電動無障礙爬樓行李箱

郭正陽 張鑒 廖建飛 張榮

摘 要：隨著社會的發展，人們出行的概率大大增加，行李箱成為必不可少的工具。基于減輕人們負重的考慮，文章研究了一種既可通過輪轂電機作平地電動行走，又能通過履帶電動爬行臺階的多功能行李箱裝置，以減輕人們的負擔。

關鍵詞：電動;無障礙;爬樓;行李箱;越障

中圖分類號：TH122

文章編號：2095-624X（2019）04-0037-01

本文設計了一種能在人的把扶下自動行走并能爬行樓梯的行李箱（見圖1）該行李箱具有正常路況的電動行走功能及樓梯的電動爬行能力，能大大地減輕人們行李重量負擔。

一、電動無障礙爬樓行李箱的組成

自動行李箱由平路行走部分、樓梯爬行部分與行李箱部分三部分組成。平路行走部分由電池、控制系統、萬向輪和輪轂電機組成;樓梯爬行部分由直刷電機、履帶、履帶輪和支架組成;行李箱部分由拉桿、彈簧銷和外殼組成。平路行走部分安裝在行李箱部分下側，樓梯爬行部分安裝在行李箱部分的左側。①平路行走部分采用輪轂電機驅動，變頻調速。同時以萬向輪作為被動輪，方便手動轉向。②樓梯爬行部分采用直流無刷電機驅動，通過蝸輪蝸桿減速增大扭矩，同時利用蝸輪蝸桿的自鎖防止行李箱在樓梯上時沿斜面下滑。③行李箱部分的結構與普通行李箱類似，采用側開式，拉桿除了可以拉伸外還可以繞行李箱轉動。

二、工作原理

工作狀態有立式和臥式兩種，如圖2。當行李箱處于平面路況時，為立式工作狀態（圖2右圖），此時平路行走部分處于工作狀態。當行李箱處于樓梯爬行路況時，將行李箱的扶手上拉并將行李箱改變為臥式，即為臥式工作狀態（圖2左圖），此時，樓梯爬行部分處于工作狀態。

三、爬樓行李箱的機電控制設計

電動無障礙爬樓行李箱的機電控制系統主要由電動機、功率變換器、傳感器和控制器組成。控制系統選用單片機作為控制器，控制器控制電路主要包括以下幾部分：控制芯片及其驅動系統、AD采樣系統、功率模塊及其驅動系統、硬件保護系統、位置檢測系統、母線支撐電容等。

四、機械結構設計及仿真

通過solid works三維建模軟件對所需各部分零件進行結構設計，并采用solid works運動仿真觀察零件及模型之間的相對運動狀態;利用ansys有限元分析對各支撐結構及輪轂固定區域施加大于等于設計載荷1.8倍的力，以觀察各支撐結構間的載荷分布情況，并予以調整。

本行李箱采用三維實體造型的方法進行結構設計，并用有限元分析軟件進行強度校核，大大縮短了設計時間，降低了設計成本。

參考文獻：

[1]張榮.機械原理[M].武漢：華中科技大學出版社，2015.

[2]濮良貴，陳國定，吳立言.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2013.