为分析爬梯姿态对爬梯轮椅运动特性及稳定性的影响,提出了前进式爬梯轮椅的构思。对爬梯轮椅进行结构设计并建立爬梯轮椅的运动学模型,通过仿真分析了前进式爬梯轮椅运动特性,验证了其运行的稳定性;引入轮椅重心变化参量,构建了前进式爬梯轮椅的倾翻稳定性定量分析方程,得到轮椅爬梯过程稳定度变化情况。结果表明,爬梯轮椅稳定性与爬梯姿态存在关系,前进式爬梯轮椅稳定度在0.26~0.74,最小值提高了136.36%,最大值提高了100%。制作样机并进行实验,验证了前进式爬梯轮椅的可行性与有效性。

针对目前轮履复合式爬梯轮椅存在轮胎易干涉履带、爬梯时轮椅与顶端平台易发生碰撞等问题,设计了一种以关节型摆臂履带底盘为爬楼梯机构、新型轮履切换方式的轮履式爬楼梯轮椅。建立其数学模型,分析得出质心坐标、攀爬楼梯质心垂向位移曲线以及在轮履切换4个阶段时,摆臂电动机和电动推杆的动力学变化曲线;采用RecurDyn软件对轮椅的上下楼梯模式和轮履切换模式进行仿真,结果表明,轮椅在上下楼梯过程中平稳、安全,轮履切换4个阶段动力学的理论值与仿真情况相符。研究为该类爬梯轮椅的机械结构设计以及电动推杆选型、摆臂电动机选型提供了理论依据。