東北大學學生研發出正向爬樓梯輪椅

2020-12-01 環球網

央廣網瀋陽8月11日消息（記者徐志強通訊員 張廣宏）「坐在輪椅上，無需任何人幫助，就能在一級級樓梯間輕鬆自如地爬上爬下……」這不再是被禁錮在輪椅上的殘障人士的夢想，而是即將到來的一種現實生活。東北大學機械工程與自動化學院2014級學生研發的新一代欠驅動自適應式爬樓梯輪椅，能夠幫助輪椅上的殘障人士正向自主上下樓梯，順利地跨越生活中曾經難以逾越的天塹。

目前，市場上投入使用的輪椅，在爬樓梯過程中不能正向上下樓梯，需要倒退上樓，使用起來有諸多不便，有的甚至還需要他人輔助。不僅如此，而且輪椅價格昂貴。解決這些問題，研發出能夠正向自主上下樓梯的輪椅，幫助殘障人士自主生活，成為東北大學機械學院一群年輕人追求的夢想。

東北大學爬樓梯輪椅結構優化設計與平穩下樓梯關鍵技術研究項目組，從測量各種樓梯的寬度做起，一步一步地開始研發欠驅動自適應式爬樓梯輪椅。他們在大成教學館、何世禮教學館和主樓等場館，拿著皮尺心無旁騖地測量不同樓梯的寬度，精心記錄測量的每一個數據。

有了第一手的數據，項目組成員開始對輪椅上下樓梯的完整過程進行仿真模擬，尋找適應性更強的解決方案。

輪椅爬樓梯過程的穩定性，是坐輪椅殘障人士的第一要求，也是項目組成員必須突破的難題。項目組在分析當前人們常用的輪椅時發現，一般爬樓梯輪椅都是通過斜坡或者特定裝置，如木板等來保證穩定性，但經常會出現一些小問題，無法保證爬樓過程的穩定性。項目組在國內外首創了利用後支架結構的變形來使輪椅滿足正向上下樓梯的要求，經過反覆測試，穩定性非常高。負責人黃偉康自信地說：「後支架結構的優勢就在於它無需任何特殊裝置或者操作，就能夠自己適應不同的路況和臺階，而且平穩性和安全性都有技術保障。」

突破了穩定性的難關，如何提高載重量，又成為輪椅能否推廣應用的關鍵難題。「傳統履帶佔地面積大，要求的電機大、耗電快；而不合適的行星輪系的軸心距會導致輪椅在上下樓梯時的波動大，平穩性不良。」黃偉康介紹說，「在兩年的研究實踐中，我們將兩者結合起來，達到了一加一大於二的效果。在後支架做了一個履帶式的從動結構，減少了動力源，將履帶和行星輪繫結合到一起，在下樓梯的時候能夠起到輔助平衡的作用，還能延長輪椅的壽命，提高載重量。」

從開題到結題，項目組先後開發了四代輪椅。通過對後支架從動機構的重新設計和在實踐中不斷完善更新，項目組最終完成了欠驅動自適應輪系的重心調整系統，使原有的多姿態智能型自適應式爬樓梯輪椅能夠更好地完成下樓梯的動作，而且過程更加穩定，安全性更高。與此同時，輪椅自身的重量降到九十公斤，載重量卻提高到一百六十斤，擴大了輪椅的適用人群。

欠驅動自適應式爬樓梯輪椅強大的功能，讓項目組成員對未來的推廣應用充滿信心。黃偉康自信地表示，「創造改變生活，這款輪椅投入使用後，將為無數坐在輪椅的殘障人士帶來更多的方便，切實幫助他們克服環境和人生的阻礙。」

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