機(jī)驅(qū)動，4個(gè)車輪均著地，具有四輪驅(qū)動特點(diǎn)。通過控制兩側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。爬樓梯時(shí)，由另一對電機(jī)驅(qū)動行星搖臂轉(zhuǎn)動，兩對驅(qū)動輪交替著地，從而實(shí)現(xiàn)上下樓梯。張林.《基于TRIZ理論爬樓輪椅的創(chuàng)新設(shè)計(jì)》本文釆用發(fā)明問題的解決理論—TRIZ理論對爬樓輪椅的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新分析，通過發(fā)明創(chuàng)造原理的提示并結(jié)合現(xiàn)存的相關(guān)知識得出具體的解決方案和創(chuàng)新點(diǎn)，然后對新型的爬樓輪椅進(jìn)行理論設(shè)計(jì)與計(jì)算，求解出爬樓輪椅的結(jié)構(gòu)尺寸；最后應(yīng)用Inventor對輪椅各個(gè)零部件進(jìn)行三維建模及裝配，并對爬樓輪椅的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度校核及動態(tài)仿真，確保了爬樓輪椅的各個(gè)部件的力學(xué)性能能夠滿足強(qiáng)度的要求，并證實(shí)了該設(shè)計(jì)方案可行性。李霞,宋海堂.《基于人機(jī)工程學(xué)的爬樓梯輪椅的設(shè)計(jì)》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(yīng)用人機(jī)工程學(xué)理論設(shè)計(jì)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(jī)架、座椅、靠背、坐墊的設(shè)計(jì)來考慮人機(jī)工程學(xué)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，采用了SolidWorks軟件進(jìn)行三維實(shí)體造型。簡述人機(jī)工程學(xué)與輪椅舒適性的密切關(guān)系，以及輪椅舒適性設(shè)計(jì)的主要相關(guān)參數(shù)。范星光.《爬樓輪椅的總體設(shè)計(jì)及關(guān)鍵問題研究》本文采用綜合評分法對現(xiàn)有爬樓機(jī)構(gòu)的工作原理及各種不同機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，確定了以三輪系輪式機(jī)構(gòu)作為爬樓機(jī)構(gòu)；分析了輪椅爬樓梯和翻轉(zhuǎn)樓梯的過程及原理，對動力系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)；完成了傳動部分的設(shè)計(jì)計(jì)算；按照樓梯的國家標(biāo)準(zhǔn)，對執(zhí)行系統(tǒng)的車輪和輪架，進(jìn)行了分析和參數(shù)的設(shè)計(jì)；對輪椅的骨架進(jìn)行了外形參數(shù)的設(shè)計(jì)。王占禮,郭化超,陳延偉.《爬樓梯輪椅發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)的研究》本文主要介紹了國內(nèi)外爬樓梯輪椅的研究進(jìn)展，從機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩方面論述了制約其面向?qū)嵱猛茝V的關(guān)鍵技術(shù)問題，并對其未來的發(fā)展趨勢進(jìn)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(jī)構(gòu)作為爬升裝置的電動爬樓梯輪椅機(jī)構(gòu)。在平地上行走時(shí)，由輪毅電機(jī)驅(qū)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(gè)輪毅電機(jī)實(shí)現(xiàn)差速運(yùn)動進(jìn)而實(shí)現(xiàn)小轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)彎。爬樓梯時(shí)，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(jī)通過諧波減速器將動力傳遞到曲柄星輪，兩個(gè)星輪交替運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)上下樓梯。吳穎.《一種平地—樓梯兩用助行裝置設(shè)計(jì)與控制系統(tǒng)的研究》課題將實(shí)現(xiàn)目標(biāo)定為半自動結(jié)構(gòu)，首先根據(jù)其功能原理進(jìn)行功率、轉(zhuǎn)矩的計(jì)算，選擇合適的電動機(jī)和電池，完成了助行裝置的車體布局根據(jù)助行裝置的動力傳動要求完成了助行裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，搭建了爬樓梯機(jī)構(gòu)的傳動機(jī)械實(shí)物模型對助行裝置在上樓梯時(shí)的重心波動曲線進(jìn)行了分析，驗(yàn)證了方案的可行性。李占賢,鞏喜然.《一種爬樓梯輪椅的運(yùn)動分析》本文主要介紹了一種新型的兼具有擔(dān)架功能的爬樓梯輪椅。簡述了輪椅的結(jié)構(gòu)，對該機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)建模，并對爬樓梯過程的腿部進(jìn)行了運(yùn)動分析。經(jīng)建模分析驗(yàn)證了其機(jī)構(gòu)的正確性及合理性。蘇和平,王人成.《一種雙聯(lián)星形輪機(jī)構(gòu)電動爬樓梯輪椅的設(shè)計(jì)》：本文講述了一種采用雙聯(lián)星形輪機(jī)構(gòu)爬樓梯。在平地上行走時(shí)，星形輪由一對電動輪轂驅(qū)動運(yùn)動；爬樓梯時(shí)，由專用電動機(jī)，通過一個(gè)行星輪系驅(qū)動一對雙聯(lián)星形輪交替運(yùn)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(shè)計(jì)與研究》本文提出了一種星輪式爬升機(jī)構(gòu)與電動輪椅相結(jié)合的原理方案，并采用CAD、CAE等先進(jìn)設(shè)計(jì)方法，完成了爬樓梯電動輪椅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、動力學(xué)仿真與靜力學(xué)分析。李育文,位健康,王紅衛(wèi),張金,楊改云.《一種新型的可爬樓梯輪椅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動分析》本文在研究現(xiàn)有爬樓輪椅重心起伏較大、乘坐不舒服的基礎(chǔ)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(shè)計(jì)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(zhuǎn)到傾斜支架上，保持使用者上下樓梯時(shí)始終處于水平位置；設(shè)計(jì)了一種切換機(jī)構(gòu)，通過切換機(jī)構(gòu)放下和收起履帶底盤，依靠履帶底盤實(shí)現(xiàn)爬樓功能；運(yùn)用ADAMS軟件對切換機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿真分析，結(jié)果驗(yàn)證了機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。為樣機(jī)的制作提供理論依據(jù)。根據(jù)以上文獻(xiàn)，首先對輪椅這個(gè)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(jù)爬樓梯輪椅的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢分析了各類爬樓梯輪椅的優(yōu)缺點(diǎn)。履帶式爬樓梯裝置對樓梯損壞太大，且體積大、質(zhì)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(fù)雜，技術(shù)要求較高；其他附加的輔助裝置雖然穩(wěn)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(jī)構(gòu)的研究，設(shè)計(jì)一種簡單的行星輪型爬樓梯裝置，從而將其應(yīng)用于輪椅方面，解決輪椅爬樓越障的難題相對而言更加實(shí)際。在該方案的基礎(chǔ)上，整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)由基本模塊和各個(gè)功能模塊構(gòu)成，每個(gè)功能模塊負(fù)責(zé)一種功能，用戶可以根據(jù)需求選擇，配置最合適的輪椅，同時(shí)模塊化也能降低成本，提高性價(jià)比，較符合市場需求。參考文獻(xiàn)[1]王麗娟.行星滾輪轉(zhuǎn)換步行式驅(qū)動爬樓梯輪椅設(shè)計(jì)[D].蘇州:蘇州大學(xué),2016.[2]戴本圣.多功能行星輪式爬樓梯輪椅的設(shè)計(jì)與研究[D].徐州:中國礦業(yè)大學(xué),2017.[3]金強(qiáng),吳昌林,劉香香.行星輪式爬樓梯輪椅的應(yīng)用研究[J].中國康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志,2014,26(1):65-68.[4]吳昌林,金強(qiáng),趙青.行星輪式爬樓梯輪椅的越障能力分析[J].機(jī)械設(shè)計(jì),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(xué),2015.[6]張林.基于TRIZ理論爬樓輪椅的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[D].昆明:昆明理工大學(xué),2014.[7]李霞,宋海堂.基于人機(jī)工程學(xué)的爬樓梯輪椅的設(shè)計(jì)[J].產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計(jì),2014,36(5):62-64.[8]范星光.爬樓輪椅的總體設(shè)計(jì)及關(guān)鍵問題研究[D].貴陽:貴州大學(xué),2016.[9]王占禮,郭化超,陳延偉.爬樓梯輪椅發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)的研究[J].機(jī)械研究與應(yīng)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(yè)大學(xué),2018.[11]吳穎.一種平地—樓梯兩用助行裝置設(shè)計(jì)與控制系統(tǒng)的研究[D].南京:南京理工大學(xué),2017.[12]李占賢,鞏喜然.一種爬樓梯輪椅的運(yùn)動分析[