基于110LA电动轮椅设计

邓灼锦

佛山市东方医疗设备厂有限公司广东佛山 528000

摘要：伴随人们生活水平的不断提高发展，全世界的电动轮椅消费也从原来的普通电动轮椅逐渐向续航里程高、并且多种功能的电动轮椅升级。本论文设计是采用电动轮椅模块化设计。再根据遥控器操作发出输出信号到控制盒，再由控制盒系统控制整个电气控制系统，从而达到理想状态。
关键词：电动轮椅；模块化；电气控制系
1电动轮椅模型与控制算法
1.1电动轮椅车架结构设计

电动轮椅经过初步构想，再结合分析设计。市场上大多数的电动轮椅车身设计：电动轮椅车身设计最终由车架、工字、扶手、脚踏板、推把手、辅助轮等组成；电动轮椅车身通常采用7003铝合金加工，首先开料，再弯管，再冲切其铝合金，再通过模具焊接而成，而且车架铝合金密度低，而且通过弯管后强度比较高，再通过热处理，其铝合金强度达到优质钢等级，而且塑性比较好，可以弯管比较复杂的形状，铝合金密度小而且比较轻，各种工业品都广泛使用。

我国的7003铝合金在行业中是一种很高强度的铝合金，其性能比6061铝合金的焊接性更好，而且热处理后其硬度会更高，7003铝合金的化学成分都是稀有金属。 7003铝合金已经在我国大用广泛使用，并且使用到航天军工上。

根据市场上价格合理的设计，再通过设计者从细节到安全性出发，设计出对老人或者残疾人需要的电动轮椅，其电动轮椅具备安全行驶、舒适出行、价格低廉等特点，设计者再将电动轮椅进行受力分析，再打样实物测试。电动轮椅车身构分为：车架、工字、支承座、连接杆等。

图1结构图组成

模块化量产是电动轮椅必经之路，因为实现模块化可以令企业可以提高生产效率，使企业成本大大降低，甚至可以达到自动化生产。电动轮椅整个控制系统应由车架模块、扶手模块、座背垫模块以及传感器控制模块等构成，每个模块都有自己存在特定的功能，操作者可以根据自己切身需求选择，可以进行定制设计，配制出最合适自己的电动轮椅。同时，企业模块化生产既能降低成本，大大地提高性价比，甚至可以达到自动化生产。随着电动轮椅普遍化生产，各种各样的功能（如智能模式、视角识别、头像处理以及传感技术的发展趋势），电动轮椅的功能将更为完善、丰富，也将真正进入老年人和残障人的生活。
1.2电机的选配
电动轮椅电机分为有刷电机和无刷电机；而本论文设计采用双轮驱动有刷电机，单电机功率≥250W。最大时速能够达到≤6km，爬坡能力能够达到≥8°。电动轮椅制动性能能够符合或高于国家标准并且越障高度能够达到≥80mm。而且该电机具有倒车功能，采用传动轴传动，轮椅无动力的时候可以便于推车行驶，而且电机带有全方位电子刹车系统,绝对能够保证轮椅在半坡停车时能够自动驻车，松开双手时不溜车、轮椅不会倾倒，轮椅驻坡性能≥15°。
1.3电池的选配
轮椅电源采用蓄电池／三元锂电池的混合系统，本轮椅采用三元锂电池，三元锂电的优势在于体积小而且重量比较轻，而且每1个电芯有2600毫安的容量，而且放电和使用时间比较长。由于三元锂电池使用时的电流放电能力比较强，而且功率密度很高，在相同重量的混合电源比普通蓄电池续驶里程要高一倍，而且大大缩短了充电时间缩短一半。本论文的设计采用三元锂电池DC24V 15AH 1个，正常工作电流2-3A，经过里程测试可达到22公里续航。

2电动轮椅控制系统设计

2.1控制系统设计与说明

电动轮椅采用先进的电子刹车系统，只要一松手电动轮椅即停，操作者无论在何路况停车都不会出现异常移动或者偏离，绝对保证使用者安全。当电动轮椅

意电子刹车启动后会消耗部分电量，长时间开启会降低轮椅续航里程，建议用

在不使用电动轮椅的情况下关闭控制器，减少电量消耗。

制器是电动轮椅实现功能的核心部件。平稳的、全方向的运动学性能是电动轮椅的基本性能，驱动电机的控制主要采用脉宽调制（PWM）技术，简单的说即是将电池电压（前行时24v~12v，后退时-18~-12v）按不同的控制要求分配到电机上，电压高时速度快，当左右轮电机输入相同的电压和时，左右电机速度相同，轮椅直线前行或后退；当左右轮电机输入电压不一时，左右轮产生速度差，轮椅实现转向。同时，控制器还要控制好电池/超级电容混合电源的能源分配调控线路图如图2所示。

图2电动轮椅线路图

3电动轮椅受力分析
3.1电动轮椅耐疲劳测试
根据电动轮椅产品给人类综合使用性能要求，电动轮椅整车以及各个零部件都应具备一定寿命及耐疲劳能力。现在根据电动轮椅结构和特点，并参考国家标准进行耐疲劳综合测试方法及标准要求：

将负载有75kg重物或者假人的轮椅安装于专用测试耐疲劳试验机上，其测试机上的凸轮通过安装在其测试机上偏心轮高为20mm，而且两个轮偏心位置以及相位及异相位180度，其通电后，两个轮不停转动，将轮椅运转500000次后，再停机检查轮椅各零部件，没有断裂，没有明显的变形、脱焊等异常现象，而且还可以行走并能正常行驶。

总结
本系统的设计是电动轮椅从整体架构的构建，再通过模块化设计，结合企业尽大可能自动化生产，再通过传感器互相传递信息，再把信息发送到控制盒，从而控制系统的控制整台电动轮椅，最后通过受力分析从而实现电动轮椅的稳定性。

以下几点是本系统设计达到目标与所存在的不足：

（1）对电动轮椅进行车身设计，根据市场定位和客户需要设计结构。

（2）对电动轮椅控制系统出发进行分析，分析系统的控制性能和稳定性。

（3）利用计算机进行仿真，演视电动轮椅进行疲劳测试和破坏性测试。

参考文献
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