2.主要参考文献综述 2.1 智能轮椅的发展趋势
爬楼轮椅研究属于机器人研究范围之内，因此应用型智能机器人技术是爬楼梯轮 椅及其智能轮椅所当然是其发展趋势。目前国内外研究了很多面向残疾人及行动不方 便人群的辅助行走机器人，这其中就包括智能轮椅，其功能多样化，基本上满足行动 不方便人群和残疾人的要求。但是，大部分还停留在试验简短或者少数定做，并没有 产业化，市场化。所以，在研究上其发展空间很大，未来的研究将会朝以下几个方向 发展。
2.1.3 模块化
智能轮椅要实现大批量生产及市场化，就必须实现模块化。整个系统应有基本模 块和各个功能模块组成，每个功能模块控制一种功能，以便于可以根据需求选择，配
置最适合自己的轮椅，于此同时模块化也可以降低生产成本，提高了智能轮椅的性价 比。
随着人工智能，模式识别，图像处理，计算机技术和传感器技术的发展，智能轮 椅的功能将更为完善丰富，也将真正进入老年人和残疾人的生活。
近十几年，国内外的许多大学.公司和研究机构都对爬楼梯的装置进行了深入的研 究，提出了各种各样的产品或解决方案。总体而言，根据爬升结构的不同，通常采用 三种结构原理[5]一种是采用行星轮机构，他们不仅绕自身的轴旋转还饶一个所有轮的 共同轴线旋转；一种结构是履带轮型爬梯轮椅；一种结构是步进支撑式。现如今，我 国的轮椅产业发展较缓慢，能爬楼梯的多功能轮椅在国内尚无成熟的产品。随着社会 生产力的发展，人们生活水平的不断提高，考虑老年人及残疾人对出行方便性的需求， 研制具有爬楼梯功能的轮椅具有重大现实意义。
综上所述，国外在爬楼梯装置方面的研究已经有一百多年的历史了，研究出来的 种类多，有一些已经可以实现市场化，取得了很大的成果。但是，他们研究出来的产 品大多是结构复杂，价格昂贵，有许多产品价格在十几万以上，这对于中国的普通老 百姓来说可望而不可及。国内的研究相对来说比较晚，虽然也诞生了很多专利，但由 于受到体积，重量，稳定性及安全性的限制，还没有产品真正的投入使用。从国内外 爬楼梯装置的特点可以看出，爬楼梯轮椅装置发展至今除了轨道式爬楼梯装之外，大 多数爬楼梯轮椅装置的自主性都不高，仍然需要在旁人的协助下实现上下楼运动。而 且存在许多问题值得深入研究。由此可见，为了解决轮椅使用受限的难题，同时还要 考虑我国的国情，考虑到使用者的经济承受能力，研究一种价格低廉，功能多样的爬 楼轮椅势在必行。
从外表看上去，iBOT 与普通轮椅不大一样；它有 6 个轮子，前面一对为直径 10 厘
米的实心脚轮，后面两对为直径 30 厘米的充气轮胎。iBOT 通过复杂的陀螺仪系统保 持平衡，当轮椅上分布的传感器感受到重心的变化时，它们马上把这些信息传输到位 于座椅下面的控制盒中。控制盒有几个“奔腾Ⅲ”处理器和预先设计好的程序，这些 程序会“命令”轮椅的机械系统进行自我调整，保持平衡。
通过本次设计应达到一下目的 ①在调查研究、消化资料的基础上，设计一台具有爬楼梯能力的轮椅。要求在爬楼梯 时轮椅被充分抬起，连续以相同的幅度上升（下降）直到足以攀登上（下）第二级台 阶，确保椅子的角度不变，确保坐轮椅的人不翻到。 ②在没有楼梯时，具有平地行走能力与转弯能力，并且可以实现水平方向移动。 ③轮椅应具有安全可靠、舒适轻便、价格低廉的特点。 ④总结和巩固在校 4 年所学的知识，使之进一步深化和系统化；
智能轮椅开题报告
毕业设计
开题报告
课 题 名 称 智能轮椅的设计（机械部分）
院
系 机电与自动化学院
专 业 班 机电 1201
姓
名 胡天华
评
分
指导教师
李奕
武昌首义学院
武昌首义学院本科生毕业设计开题报告
学生姓名 胡天华 学号 201211 专业 机电 院（系） 机 械 与 指导 0李00奕16 班 职级 称 副12教01 1课.课题题名设称计的自目的动和智意化义能学轮椅教的师设计（机械部分） 授
随着社会的发展，特别是城市的快速扩张和建设，以及人口老龄化问题越来越严 重和残障者数量的不断增加，对辅助步行工具的需求日益提高。而高楼大厦鳞次栉比， 越来越多的天桥，公园的台阶，小区上下楼等，却越来越困扰着轮椅使用者。轮椅作 为残障者的唯一出行工具，受到了越来越多的制约，传统轮椅已经不能满足多数人的 需求。而随着科技的发展及技术的进步，轮椅，应该被加以改进以适应现代社会的环 境。
院 联合国发表报告指出，全世界人口老龄化进程正在加快，今后 50 年内，
60 岁以的人口比例预计将会番一番，由于各种灾难和疾病造成的残障人士也逐年增 加，他们存在不同程度的能力丧失，如行走、视力、动手及语言等[1][2]。为了给老年 人和残障人士提供性能优越的代步工具，帮助他们提高行动自由度及重新融入社会， 目前美国，德国，日本，法国，加拿大，西班牙及中国等国家对智能轮椅进行了研究， 使智能轮椅具有记忆地图，避障，自动行走，与用户交互等功能。智能轮椅是将智能 机器人技术运用于电动轮椅，融合多种领域的研究，包括机器视觉，机器人导航和定 位，模式识别，多传感器融合及用户接口等，设计机械，控制，传感器，人工智能等 技术，也称智能轮椅式移动机器人[3][4]
目前，市场上爬楼梯轮椅多种多样，种类繁多。但是比较优秀，实用，价格低廉 的爬楼梯轮椅少之又少。目前，最为先进的爬楼轮椅为美国的 动系统（以下简称 iBOT）是目前为
图 1 美国 iBOT 止世界上最为先进的具有上下楼梯功能的全自动轮椅。其外形如图 1.1 所示。
2.1.1 智能化
智能轮椅要走向实际应用，必须综合应用智能技术，优化控制算法，增强自动规 划和基于传感智能，如实现自然语言控制，视觉平滑控制，以及在恶劣环境下自如行 走等。也可以结合一些新科技如计算机通讯，网络等技术开发适应远程通讯的需要。
2.1.2 人性化
智能化轮椅系统的设计者应该充分考虑到行动不方便人士的要求，从实际情况着 手考虑，设计稳定性好，安全舒适，合理的智能轮椅。例如增强轮椅可以上升的功能， iBOT 就具备这样的功能，以便使用者和正常人对话，以及进行简单的力所能及的活 动。选择透气性好舒适的坐垫，安装报警装置，还可以安装刹车系统，使轮椅操作方 式尽可能简单化。