夕陽“無限”號-可爬樓的無障礙輪椅

宋杰 羅建海 鐘浩宇 張許 葉如益

摘 要：輪椅是現(xiàn)在大多數(shù)年老體弱、行動不便者使用較為廣泛的代步工具。文章主要介紹該輪椅的履帶的收放機構(gòu)、后輪升降機構(gòu)和采用PLC電路控制實現(xiàn)輪椅的代步、爬樓的設(shè)計。其結(jié)構(gòu)是將平地行駛和爬樓機構(gòu)融為一體，其工作原理是平地運動時履帶機構(gòu)收起，由后輪驅(qū)動，爬樓時履帶結(jié)構(gòu)放下，與樓梯成一定角度，角度可調(diào)節(jié)，使乘坐者始終處于較舒適的狀態(tài)，由履帶機構(gòu)驅(qū)動輪椅爬樓。并安裝控制器及按鈕來操控輪椅，使輪椅的運行實現(xiàn)全自動一體化，操作便捷化，平地運行時可前進(jìn)后退轉(zhuǎn)彎，上下樓時，按下上下樓梯的按鈕，車身便會自動收起轉(zhuǎn)動輪，放下履帶與樓梯面貼合，履帶轉(zhuǎn)動爬樓。真正實現(xiàn)可爬樓的無障礙出行，該車操控簡單便捷，可以實現(xiàn)平路自動行駛及上下樓，且平穩(wěn)性高，安全性高。

關(guān)鍵詞：履帶機構(gòu);可爬樓輪椅;控制系統(tǒng)

1 概述

隨著人口老齡化的日趨嚴(yán)重，給社會及家庭帶來的壓力也不斷增大。老年人的肢體能力不斷的弱化，從而給生活出行帶來了極大的不便。另外，由于各種生產(chǎn)事故、交通事故、各種災(zāi)害等意外事故導(dǎo)致大量殘疾人的出現(xiàn)，這也是整個社會一直面臨的問題。殘疾人上下樓梯困難而國的內(nèi)城市尤其是在中小城市中以多層公寓式樓房居多，電梯的使用還沒有普及到所有的居民住宅。針對以上問題我們研究并設(shè)計了一款可爬樓的輪椅夕陽“無限”號可爬樓的無障礙輪椅?？朔藗鹘y(tǒng)輪椅無法爬樓的問題，可應(yīng)用于平地代步、景區(qū)樓梯爬行、住宅樓道爬行，真正無障礙出行。

2 可爬樓的無障礙輪椅的概述

平地代步：老年人操控手動搖桿，手動搖桿連接著控制器，控制器控制后輪電機，由電機驅(qū)動輪子帶動輪椅的前行和后退及轉(zhuǎn)彎。上下樓梯：上樓時，操控驅(qū)動搖桿調(diào)整車身使履帶后頭與樓梯面貼合，按下上樓按鈕，履帶自動下降，輪子自動收起，履帶轉(zhuǎn)動帶動老年人上樓。到達(dá)樓梯平面上，輪子自動下降，履帶收起，操控?fù)u桿與下一層樓梯面貼合。下樓時，相同操作，只需按下下樓按鈕，后續(xù)下樓動作自動運行。

2.1 輪椅的基本構(gòu)造

該輪椅主要由履帶升降機構(gòu)、后輪升降機構(gòu)、靠背折疊機構(gòu)、PLC控制系統(tǒng)、驅(qū)動輪、導(dǎo)向輪和鋁型材構(gòu)成。由于履帶只有在爬樓梯時使用，而在平地行駛使用的是輪子，所以履帶平時是收起來的。故在設(shè)計履帶時，要考慮它的收放機構(gòu)。履帶式行走裝置包括以下部分：履帶，驅(qū)動輪，導(dǎo)向輪，托輪，支重輪，張緊裝置、懸架。

因為上下樓梯時，履帶展開，為了讓輪子不與樓梯面觸碰，從而使車身打滑，所以讓輪子進(jìn)行升降，使車身更加輕便。

輪子升降利用推桿電機的伸縮拉動輪子上升和下降，推桿電機一端和車身固定，另一端與輪子固定。并用PLC電路控制，當(dāng)輪子上升時，觸碰行程開關(guān)，推桿電機停止。下降時運用相同的原理，將輪子下降，同時碰到行程開關(guān)推桿電機停止。當(dāng)整個輪椅不工作時，所占空間較大，因此我們采用折疊技術(shù)，通過折疊靠背減少占用空間。

3 電氣控制方案設(shè)計

控制要求分析：該輪椅需要在平地時老人操控?fù)u柄電動前行，上下樓時，只需按下按鈕，履帶自動下降，輪子自動上升，履帶轉(zhuǎn)動帶動老人上下樓，當(dāng)要到達(dá)上下樓層的平面時，按下按鈕，履帶自動上升，輪子自動下降，保證車身和平面平行。輪椅的工作原理：本輪椅利用一臺PLC對所有的功能進(jìn)行統(tǒng)一的管理與監(jiān)控。當(dāng)用戶需要前行后退的時候，只要用戶通過手動搖桿，使輪轂電機開始運轉(zhuǎn)，帶動小車運行。當(dāng)用戶到達(dá)樓梯前面時，使兩側(cè)輪組的后下側(cè)行走輪緊貼樓梯的第一個臺階里面，用戶按下“躺”按鈕，輪椅車體開始往后傾倒，至適當(dāng)?shù)慕嵌龋ɡ夏耆烁杏X舒服后），爬樓時老年人如在平地的角度。先按“升”按鈕，使其輪子上升避免上樓時輪子會撞到樓梯角，在按下“上樓”按鈕后，輪椅自動開始爬樓。下樓也是如此。

4 結(jié)束語

根據(jù)老年人和殘疾人對輪椅的功能的需求，本論文介紹了可爬樓的無障礙輪椅的設(shè)計原理和主要組成部分及PLC控制系統(tǒng)的方案設(shè)計和控制原理。充分考慮輪椅使用過程中的安全性以及可行性，結(jié)合目前市場上的輪椅功能以及種類，對輪椅的功能進(jìn)行升級和擴張，從而研發(fā)和設(shè)計了可爬樓的無障礙輪椅。

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