开题报告：多功能电动轮椅设计.doc

开题报告

题目多功能电动轮椅的设计

系部名称

专业班级

学生姓名

学号

指导教师

填表时间：年月日

设计

题目

多功能电动轮椅设计

设计

类型（划“√”）

工程设计

应用研究

开发研究

基础研究

其它

√

本课题的研究目的和意义

轮椅为残疾人和体弱老年人必不可少的行走工具，但由于残疾人和老年人身体相对较弱,且较多无工作能力,经济来源有限。而且当他们不使用轮椅时，又需要轮椅便于包装和移动。因此，要求轮椅:轻便小巧,结构紧凑,功能单一，简单易用,价格低廉。轮椅是康复的重要工具，它不仅是肢体伤残者的代步工具，更重要的是使他们借助于轮椅进行身体锻炼和参与社会活动。据史料记载，最早的轮椅出现在中国的南北朝时期。近现代以来，轮椅发生了很大的改进并且人们逐渐开始把轮椅当做康复运动的工具，人们对残疾人士的关注也随着轮椅的广泛普及而增加。1964年，残障奥运会首次登场。随着竞技的需求，轮椅的设计朝向强调其功能性、舒适性、耐用性与外观酷炫发展。

轮椅的出现，为众多的残疾人士提供了方便、舒适的生活，使他们能更好的生活、工作，使许多的残疾人为社会奉献了强大的力量，同时也引发人们对人生的思考，让社会更加人性化，更加和谐。

因此如何设计和制造一个功能强大、人性化的轮椅成为了当今残疾人士最为关心的问题。现如今的许多轮椅都需要残疾人自己用手推动或他人推动，不方便且费力，并且走在不平坦的路上易颠簸。尤其是爬楼梯的时候，如果楼梯旁没有斜坡，把轮椅抬起将会是极大地麻烦。本次设计目的的就是设计一个能上下楼梯并有一些辅助功能的多功能电动轮椅。

本课题的主要研究内容（提纲）

1.整体结构的设计

2.行走机构部件的设计与计算

3.车体主要部件的设计与计算

4.靠背平躺机构的设计与计算

5.防侧翻机构设计与计算

6.传动系统设计与计算

文献综述（国内外研究情况及其发展）

多功能电动轮椅通常是在一台标准电动轮椅的基础上，增加一台电脑和一些传感器或者在一个移动机器人的基础上增加一个座椅进行构建。最早的相关研究开始于1986年，轮椅通过视觉进行导航协助。之后IBMT.J.WatsonResearchCenter的Connell和Viola将座椅放在一个移动机器人平台上，利用操纵杆、超声和红外传感器实现了机器人的行走和避障等导航功能。Jaffe等负责的smartwheelchair项目利用两个超声波传感器测定人的头部运动位置，并以此实现了利用头部姿势控制轮椅的运动。经过20多年的开发，世界各国的研究者相继开发了多种智能轮椅平台，包括美国麻省理工大学的Wheelesley,密西根大学的NavChair，匹兹堡大学的Haphaestus，SWCS(SmartWheelchairComponentSystem),加拿大的TAO项目，西班牙的SIAMO,法国的VAHM,德国乌尔姆大学的MAid,不莱梅大学的Rolland,FRIEDNSI,II系列,希腊的SENARIO等。

我国开展多功能电动轮椅的研究较晚，但是也根据自己的技术优势和特点，开发出了有特色的多功能电动轮椅平台，包括中科院自动化所的多模态交互多功能电动轮椅、嵌入式多功能电动轮椅，上海交通大学的多功能电动轮椅，中科院深圳先进技术研究院基于头部动作的多功能电动轮椅等等。

在控制系统结构方面，目前多数多功能电动轮椅平台上采用的是主从式控制方式。上位机负责系统的整体控制，包括各功能子模块的协调，任务规划，系统管理以及人机交互等，同时完成运动控制量的计算、送到下位机，以完成对轮椅的运动控制。该种控制模式对硬件的要求较为简单，系统较容易构建，是系统验证期所采用的典型结构。目前上位机多采用普通PC机，由于信息的集中处理使得上位机的信息处理量大，负担很重，实时性较差，无法满足实际使用的需要。随着嵌入式技术的飞速发展，采用嵌入式控制系统构建多功能电动轮椅平台逐渐引起研究者们的注意，中科院自动化所研制的嵌入式多功能电动轮椅系统在该方面进行了尝试，系统采用ARM+DSP+FPGA的方式来分别构建智能轮椅的中央控制系统、传感器系统、视觉系