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浅谈爬楼电动轮椅的设计研究现状及展望

刘虎，孙冰寒，宗思雨，李未，范亮

（长春大学机械与车辆工程学院，吉林长春130022）

摘要：随着人口老龄化的加重，越来越多的老年人需要使用爬楼电动轮椅来完成上下楼梯。爬楼电动轮椅经过几十年的发展已经初

具规模，通过使用爬楼电动轮椅，能够使老年人和残疾人自由上下楼梯，这不仅有利于使用者身体康复，同时还有益于他们的心理健康。

本文综述了爬楼电动轮椅的发展历史及分类，总结了现阶段爬楼电动轮椅的不足，并对其未来发展趋势进行了讨论，为开发新型的爬楼电

动轮椅提供参考。

关键词：电动轮椅；爬楼机构；爬楼轮椅分类；发展方向

中图分类号：TH789文献标识码：A文章编号：1671-0711（2024）04（下）-0128-02

由于我国人口中老年人的比例越来越大，因此，未设计了一款爬楼轮椅，并研究了轮椅运动轨迹来提高轮

来具有爬楼功能的智能化轮椅一定会成为居家必备产椅的工作效率。2018年，李灿、刘增宝等人采用非线性

品。集成了众多功能的智能轮椅既能为老年人的康复提遗传算法对轮椅后腿五杆机构进行优化，使爬楼轮椅的

供帮助，又能减少老年人的心理焦虑，使其重新融入社运动精度得到提高。2022年，李哲、伍世英等人采用三

会。本文的主要目的是回顾当前爬楼电动轮椅的发展情角轮和弹簧代替传统车轮，使轮椅能够进行爬楼和平路

况，总结其发展不足之处，并为其未来发展进行了展望，模式快速切换且具有较好的稳定性。

为之后开发新型爬楼电动轮椅提供参考。2 不同类型的爬楼轮椅分析比较

1 爬楼电动轮椅国内外研究现状在爬楼电动轮椅的设计中，爬楼机构的设计直接影

通过近百年的研究，爬楼电动轮椅已经制造出各种响爬楼电动轮椅的成本、稳定性、控制复杂性和能耗。

样机以及产品。欧美和日本一些机构将智能化与爬楼轮按照爬楼机构可将爬楼电动轮椅为四类：履带式、轮组

椅相结合并完成商品化。我国在爬楼轮椅方向上控制技式、腿足式和混合式。

术还不成熟，这就导致了国内爬楼电动轮椅的智能化集2.1 履带式爬楼轮椅

中程度以及控制精度较低。履带式爬楼轮椅的爬楼机构为能作用在楼梯尖角上

1932年，美国人赫伯特意外瘫痪，为了使自己能的履带，其优点是运动连续性好，爬楼稳定可靠，不易

够正常生活，他设计了一款可以完成折叠功能的轮椅。打滑，能保持较高的安全系数。其中，商业化最成功的

1939年，加拿大人乔治·克莱发明了第一台电动轮椅，产品是TopChair-S和TGRExplorer，如图1所示。这

该轮椅可以通过使用电机来带动车轮完成运动。2000年，两种产品因具有较好的操作性以及乘坐舒适性获得了较

中国科学院研发了一款具有视觉导航和语音交互的智能高的评价。但是，因为制造结构复杂，所以价格较高。

轮椅。2007年，刘云、王艾伦设计出一款集爬楼和卧立

功能一体的概念轮椅，并对轮椅设计方案的可行性进行

了验证。2015年，朱花、汪舟等人根据人爬楼时的姿态

基金项目：长春大学残障人士智能康复及无障碍教

育部重点实验室重大科技创新培育项目（ZDPY2022001）；

吉林省发展改革委2023年预算内基本建设资金

（2023C043）。（a）TopChair-S（b）TGRExplorer