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
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。
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。差动装臵可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臵闭环负反馈系统，可以调整座椅姿态，控制整个轮椅的重心位臵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）采用差动装臵、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臵，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，2-3万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。
11 星轮行星轮转换式可爬楼轮椅 参赛学校：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展，更大程度上满足病人的需求！
http://v.youku.com/v_show/id_XNDAyMDQ2MTI=.html
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臵，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，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