近年来伴随高层建筑的普及,院前急救过程中使用担架时,受电梯间空间狭小的限制,在楼梯间内转移患者给医疗工作者带来了诸多困难和不便。担架车作为院前急救过程中使用率最高的转运工具,在转运患者过程中发挥着关键性作用。本文致力于设计开发一种轮-履复合式担架车,在楼梯间内可实现上下楼梯功能且可搭载在救护车上使用,通过轮-履复合底盘结构配合可折叠的载人平台结构,使其具有更强的通过性。根据轮-履复合式担架车的设计要求,对其进行了结构选型、步态规划、运动学分析、控制策略研究及样机试验研究。首先,根据本设计的功能要求建立运动模型,提出了具有起背、曲腿、平移和旋转功能的载人平台和轮-履复合的底盘结构,建立载人平台、中间支撑机构和轮-履复合式底盘的Solid Works三维模型,进行各驱动元件选型分析。其次,基于笛卡尔坐标变换和横向负载率,规划了上楼梯、下楼梯、担架折叠和患者位姿调整的步态规划,克服了在上下楼梯过程中的重心瞬变问题。引入风险系数,依据步态规划的运动轨迹,量化研究了担架车上楼过程中的稳定性,保证步态规划的合理性。再次,进行轮-履复合式担架车中间支撑机构的运动学及动力学分析,运用修正后的D-H法进行运动学正解,利用ADAMS软件建立虚拟样机,进行动力学仿真,验证理论研究的正确性和步态规划的合理性,为控制系统的搭建提供依据。最后,为提高控制系统的响应速度及减少稳态误差,基于模糊PID控制进行转动机构位置控制研究。搭建试验样机对轮-履复合式底盘结构进行调试,开展履带模式、轮式模式切换及上下楼过程试验,证实了本设计相关功能的可行性。