第二届机械创新设计获奖作品简介(共93页).docx

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1、精选优质文档-倾情为你奉上第二届机械创新设计获奖作品简介第一组助残机械轮椅类（19项）1 省力变速双向驱动残疾人车用驱动机构 2 单手驱动残疾人车 3 多功能人性化轮椅 4 多功能自助轮椅 5 减摆助残车 6 多功能电动轮椅 7 自由轮椅 8 自动爬楼梯轮椅 9 可升降伸展式新型电动轮椅 10 防侧翻轮椅11 星轮行星轮转换式可爬楼轮椅12 多功能助残自动轮椅13 可上下台阶式轮椅14 三杆开链式轮椅15 半自动爬楼梯轮椅16 阶梯平地两用电动轮椅17 可升降省力便携式轮椅18 实用上楼梯轮椅19 多功能健身轮椅第一组 助残机械轮椅类（19项）1 省力变速双向驱动残疾人车用驱动机构参赛学校：北

2、京科技大学参赛者：张英善、王伟、常馨月，指导教师：韩建友作品内容简介本机构内部为行星轮式结构，并装有单向离合器，集：省力、变速、双向驱动及安全保护等功能于一体。可用于残疾人手摇三轮车等。当向前、后两个方向驱动飞轮时，轮系传动比不同，使变向驱动可实现变速功能，使双向摇车都能为残疾人车提供向前的动力，一改传统残疾人车只能单一速度行驶、单一方向摇车驱动的弊端，从而提高行车效率、减轻旅途疲劳；并且能够自动防止上坡后退，保证残疾人手摇三轮车上坡时的安全。并且产品兼容性好，无须对残疾人车进行其它任何改装。主要创新点本作品集：省力、变速、双向驱动及上坡防退安全保护于一体。安装在残疾人用三轮车上后，有如下创新

3、实用点：（1）可以在驱动车的过程中实现省力，并同时实现变速行驶；（2）可以双向转动摇臂，都给车提供向前的驱动力，大大减轻手臂疲劳；（3）本机构带有上坡防退装置，可保证残疾人行车上坡时的人身安全；产品内部使用行星轮机构代替了传统飞轮的棘轮机构，提高了飞轮的使用寿命。推广应用价值鉴于本作品的诸多结构优点和功能优点：既可以减轻残疾用手摇车时的疲劳、提高行车效率，又可以对残疾人进行安全保护，而且使寿命长，兼容性好，无须另外改装残疾人车，市场前景十分看好。2 单手驱动残疾人车参赛学校：沈阳工业大学参赛者：贾聪印、宋广民、丁金庆、宋家鸣，指导教师：孙学雁作品内容简介该作品是供单手残疾人使用的人力三轮车,动

4、力装置设在前轮为前驱动，采用曲柄连杆机构；该车的转向装置和动力装置组合在一起，由一个操纵杆控制，通过单手的前后往复拉推操纵杆使车前行和后退, 左右摇摆操纵杆控制转向,由于合理采用力矩原理和人机关系,操作非常省力。该车的座椅可以水平360度任意转动和上下升降,方便乘车人上下车和调整座位。这种设计不仅适合各类行走有障碍的人使用,也可以适用身体健全人。本作品已经申报被受理国家专利。主要创新点（1）采用前轮驱动，省力；（2）动力装置和转向装置组合在一起，可实现单手操作；（3）采用曲柄连杆机构，结构简单；（4）座椅水平360度任意转动和上下升降,方便乘车人上下车和调整座位。推广应用价值该车结构简单，制作

5、工艺简单，材料多为标准件，因此制作成本较低，市场前景好。目前市场上单手残疾人使用的前驱动人力三轮车是空白，无疑是这类人群的福音。3 多功能人性化轮椅参赛学校：东南大学参赛者：朱晓璐、赵磊、柳俊，指导教师：钱瑞明、许映秋作品内容简介本轮椅既可以在平地上自由行驶又能够上下楼梯，充分考虑了用户的需求，为用户提供了人性化的功能。本轮椅采用四套独立的行星轮系和特殊的轮体结构，在平地上可以自由的前进、后退，同时其转向灵活，可以实现任意方向的转向，包括原地转向，充分考虑了用户在室内或其他狭小空间的使用便利性。本轮椅在行驶过程中，遇到小的障碍可以自行翻越，遇到大的障碍就可以转向绕过，可以实现从平地到楼梯的状态

6、自由转换。这主要是利用机构的特性完成，因此可靠性大大提高。本轮椅的座椅可以使实现一定范围内的倾斜，充分考虑了用户的舒适性，同时可以使轮椅在上下楼梯的过程中尽量保持平稳。本轮椅在控制方面安全可靠，操作灵活，人机界面友好，可以实现无级调速及一些保护功能，为用户提供了人性化的服务。主要创新点（1）将特殊的轮体结构和行星轮系结合起来，使轮椅同时具备上下楼梯和全方位运动的功能，使用户的活动范围和活动灵活性大大提高，为用户的日常生活提供了极大的便利。（2）座椅的可调性能够使上下楼梯的过程尽量平稳，同时也提高了轮椅的舒适性。推广应用价值我国还有相当多的地区的住宅楼内没有电梯，许多公共场所也都没有设置残疾人专

7、用通道，而且市场上的电动轮椅笨重，运动不灵活（尤其在较小的空间里），这给残疾人或老年人带来许多的不方便，我们的这种新型轮椅可以解决上述的不便，而且操作十分简便，对提高残疾人或老年人的生活品质具有重要的意义，因此具有较大的推广应用价值。4 多功能自助轮椅参赛学校：西北工业大学参赛者：张君、张保、王开明、赵洪庆，指导教师：葛文杰、刘光磊作品内容简介轮椅，作为下肢残残疾人的代步工具，其完善的功能是十分重要的。经市场调查，发现现有普通轮椅还存在一些缺陷，并不能很好的解决残疾人急需解决的棘手问题，主要为：轮椅上的如厕自理，爬坡驻坡以及前轮的越障能力低等问题。针对上述问题，我们在现有轮椅的基础上设计一种多

8、功能自助轮椅，使残疾人能在无人照看的情况下方便的自理如厕，爬坡时能驻坡，方便残疾人倒手，同时提高了针对小台阶等的越障能力。主要创新点（1）采用曲柄连杆机构实现自理如厕功能，灵活简单,使用者只需往后躺下即可，同时躺下可方便脱去裤子，操作方便，而且符合人机工程学。（2）驻坡功能的实现是对棘轮的简单应用，上坡时使大轮具备单向旋转能力，可靠性好，上坡时便于残疾人倒手。（3）在前轮加一小轮便可以大大提高其越障（如小台阶等）能力。推广应用价值本轮椅适用于各年龄段的残疾人，功能实用，操作简单方便，对残疾人独立处理自己生活事务有很大的帮助，而且成本低廉，符合一般家庭的购买能力，所以会有很大的推广价值。5 减摆

9、助残车参赛学校：成都大学参赛者：庞礼、李小波、刘蜀、朱莎，指导教师：张跃华作品内容简介根据对市场的调查，现行轮椅结构更适合于在平整的路面上行驶,当其在凹凸不平的路面行驶时,会造成轮椅仅三轮着地，且是哪三轮着地不确定的情况。导致轮椅行驶不稳定，且坐椅摆动角度较大，使轮椅的安全性、平稳性和舒适性受到影响。针对以上轮椅不足，我们进行了改进设计：（1）通过前后轮轴在一定的角度内的相对转动，保证四轮同时着地，增加轮椅在行进中的稳定性。（2）利用前后轮轴的相对转动，通过一个链传动机构使轮椅坐椅的摆动角度减小，使乘坐者安全、平稳、舒适。主要创新点本设计的创新点主要体现在两个方面：第一：通过前后轮轴在一定的角

10、度内的相对转动，保证四轮同时着地，增加轮椅在行进中的稳定性；第二：利用前后轮轴的相对转动，通过一个链传动机构使轮椅坐椅的摆动角度减小，使乘坐者安全、平稳、舒适。推广应用价值目前我国有6000万肢体残疾人，有1.3亿老年人，随着中国老龄社会的到来，老年群体病人的增加，由于自身功能的障碍，他们不能健步行走，拥有一台安全稳定的轮椅是他们的期盼。轮椅车的社会需求总量在逐年增长，年产量已上升到目前的逾百万台，并且逐年上升。所以如果对现今的轮椅进行我们的这种改进设计，成本不会增加太多，但效果会非常好。综上通过对现行轮椅的改进设计,增加轮椅的安全性、稳定性和舒适性。由于结构紧凑合理,制造工艺性好,简单实用,

11、有很好的推广价值和广阔的市场前景。6 多功能电动轮椅参赛学校：哈尔滨工业大学参赛者：杨会生、王金昌、陈奇、蔡一、梁辉，指导教师：焦映厚、高海波作品内容简介在综合考虑了现行行业标准城市道路和建筑物无障碍设计规范和爬楼轮椅标准的前提下，我们采用了对楼梯适应性能好，且无损伤的行星轮结构，将多星轮机构改为双星轮机构并采用单轴支撑，平地可实现前进、后退、任意半径转弯。上楼时主驱动电机与光电码盘组成半闭环速度负反馈系统，控制行星轮的翻转速度，使整个上楼及下楼过程匀速、低速进行，可减小甚至消除冲击，通过测倾仪的反馈信号控制轮椅上楼、下楼和原地静止，使乘坐者在上下楼时可实时、任意地控制轮椅运动状态。差动装置可

12、以平均分配两行星爬楼轮上所受转矩，与主驱动电机配合可实现单轮越障（包括垂直障碍如马路牙子）、四轮调整自适应凹凸不平的地面的功能。姿态调整电机与测倾仪构成位置闭环负反馈系统，可以调整座椅姿态，控制整个轮椅的重心位置起到安全保护的作用，同时也可以满足不同人的舒适度要求。主要创新点（1）车体单轴支撑、降低爬楼时的协调性要求、降低了控制难度。（2）采用差动装置、可在任意不平路面行驶时四轮着地。（3）采用轮椅姿态闭环控制，提高了安全系数，降低了行星轮翻转力矩。（4）采用双行星轮结构，不损伤楼梯，适应性强。（5）低价电磁制动器与电磁离合器的巧妙组合代替了失电制动性电磁离合器，大幅度降低了成本。（6）基于分

13、布式结构的主从机控制系统,提高系统的可靠性。（7）测倾仪与姿态电机组成的闭环姿态调整系统，使轮椅趋向于重心平衡位置，不同路面重心稳定。（8）改进数字PID控制算法进行速度控制，保证控制精度同时，系统响应时间短，超调量小。推广应用价值根据相关数据可知我国现有肢体残疾人877万，目前尚未发现国内有自主爬楼轮椅的生产能力，国外也仅仅在少数几个发达国家有商品化的爬楼轮椅，但价格都在10万元以上。而我们设计的爬楼轮椅目前共花了大约4万元人民币。一旦商品化，估计重量会降低1/2-2/3，外形也会更加美观，成本会能控制在1.5万元人民币以下，因此产品具有巨大的价格优势和市场空间。随着上中国经济的飞速发展，2

14、-3万人民币对大多数国人已不再是天文数字，有理由相信我们的产品会有很好的市场前景。7 自由轮椅参赛学校：北京化工大学参赛者：廖康宁、王超然、吴俊，指导教师：张美麟、张有忱作品内容简介在原有轮椅的基础上设计系列附件以增加轮椅的重要功能。他们是：（1）上坡单向保障机构：残疾人坐轮椅在行驶上坡而又需要休息时，手只有扶住轮子才不致下滑，所设计的该机构可以解放双手，采用棘轮机构。当轮椅行驶上坡时，棘爪因重力而止动棘轮，使轮椅只能向上行驶而不会倒退，驾驶轮椅的人可因此而安心休息不必担心轮椅回滑。（2）下坡自动限速机构：不是采用普通的车闸，而是采用杆机构，使其在下坡时可以限速，而行驶平地时又自动收回。（3）

15、音乐振动按摩装置：采用一种处理电路，将来自收音机的电讯号转换成电动机的控制信号，使其产生不同的振动效果，以达到既听音乐又能得到腰背部按摩的效果。主要创新点所有附加机构拆装方便，不影响原有轮椅的各种功能；上坡单向保障机构具有结构简单、巧妙，又不影响拐弯与路况不好的情况；下坡自动限速机构不需要人为控制，方便、可靠；音乐振动按摩装置一举两得，可以根据个人喜好选音乐与振动按摩的强弱。推广应用价值因不需要改造现有轮椅，只需要根据需求安装不同的附件，因此价格低廉，适用人群广（指现有旧轮椅与购买新轮椅的人群），并且提高了使用轮椅本人的自理能力。8 自动爬楼梯轮椅参赛学校：福州大学参赛者：刘博、曾祥有、李艺明

16、、念辉、代蕾，指导教师：潘伶、洪建q?br /作品内容简介本作品是根据实际楼梯和人体尺寸按比例设计制作的自动爬楼梯轮椅模型，可通过单片机控制电机驱动相应的传动装置实现整台机器上、下楼梯的功能。电路部分采用单片机来控制两个可逆电机的正反转，以实现轮椅脚的伸缩和轮椅两部分的相对移动；传动部分则是利用螺旋传动来实现轮椅模型的爬楼梯运动。将爬楼梯运动分解为水平运动和竖直运动，并分别用两套螺杆机构实现运动的传递。加上电的控制后能够调节杆长，以适应不同高度差和不同宽度的楼梯。同时，采用滑动导杆增加轮椅的平稳性，模型脚部做成可调式，以使轮椅的座位始终水平，提高整个系统的平稳性和舒适性。主要创新点（1）本作品

17、利用仿生学原理，把爬楼梯动作分解为水平和竖直两种运动，极大地简化了机构。（2）螺旋传动机构中巧妙地利用了转化机架法，螺母和螺杆交替做为运动构件。（3）通过调整模型脚部的长度，使得轮椅的座位始终水平，有效地提高了整个系统的平稳性。推广应用价值我们的作品零件加工简单，部分是现成零件，成本较低，平稳性好乘坐舒适，适用于婴幼儿、老人及残疾人等上、下楼梯使用。根据对现在轮椅市场的调查，市面上尚缺乏成熟的价格低廉的自动爬楼梯轮椅，无同类产品竞争。因此本产品具有推广应用价值。9 可升降伸展式新型电动轮椅参赛学校：华南农业大学参赛者：黄亚杰、曾爱平、邝定灿，黄杰芳、庄燕妮，指导教师：周少辉、郑丁科作品内容简介

18、本作品采用连杆机构和齿轮、丝杆传动机构，再配合电动机和控制电路，研制出此款新型电动轮椅，本轮椅除了具备一般轮椅的功能外，最主要的是座椅可升降、靠背和脚踏板展开成一平面。通过调整椅座高度，让使用者更轻松方便与其他人交流，拿取高处物品。座椅、靠背和脚踏板可展开成一平面，帮助病患者独立从轮椅移到床上或从床上坐到轮椅中，从而减少旁人协助的劳动量，提高其自理能力。总体尺寸：长宽高8007001100。主要创新点本轮椅可以实现升降功能，靠背和脚踏板可展开和折回；轮的专用行走机构可以实现轮椅的不同移动功能，使轮椅使用起来更加灵巧、方便。实现使用者独立上下床；移动灵活，即便在空间狭小的地方可以前后左右自由移动

19、；轮椅不仅可单独实现展开功能，当使用者疲惫时，可在轮椅上躺着休息；而且可单独实现座椅的升降功能，方便使用者拿取高处的东西；整体轻巧美观，使用方便。推广应用价值对下肢残疾、高位截瘫或偏瘫以及年老体弱者来说，行动不便一直是他们面临的最大问题，而轮椅是一种比较理想的代步工具。本作品利用丝杆传动和气动弹簧把椅座升降跟伸展功能有机地结合为一体，帮助他们更好的康服和提高自理能力。本轮椅的功能更强大、使用起来更人性化、更方便，一种更理想的生活伴侣，有很大的市场潜力。10 防侧翻轮椅参赛学校：大连理工大学参赛者：吴余滨、段宝刚、吴玉亮、朱赢，指导教师：梁延德、李U?br /作品内容简介现在市面上的轮椅普遍缺少

20、防侧翻和防后翻功能，当轮椅行驶在斜坡上时，或者路面不平坦，或者速度过快时，都容易造成轮椅的倾覆，给残疾人带来许多不便，甚至造成伤害。为此，我们在轮椅上安装了防侧翻和防后翻装置，为轮椅的使用者提供了安全保障。防侧翻机构有三部分组成：（1）三稳态触发机构：在正常小晃动时不会起作用，当轮椅倾斜到一定角度（危险角）时，自动触发扳机使支撑机构打开，在轮椅翻倒之前支撑住轮椅。（2）快速弹射连杆滑块机构：通过一个滑块复合竖直和水平运动，能在展开的同时快速向外弹出，以最短的时间支撑住轮椅。（3）单向滚珠自锁机构：在支撑杆接触地面的瞬间将其锁死，并且能在任意位置锁住支撑杆。这些过程都是用纯机械构件来实现的，利用

21、一个小锤的重力势能为动力源，不需要人为的控制，在侧翻和后翻的过程自动的打开装置，安全可靠，不改变轮椅原有的性能。主要创新点（1）在轮椅与地面之间角度达到一定危险角时自动触发防翻倒装置，无需人为控制；（2）利用单向滚珠自锁原理在支撑杆接触地面瞬间将其锁死，而且能在任意位置锁住支撑杆；（3）可以有效防止轮椅向左右两侧方向和后仰方向的倾覆；该装置由纯机械构成，简单实用，安全可靠，收起方便，成本很低。推广应用价值自动防倾覆装置简单实用，安全可靠，重量不超过三千克，造价不超过两百元，且不改变轮椅原有的性能，可以大大提高残疾人独自出行的安全性，有着广泛的市场前景。11 星轮行星轮转换式可爬楼轮椅参赛学校：

22、华中科技大学参赛者：赵青、赵德文、胡照、金强、唐陶鑫，指导教师：吴昌林、贝恩海作品内容简介本轮椅为可爬楼轮椅，后轮驱动，前轮转向，具体应用情况如下：平地上行走时，采用行星轮驱动，通过链传动来驱动行星轮机构，残疾人可以很方便地摇动安放在座椅两侧的手柄来驱动轮椅前行，此时不需要其他人的帮助。爬楼时，通过牙嵌离合器将中心轴与行星轮架锁死，这样行星轮机构变为整体运动的星轮，残疾人人用较少的力便能够驱动轮椅爬楼。爬楼时轮椅为倾斜状态，倾斜角度为24度。为了增强安全性能需要一位照顾者在后面托着轮椅，照顾者托着所需要的力很小,一般的高度不超过150mm的小槛此轮椅也可翻越，轮椅倾角为8度，同时依靠后轮后的小

23、导轮保持平衡.。主要创新点（1）星轮驱动模式爬楼时使用，行星轮模式平地上使用，巧妙地转换满足了不同的应用。（2）上楼时轮椅为倾斜状态，重心偏后，但照顾者只需要很小的力便可保持轮椅的平衡状态，从而保证了绝对的安全。（3）前轮的结构使得轮椅能够适应大高度的楼梯和台阶，扩大了应用范围。（4）本轮椅最大的创新点在于它的实用，能够很好地解决轮椅上楼的问题，为残疾人带来福音。推广应用价值市场上可爬楼梯的轮椅并不多见，本产品结构简单，价格相对也会便宜很多，因此市场空间巨大，可广泛用于社区，养老院，医院等地方。本产品上可附带相关健身机构，方便残疾人锻炼腰部，背部等部位，舒展身体，健康益年。若技术成熟可向病床拓

24、展，更大程度上满足病人的需求！12 多功能助残自动轮椅参赛学校：沈阳航空工业学院参赛者：曹立国、索忠宝、李伟兴、于志丽、刘鹏，指导教师：曹国强、邢仲魁作品内容简介该轮椅在行进中或翻越障碍时，能保证乘员始终处于水平状态，不仅能平驶，还可以走沙路、石路，并能依靠前部伸出机构实现攀高等动作，同时还能保持相当的平衡，具有舒适、平稳，操作简便、省时省力，转向灵活的优点；可灵活地完成：前进、后退、左右转弯、正、逆时针就地360度旋转，而且有较强的防侧翻功能。驱动装置为前轮电机驱动，操作简单；该自动轮椅保持了固定轮椅的优点，可以由使用者自己推动后轮前进并可以进行折叠。该自动轮椅的操纵杆由手动控制，肢残人士只

25、需用一只手扳动操纵柄，就可以开动轮椅自由行进，速度也可任意调节，遇上下坡也能自主掌控，安全性高。车架等也可折叠，便于携带和运输；轮椅的扶手或搁脚板均为拆卸式，靠背能从垂直向后倾斜直至水平位且高度可调，搁脚板也能自由变换角度。该轮椅富有创意、整体造型美观，性能先进，是绿色环保交通工具，且便于维修。适合于老年人、病人、残疾人在室内外使用。主要创新点该轮椅的创新点是能够就地360度旋转，灵活自如地完成前进、后退、左右转弯，有效防止侧翻，保证乘员始终处于水平状态。此外，该轮椅还具有自动升降功能，可使残疾人在无他人照顾情况下，方便地自行上下公交车、自行解决个人卫生问题。该轮椅的靠背能从垂直向后倾斜直至水

26、平位且高度可调，搁脚板也能自由变换角度，舒适、平稳，可折叠，减少空间，实用性强。推广应用价值我国每年约有数十万老人、残疾人等需坐轮椅车行走。过去普通轮椅需要他人帮助才能使使用者上、下台阶和乘坐公交车，使用者的活动空间大为缩小。而该作品能从根本上解决上述问题，轮椅其轻巧灵活性，不但使用时不费力，而且易于携带或搭乘车辆。将会给千百万残疾人一个自由、舒适的空间。由于该产品有着很大实用性，因此存在着非常广阔的市场，具有很好的市场前景和发展潜力。13 可上下台阶式轮椅参赛学校：江西应用技术职业学院参赛者：王雨、刘慧斌、刘汉兴、彭起福、王建斌，指导教师：汪胜莲作品内容简介该轮椅适用于下肢不便的老人及残疾人

27、在户外、公园等休闲场所遇到上下台阶的情况。通过在普通轮椅的基础上，增加可拆卸的辅助装置，可方便、省力地实现上下台阶的动作。遇台阶时，辅助装置使轮椅升至台阶高度，然后使椅的前轮移至台阶上，再收起辅助装置的前半部分，这时使椅再前移至辅助装置的后半部分（安装在超出后轮轴线）处台阶前，此时椅的四轮已上台阶，最后收起辅助装置的后半部分，这样便实现了上台阶的动作。主要创新点轮椅实现上下台阶动作的关键在于辅助装置的结构及其安装位置，该装置应用了螺旋机构实现上下运动、锥齿轮传动实现运动的传递和分配，装置可由手动或电动两种方式驱动。推广应用价值该轮椅装置结构简单、紧凑，可解脱上肢健全残疾人的家庭陪护，在室内亦可

28、用作休闲椅，可使老年人或残疾人顺利够着较高的物品。其原理可借鉴用于上下楼梯轮椅的开发。14 三杆开链式轮椅参赛学校：新疆大学参赛者：潘向南、帕尔哈提、刘玉龙、秦绪新、孙晓东，指导教师：买买提明、朱颖作品内容简介基本原理：轮子与接触面一般是线接触或是面接触，要求留下连续的轨迹，这在平地或是斜面上是无所谓的，但楼梯的台阶面却并非可以使轮子于其上留下连续的轨迹，因而单纯用轮子使之自由升降台阶面，几乎是不可能的；但连杠可以很容易的实现与接触面的离散接触。因而，笔者设想将连杠与轮子相结合，即所谓三杆开链机构原理。于台阶面上三杆开链式轮椅等效为连杠，而于平地或斜面上则等效为轮子（常规轮椅），因而可以在实现

29、常规轮椅的同时，完成升降楼梯。基本结构：三杆开链式轮椅的主要组成部分是三杆开链机构，由一对三杆开链机构，两对轮子，限位机构和定位机构及其附属机构组成。三杆开链机构主要由一对主运动杠和一个中转杠构成，外加若干滑槽，滑杠，滑块等附属构件。三杆开链机构固结于三杆开链式轮椅两侧。使用方法：三杆开链式轮椅在升降楼梯过程中，需要有陪护人员陪护轮椅用户，即由陪护人员来提供动力和能量来完成升降运动。三杆开链式轮椅在平地或是斜面上使用方式和常规轮椅类似。主要创新点三杆开链式轮椅将连杠机构和轮子相结合，合理应用滑块、滑杠，即在一定程度上模拟走动，利用离散的走动来实现轮椅上楼梯的运动。三杆开链式轮椅应用朴实的力学原

30、理，简化了结构，大大降低了成本，提高了机械的实用性，有助于日后的推广，造福社会，奉献社会。三杆开链式轮椅使用较为简单只要调节限位旋钮和定位旋钮，就可以很容易的使用。推广应用价值众所周知，我国有近百万的腿部残疾人，他们无法正常地行走。对于许多深度腿部残疾人，他们无法以拐杖为媒介实现行走，更多是代之以轮椅。目前新疆各大城市和乡镇居民住宅楼几乎都是5-7层的无电梯楼，这就大大影响了常规轮椅用户的生活。因而需要一种轻便的可升降楼梯的轮椅。应运而生的三杆开链式轮椅自然就有极广阔的市场。15 半自动爬楼梯轮椅参赛学校：浙江大学参赛者：周春喜、庹福幸、张峰、唐睿，指导教师：顾大强作品内容简介此半自动爬楼梯轮

31、椅采用电动+他人辅助的方式上下楼梯，扶助的人只需要用较小的力量控制住轮椅重心的变化，便能够轻松的上下楼梯，解决了在普通轮椅不能上下楼的缺陷，相对市面上已有的类似的产品，该轮椅不仅体积小巧，而且这种轮椅轻便，使用方便安全、成本低廉，因此可以适于大多数家庭购买、使用。轮椅主要由五部分组成：（1）动力部分：由大功率直流电机，通过减速器和链条传动，驱动主执行机构运转；（2）主执行机构：通过曲柄滑杆机构，带动支撑轮做“新月”型轨迹运动，以模仿人类上下楼梯的方式，实现轮椅的上下楼梯；（3）保护机构：采用涡轮蜗杆减速器，使得整个机械在无动力的情况下可以自锁，防止意外发生；（4）电控部分：使用8051单片机控

32、制，双向开关控制电机正反转，动合开关控制电机转动、停止，限位开关在下楼梯时控制系统的初始位置，特制感应器用于下楼时更加方便、舒适、安全、稳定。主要创新点（1）使用简单而巧妙的曲柄滑杆机构，模仿人的爬楼梯动作，实现轮椅的上、下楼梯功能；（2）突破爬楼梯轮椅都是全自动（无需他人辅助）的传统设计理念，改用电动+他人辅助的方式，解决了轮椅在上下楼过程中重心调整的难题，使得该轮椅能够轻松上下楼梯；（3）上下楼平稳安全，适用各种尺寸的楼梯。由于采用蜗轮蜗杆减速器，即使轮椅在爬楼梯时出现意外故障，轮椅都会自锁并停在原位，而不会出现事故。推广应用价值绿色环保，无污染；操作简单：扶助的人只需要控制好重心的变化，

33、即可舒适的操控该轮椅；成本低、适合普通家庭使用：市面上已有的类似的产品大多结构十分复杂、庞大并且价格昂贵，并不太适合普通家庭使用，而本轮椅结构简单、价格低廉，是普通家庭用得起的轮椅，有相当的竞争力；其他用途：若利用本轮椅的原理，改成的爬楼梯搬运车，十分适合楼道搬运重物。16 阶梯平地两用电动轮椅参赛学校：安徽工程科技学院参赛者：李双、陈冬、陈浩、马飞、孙鹏，指导教师：喻全余、高洪作品内容简介据对社会的调查，下肢残疾的人群在我国残疾人中占有很大的比例；传统的轮椅适应性不强，不能爬阶梯，限制了残疾人的活动范围。随着生活水平的提高,为了提高他们的生活质量,我们就设计了这款新式轮椅,它不仅造价低廉,而

34、且操作简便。该轮椅主要由后轮、前轮升降机构、前轮转向机构和动力系统等组成。后轮的每一整轮由两个轮子组成（外轮和内轮盘），内轮盘与外轮铰接相连。外轮的轮缘均分成八段，当内轮的轮辐处在轮缘的断开点时，外轮就组成了一个普通的轮子，适于平地行驶，此时内轮盘再转过一定的角度时整轮就变成齿形轮，适于爬阶梯。前行星轮升降机构中各小轮能自转，又能绕中心轴公转，能很好地配合爬楼梯，使爬楼梯轻松自如。通过控制座椅右边的转向手柄，连动转向机构，使前轮发生偏转，达到转向的目的，使轮椅转向自如。主要创新点（1）轮椅的后轮可实现普通轮和齿形轮的切换,既可以在爬阶梯时轻松自如,也可以在平地上平稳地行驶。另外前行星轮能很好地

35、配合爬阶梯运动。（2）该轮椅结构合理，简单可靠，用手动就可完成平地和爬阶梯两种状态的切换，且切换方便。（3）轮椅配有转向装置，在行驶时可随时随地控制方向。（4）该轮椅操作简单，使用者不需要专门训练。推广应用价值由于本作品爬阶梯平稳性较高，残疾人和一些腿脚不便的老人能方便地使用，可以帮助他们到达一些普通轮椅不能到达的地方，扩大了残疾人的活动范围。该轮椅结构简单合理，制造成本较低，易于实现市场化。本作品对后轮做了创新设计，可据此制造相类似的特殊用途的机构。可以根据该轮椅制造一些既可爬阶梯又可走平地的运输工具，省时又省力。17 可升降省力便携式轮椅参赛学校：南京工程学院参赛者：唐郭、陈伟、向柳飞、沈

36、留宏、王伟琪，指导教师：冯永伟、王育荣作品内容简介目前市场上的常规轮椅大多是采用乘坐者以手推动手轮转动地轮的驱动方式，此方式需要推力较大、用力形式给乘坐者带来不便、不适合较长距离使用；轮椅座位的高度一般是固定，不能满足乘坐者在垂直方向自主升降的要求；为了能够折叠，轮椅采用软兜式座位，因不成形而舒适性差；轮椅整体的体积和重量较大，不便于携带。为了克服上述缺点，对常规轮椅的有关部位进行了革新设计，使作品具有以下新功能：利用增力摇杆和摩擦棘轮原理构建新型的驱动装置，通过摇杆驱动地轮运动，达到了省力的目的；使用摇杆改变了用力形式，方便乘坐者驱动，降低疲劳。采用X型杆机构，使轮椅座位具有可操纵的升降功能

37、。轮椅座位采用翻板式软坐垫代替软兜式座位，成形、舒适且具有折叠功能。选用较小的地轮以减小轮椅的体积和重量，便于携带。主要创新点（1）利用增力摇杆和摩擦棘轮装置驱动轮椅的地轮转动，较之乘坐者以手直接推动手轮转动地轮前进，省力可达15%以上。（2）使用X型杆机构，使轮椅座位具有升降功能。（3）采用翻板式软坐垫，克服软兜式座位的缺点，成形、舒适且具有折叠功能。（4）使地轮直径变小，可减轻轮椅的体积和重量。推广应用价值本作品采用4项革新设计后，使传统轮椅的功能进一步扩展增强：由于更省力和更便于驱动，使乘坐者能够轻松行驶更长路程，且并不影响原有的方向操纵功能；增加的轮椅座位自主升降功能进一步提高了乘坐者

38、的自理能力；翻板式软坐垫代替软兜式座位，使乘坐者更具舒适性；采用较小地轮减小了轮椅的体积和重量，更便于携带。本作品可广泛应用于医院、康复院、敬老院、疗养院、家庭病房等场所，为广大行动不便的医、患者和老年人提供了更多的自主移动功能和舒适性。在批量生产条件下，其价格有望不高于目前市场上常规轮椅的价格。18 实用上楼梯轮椅参赛学校：江西理工大学参赛者：赖化鸿、熊志锋、李海龙、张军平、吴晓建，指导教师：刘静、王祖麟作品内容简介本轮椅可帮助残疾人自动上下楼梯以及平地行走。上下楼梯装置采用腿式结构，分为前腿和后腿。前腿通过螺栓与轮椅机身联接，后腿实现轮椅的上下运动，后腿传动系统为：直流旋转电机1齿轮传动螺

39、旋传动。前后腿的相对水平移动由直线电机2驱动。上下楼梯的动作是通过电动机1和电动机2的顺序运动来实现的，由单片机进行控制，实现了轮椅上下楼梯的自动化，使操作更为简便，为残疾人士带来便利。轮椅的主要特点有：（1）上下楼梯时座椅始终处于水平，保持人体平稳。（2）采用Z字形可调脚底板，适应爬升不同高度的楼梯。（3）采用单片机编程，运动过程实现自动控制。（4）用先进的设计方法进行设计，采用Solidworks软件进行三维实体设计，并对机架进行了有限元分析。（5）大部分材料选用空心钢管，可降低成本、减轻重量。（6）结构简单，操作方便。（7）加工工艺合理，装拆方便。主要创新点（1）本轮椅利用仿生学原理，通

40、过两条腿行走实现上下楼梯。（2）轮椅脚底板采用“Z”形结构，单脚跨度为两级楼梯，使轮椅上下楼梯更加平稳，安全、可靠。（3）“Z”形脚底板可调，可适应不同高度的楼梯。（4）利用齿轮、螺旋传动机构，将电动机的旋转运动转化成直线运动，使结构更加紧凑。（5）轮椅运动通过单片机控制，实现轮椅上下楼梯的自动化，使得操作更加简单、方便。推广应用价值我国肢体残疾人的人口近6000万。有相当多的人不得不依靠轮椅才能正常生活。一般轮椅只能在平地上行走，使住在高层的残疾人士上下楼梯困难重重。为了更好地满足残疾人的需要，提高他们的生活质量，推广应用上楼梯轮椅是十分必要的。本轮椅可实现自动上下楼梯以及平地行走，成品价格

41、在3000元左右，可被普通老百姓所接受。在市场潜力方面，国内上楼梯轮椅还没有市场化的产品，尚没有强有力的竞争对手，市场潜力非常大。19 多功能健身轮椅参赛学校：中南大学参赛者：彭南华、彭方进、蒲太平、郭彦蕊、匡洋，指导教师：喻胜、何竞飞作品内容简介本着人性化、智能化、多功能化的设计思路，从轮椅使用者的实际需求出发，改进了普通轮椅的常见功能，创新地设计了一系列实用和健身功能：电动行走，一个手柄灵活控制前进、后退、转弯、刹车等所有行走功能；靠背角度调节，随意调整靠背的角度与姿态，可坐可卧。坐卧健身，简单的连杆机构使得在轮椅上也可以进行有效的全身健身运动；直立健身，遥控实现轮椅直立，不仅加强全身的锻

42、炼，还帮助使用者从轮椅上站立起来，达到康复腿脚的目的；振动按摩，有效防止褥疮，还能对全身体进行振动按摩；平移侧翻移位，遥控轻轻一按，安全自动地实现轮椅与病床（或手术台）等不等高平面间人员的自由转移；升降调节，遥控实现座位一定高度的升降，极大方便使用者的日常生活需要；“一键通”通信求救，当轮椅使用者远离人群或者身陷困境时，可通过手指按键便可立即联系到110、120或有效的亲友联系号码，为轮椅使用者提供便捷的通讯服务，得到及时的帮助；GPS定位系统，为轮椅使用者提供了更强大的安全保障。使用者可放心的独自出行、郊游甚至是远途旅游，并可得到及时的求助，极大的拓展了轮椅使用者的生活空间。 主要创新点创新

43、的设计能使病人在轮椅上独立进行坐卧健身、直立健身、振动按摩等健身运动。创新地设计了多种实用功能：坐卧健身、自动直立健身、振动按摩、自动平移侧翻移位、自动升降调节、靠背调节、一键通通信求救、GPS定位等多种新型实用功能。巧妙的实现了“一源多用”，“一构多用”，一个动力源、一种机构实现多种用途，极大的优化了机构，使其极其简单紧凑。多种实用功能的模块化设计：各种功能可随意组合，满足不同人群的需求。推广应用价值适用人群广，可用于中老年人、残障人士、伤病者等行动不便人士代步、健身、户外活动、旅游等。人性化、模块化的多功能设计，极大满足各类人群的需求。采用红外遥控自动实现直立健身、平移侧翻移位以及自动升降

44、等功能，使用安全、平稳、可靠；多种康复健身机构，如坐卧健身、直立健身等，不仅可丰富使用者的生活，更能起到康复治疗、强身健体等作用；一个操纵杆控制所有行走功能，定能受到使用者的欢迎。整体结构新颖、简单、可靠，比普通电动轮椅成本低，以上设计还可以应用于健身器械、医疗器械等领域。第二组助残机械助手、臂、腿类（18项）1 助立椅 2 自动搀扶助步车 3 语音识别控制的多自由度欠驱动助残机械手 4 多功能助食装置 5 基于角度主动控制的机械助残腿 6 全自动翻书机 7 助残多功能手 8 多功能自助护理机 9 助残机械手 10 卧式期刊阅读器11 双杆大腿假肢12 可控式用餐机13 神行杖凳14 超欠驱动

45、弹性铰15自由度自适应仿生手 15 多功能折叠拐16 脚踏键盘17 转动式腕离断假肢18 多功能助行器第二组 助残机械助手、臂、腿类（18项）1 助立椅参赛学校：华南理工大学参赛者：毕经元、龙志健、万明远，指导教师：张铁、李杞仪作品内容简介本作品是一张方便老年人或者腿脚不便的人站立的椅子。主要是通过使用者上肢的运动来带动一面的动作，从而可以调整人的坐姿与重心，来减少下肢的运动来实现站立姿势。本机构主要用到了平面连杆以及其它一些机械结构来实现椅面的调整，来带动使用者的行动。并且如果使用者需要的话，在坐下来的时候也可以起到减少其下肢运动的作用。主要创新点我们主要是考虑到老年人或者其他腿脚不方便的人

46、群，在站起来的时候总是很费力；而且往往在坐下来的过程中也是一屁股就坐了下去。为了改变这样的状况，我们将人站立过程中的手脚并用，该为手起到主要作用，方便特殊人群。推广应用价值我们的社会对老年人的关爱渐见凸现，在这样的背景下，对老年人日常行动的关爱也就更为重要了。而且对于特殊群体，比如下肢受伤，残疾等等的人群，我们的设计也可以助他们一臂之力。方便了使用者日常行动，而且也减轻了子女或者看管人的看护负担。这样的话，他们坐下就不愁再站起来了。2 自动搀扶助步车参赛学校：青岛大学参赛者：王新刚、曹志强、郑虎阶、徐晟、孙海峰，指导教师：师忠秀、庞严英作品内容简介本产品主要应用于腿部残疾、腿部骨折处于恢复期的

47、病人。主要运用了自动检测和电器控制的原理；巧妙地将助步车和动力装置结合起来，实现了动力助步；并添加了单片机系统、光电检测装置以及继电器，可以自动检测病人的行动意图，并且实现了车随人动。该车充分考虑了不同使用者的需要，设置了多种不同的工作模式；另外，本车增添了多处人性化设计及安全保护措施，结构简单、操作方便、产品的可靠性高；创新地利用支撑板代替双拐，这样可以减轻病人长时间拄拐带来的劳累；由于该车操作的方便性以及车身对人体的搀扶作用，病人可以独立使用，从而大大减轻家人及护士的负担。基本技术指标：1、整车指标：速度00.5m/s连续可调；电机：DC12V、46rpm、P=15W。电源：12V、14A

48、h；光电开关：检测距离：0.1m/0.3m、DC 636V。主要创新点（1）系统能够自动检测人体的行动意图并自动启动相关系统进行动力助步；（2）本车实现了车随人动，提高了使用者的方便性和舒适性；（3）本车实现了在一定范围内的无级变速；（4）本车采用了多种工作模式以适应不同的使用人群；（5）独特的控制电路大大简化了控制系统；（6）多处人性化设计和安全措施，使本车更安全实用；（7）病人可以独立使用，从而减轻了家人及护士的护理负担。推广应用价值该车的应用前景非常广阔，可应用于医院的康复中心、也可提供给残疾人使用、还可以应用于行动不便的老年人，用于搀扶助步。3 语音识别控制的多自由度欠驱动助残机械手参赛学校：上海交通大学参赛者：李顺冲、扬飞鸿、陈侃、黄俊杰，指导教师：高雪官作品内容简介为了尽量能使机械手与人手大小相仿，同时也为了体现欠驱动手的优势，机械手将通过一个电机驱动，通过差分机构自适应地分配动力，差分机构与电动机可藏入手掌和手腕内。手指的结构：我们的机械手共使用4个手指，分别为拇指、食指、中指和小指。除拇