一种新型多功能轮椅的研究

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轮椅作为残障人士的交通工具,一直以来受到社会各界的广泛关注,轮椅的多功能性也得到越来越多的重视,即能否一椅多用是使用者较为关心的问题。通过查阅和整理多方面的资料以及相关的社会调查发现,目前市面上的轮椅大多用途单一,不能满足多方面的使用需求。本文针对此问题,首次创新性的提出了一种集普通模式、电动模式和锻炼模式于一体的新型多功能轮椅,该多功能轮椅不仅解决了使用者的移动和出行问题,最主要的是其锻炼机构还能帮助使用者进行体能和心理上的锻炼,满足使用者多方面的使用需求。  本文根据亚洲人体尺寸设计标准,利用现代设计理论,从结构和功能等方面讨论分析,设计了一款符合我国人体尺寸要求的多功能轮椅。在对现代三维设计开发技术讨论与分析的基础上,采用Pro/E对轮椅的多功能方案进行了结构设计和建模,并对锻炼机构的锻炼效果做了理论分析计算。  根据轮椅的功能要求设计出了轮椅的运动总体控制方案,根据控制要求,设计出了控制系统的硬件电路,并绘制出其电路图和轮椅运动控制流程图,还给出了轮椅关键零部件的选择方法。在设计控制系统时结合实验室设备条件,以“单片机+AMR处理器”相结合的形式作为轮椅的运动控制系统。  通过建立轮椅的有限元模型,利用ANSYS对轮椅车架和转向前叉结构强度进行有限元分析,讨论了车架和转向前叉在载荷作用下的应力分布与变形情况。另外还对转向前叉做了模态分析,获得前5阶固有频率及振型,可以清楚地掌握转向前叉的动态性能,为其优化设计和结构改进提供了理论依据。  利用ADAMS对轮椅做动力学仿真,通过Parasolid的数据格式将Pro/E建好的轮椅三维实体模型及装配体导入到Adams/View环境下完成仿真模型的建立、动力学仿真等。将虚拟样机仿真结果和实际理论计算结果作对比,二者基本吻合,证明了仿真结果的正确性。
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