自主知识产权正面上楼梯助残车.docx

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自主知识产权正面上楼梯助残车

电动链轨行星轮组合式助残车

简介

电动链轨行星轮组合式助残车是一种适用于残疾人、脑中风后遗症和老年行动不便的人的行走辅具，它既能平地行走，也能攀爬楼梯和跨越一定高度的垂直障碍，它在走平地和爬楼梯时分别采用不同的工作原理和机构，因而具有科学、合理、经济性较好的特点。

就目前（2012年8月份）我们从网上查询情况来看，这款助残车似乎可以说是目前国内能见到的首款有自主知识产权的、较为实用的、自主式（乘车人自己操控）能爬楼梯和走平地两用电动助残车。

目前国内能见到的比较好用的自主式能爬楼梯的电动助残车基本上都是进口的，但进口车全部都是倒着爬楼梯的，这对身体动作本来就不方便的残疾人而言，操作起来是非常困难的，而我们是正着爬楼梯的，这对身手不灵便的残疾人和老年人意义非常重大，无论是从操控便捷性上还是从心理上和安全感上都具有倒着上无法比拟的优势。

一概述

一.1外形结构

整车占地为127（长）*72（宽）平方厘米。

结构简单，操控性好，而且我们正在该专利的基础上实现爬楼时用窄橡胶链轨，走平地时用普通电动车轮的改进，从而大大提高了走平地时的经济性。

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一.2功能特点

电动链轨行星轮组合式助残车：

是一种能上、下楼梯的电动助残车，与传统整体式链轨车相比有以下优点：

一.2.1地形适应能力较强

适应地形变化能力较强，既能平地代步，又能爬楼梯。

一.2.2重心起伏变化轻微

在攀爬台阶或跨越垂直障碍时，重心起伏变化小而平缓，形象点说有点类似毛毛虫爬台阶是柔性的，而不像传统整体式链轨车在上台阶时车体前半部分先上翘，然后又下跌撞击地面，因而也就完全避免了传统整体式链轨车在上下台阶时所产生的抛甩、颠簸震动现象，其稳定性、安全性和舒适性大大提高；

一.2.3障碍通过性能提高

跨越垂直障碍时的动力性能较传统整体式链轨车提高。

一.2.4座椅角度自动调节

另外还设计了座椅角度自动调节装置，不管车体前俯后仰该机构能始终保持座椅垂直状态，不随车体前俯后仰变化，从而更进一步提高了乘坐的安全性和舒适性。

一.3适用范围

该助残车不仅适用于腿部残疾，行动不便的残疾人，而且适用于脑中风后遗症患者和手脚不灵便的老年人代步用。

最重要的是该车的操控完全是由乘车残疾人自己独立进行的，不需要别人帮助，这不但大大提高了残疾人的行动自由和行动便利，而且能极大地提高残疾人的自信心、成就感，有助于他们更加乐观的面对生活中的困难。

二结构和工作原理：

电动链轨行星轮组合式助残车主要结构是由：

后段链轨、行星轮、车架、座椅等组成；行走动力安排在后段链轨部分中，座椅角度调节和链轨与平地轮转换机构安排在车架上。

基本结构参见下图：

（车架通过铰座C、铰座B分别与行星轮和后段链轨铰接，椅座通过铰座A与车架铰接）

二.1分段式链轨结构

助残车上、下楼梯的工作原理是采用分段式链轨的工作原理，只是为了简化结构，我们将前段链轨改成了行星轮，具体的上、下楼的工作过程如下图所示：

在上、下楼梯时，座椅通过角度调节装置自动调节座椅姿态，使其始终保持垂直状态。

由于车架通过铰座C和铰座B分别于行星轮和后段链轨铰接，车架类似于悬挂状态，整车的重心变化曲线能很好地适应地形变化而平缓圆滑，下面是上台阶时，链轨行星轮组合式车的重心变化曲线与整段式链轨车的重心变化曲线比较示意图：

当要转弯时，通过电控使左右两边的链轨一条向前、另一条向后，从而使车原地转向。

二.2平地轮和万向轮

我们在链轨行星轮组合式车的基础上进行改造，加装了平地轮和万向轮，从而实现了爬楼梯时用橡胶链轨，走平地时用平地轮，大大提高了走平地的经济性。

链轨和平地轮的转换是通过电控实现的，操作十分方便，放下平地轮着地时前面的万向轮一同放下，而链轨部分也同时升起离开地面，当要爬楼梯时，通过电控升起平地轮和万向轮，放下链轨部分。

具体参见下图：

二.3自动调节脚踏板

对脚踏板我们根据连杆机构的运动特性设计了活动脚踏板和拉杆，使脚踏板适应上、下台阶的变化，参见下图：

二.4缓降空气阻尼器

另外从下图可以看到，在台阶和平台转折处，当后段链轨铰座B超过台阶顶点D点或E点时，在车架和链轨部分自身的重力作用下，链轨部分会绕D点或E点做逆时针摆动，由于车架和座椅的角度都已经先行自动调整到位，因此这个摆动对整车重心变化没有什么影响，对安全也没有影响，只是会使车身沿台阶的斜角方向向前移动不超过2cm的距离（这在视频中也能看到），我们设计中原本是想通过在车架与后段链轨部分之间加装一个空气阻尼器来使这个摆动缓慢而柔和，可是由于我们加工能力有限，加工了几次都不成功，考虑到它只是改善运行状态，对安全性影响不大，所以试车时就不装它了。

空气阻尼器的作用和工作过程参见下面两张图：

三竞争优势

三.1与进口爬楼梯车相比具有优势

三.1.1正面通过障碍

目前能见到的进口自主式（乘车人自己操控）爬楼梯车全部都是倒着爬楼梯的，而我们是正着爬楼梯的，这对身手不灵便的残疾人和老年人意义非常重大，无论是从操控便捷性上还是从心理上和安全感上都具有倒着上无法比拟的优势；

三.1.2重心变化平缓

采用分段式原理和类似悬挂车架的方式，车的重心曲线变化平缓圆滑，在台阶与平台过渡处不用停顿，可以直接顺利过渡，有点类似毛毛虫爬台阶，是柔性过渡的，而所有进口车到阶梯与平台过渡处都必须停下了，进行重心的调整过渡，要么放下轮子，履带始终保持斜角不变；要么放下支撑架，再慢慢将履带角度调整，它们都不能直接用履带过渡，因为它们都是单段式履带，如果直接过渡会发生重心的突然变化，重心的突然变化会产生振动和甩摆，使人很不舒服，也很危险甚至容易倾覆。

三.1.3结构简单清晰

另外进口的车结构都比较复杂，尤其是它们必须在台阶与平台转折处进行重心调整，因此要有一套调整机构，比如意大利的，有支撑架和平地轮两套收放机构，支撑架还要调整几次，非常复杂繁琐；

三.1.4价格实惠亲民

再就是进口的车价格普遍比较高，像法国的现在卖到27.8万，别的进口的有7、8万的，而我的车如果批量生产，成本可以控制在4000元左右，相应的售价也可降低，从而更适合中国国情，做成普通老百姓买得起的精品车。

三.2与其他助残车比具有优势

3.2.1目前国内也有一些人发明制造了各种形式的能爬楼梯的助残车，有手动的、电动的，也各有特点，但他们的共同点都是倒着上楼梯；手动的往往需要乘坐者有健硕的体魄和臂力，而这恰恰是残疾人和老年人最大的弱项；电动的结构又比较复杂。

无论是手动的还是电动的，其乘坐舒适度和工作效率均无法和进口车相比，也完全不像我们的助残车具有明显的特点和优点。

四其他问题

1、由于我们的加工制造能力极其有限，属业余水平，也没有做外壳和装饰，所以整车的制作显得非常粗糙，简略。

2、电器控制部分也是我们自己设计组装的，工作性能很不稳定可靠，实际上可采用市面上已有现成的很成熟的电器控制装置来优化。

五一些补充说明：

1、设计起因和制作过程：

常看到社会上有许许多多的残疾人和老年人上下楼梯非常困难，平常晒个太阳往往要几个人抬着上下楼梯。

因此萌发了为他们设计一种能爬楼梯的车的念头。

08年设计成功了分段式链轨车助残车，09年申报了专利。

由于没有工作，没有经济来源，无法开展制作工作，2010年才在朋友的帮助下开始制作分段式链轨助残车，在制作过程中不断改进，于2010年申报了电动链轨行星轮组合式助残车专利。

2、我们前后一共做了四代助残车，我是在一个农民朋友办的农村小企业做的，只有几台老旧机床，加工能力极其有限，经济也很拮据，车的相当部分是靠手工制作拼装的，所以我们的车做的很粗糙，也没有外壳，是裸车，所有的零部件都暴露着；座椅也只是用钢管焊了个光秃秃的椅架，电器控制部分是我们找人帮助做的，电器布局和接线也比较凌乱，工作很不稳定，操控也不灵敏；脚踏板的拉杆因焊接错误，在第一次上台阶时就拉弯了，我们就把它拆掉了，所以在视频中可以看到上台阶时用手压着脚踏板连杆的镜头，后来我们干脆就连脚踏板也拆掉了试车；另外还有的设计很好的另部件如空气阻尼器我们做不了也就没安装上，这也影响了试车的效果，虽然如此，整车主要的功能在试车中仍然都很好的实现了。

两年来我倾尽所有，在朋友帮助和借贷搞了四代车，现在无论是经济上还是加工方面都实在走不动了，我们渴求帮助，希望有实力的专业厂家来开发这个项目，相信专业厂家一定能做的更好更精，使这个很有创意的设计能够产生社会效益，为广大残疾人和老年人带来实实在在的方便。

刘东江

2012-5-9