团队成员：侯九霄 冯志超 席松涛 张晴晴

轮椅给老人和残疾人士的日常生活提供了很大的方便，轮椅不仅是他们的代步工具，还为他们进行体育锻炼和参与社会活动提供了可能。但是，目前的轮椅运动功能较为单一，在遇到楼梯、马路人行便道等台阶时，必须依靠其他人的帮助才能上下。即便是现在的电动轮椅，也无法解决上述问题。

虽然在有些地方有专门为残疾人士提供的残疾通道，但在残疾通道处，也常常出现因为坡度较大，轮椅无法爬上斜坡或者存在安全隐患等问题。在台阶的旁边虽然有斜坡供残疾人士使用，但是当轮椅在上面行走时，却会因为轮椅重心无法及时调整出现轮椅向后倾倒的危险。

因此，我们在设计本轮椅系统时，首先要使轮椅的基本功能（如：零半径转向）得以实现。其次，增加轮椅上台阶功能，以扩大高龄老人和残疾人士等使用者的活动范围。再次，要保证使用者在轮椅上台阶过程中的安全，这也可以增加轮椅在上、下坡过程中的稳定性。最后，要实现轮椅系统对路况信息的智能检测，更大程度地方便使用者。

实施方案

工作原理

1.静止状态

在使用者坐上轮椅之前或使用者休息时，轮椅状态如右下图所示。此时，轮椅主轴随同丝杆螺母沿辅助导轨被丝杆轴传送到距离轮子边缘较近的位置，系统重心被降低，轮椅处于相对稳定的状态，不会前后晃动。

2.启动过程

当使用者坐上轮椅之后，使用者通过按键控制第二电动机的转动，第二电机将转动传递给丝杆轴，并牵动轮椅主轴随丝杆螺母上升。此过程中，轮椅重心也被提升。轮椅系统状态由上右图变为上左图所示。

3.平路行进过程(www.daowen.com)

当轮椅在平路上行进时，第一电动机和第二电动机处于锁定状态，而丝杆螺母处于车轮的中心位置，车轮内的第三电动机转动，从而带动车轮的外圈转动，即轮椅的前进。

4.上台阶过程

当轮椅需要上台阶或越过障碍物的时候，第三电动机处于关闭状态，和车轮的外圈啮合为一体，而开启第二电动机，通过带动丝杆轴的转动，螺母在丝杆轴的转动下慢慢顺着丝杆轴和辅助导轨移向车轮的边缘处，在丝杆螺母移动的同时，车轮主轴也在向受阻的方向移动，此时轮椅重心前移。

开启第一电动机，主动轮通过链条带动从动轮转动，从动轮带动主轴转动，主轴通过丝杆螺母带动车轮转动爬上台阶或越过障碍物。当轮椅爬上台阶或越过障碍物后，则自动调节使主轴回到原位，轮椅转换为平路行走。

5.平衡过程

当轮椅在上、下坡过程中，安装在轮椅座靠椅下的液压升降装置通过单片机控制伸长或缩短，来保持座靠椅的水平，保证使用者的安全平稳性。

6.智能检测过程

1）超声波传感器工作过程。当超声波传感器检测到前方障碍物后，会发出提示信号以提醒使用者进行制动或控制系统执行其他操作。若在安全范围内，使用者未采取任何措施，则轮椅系统自行制动，避免事故的发生。

2）加速度传感器工作过程。该轮椅所安装的MMA7260Q三轴加速度传感器在轮椅启动后时刻处于工作状态，用于对轮椅所处平面的实时监测以控制液压装置。