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摘 要
輪椅是年老體弱者以及下肢傷殘者必不可少的代步工具，但障礙物卻使輪椅受到很大限制?，F代由于采用了傳統的輪式結構，只能夠在平地上行走，面對臺階、樓梯這樣比較復雜的地形卻顯得無能為力。高通過性輪椅設計是采用輪腿式機器人結構，正常行駛時輪式工作，采用四輪驅動；遇到障礙時腿式工作，從而適應大多數地形；車身則采用自動導軌式調平結構，該結構簡單，調節(jié)方便。本次設計的主要工作包括：確定輪椅的工作方式以及工作結構形式、主體尺寸，并確定各主要零、部件的結構尺寸及其選型。
關鍵詞：輪椅 高通過性 輪腿式機器人
Abstract
Wheelchairs are frail elderly and the disabled limb indispensable means of transport, but the obstacles while filling the wheelchair is very restricted. As with a traditional modern wheeled structure, can only walk on flat ground, facing steps, stairs, but this is more complex terrain powerless. High-pass design is the use of a wheelchair wheel legged robot structure, normal driving wheel work, the use of four-wheel drive; encounter obstacles leg work to accommodate most of the terrain; body is leveling automatic slide-type structure, the structure is simple, easy to adjust. The design of the main tasks include: determining wheelchair work and the working structure, body size, and identify the major components and parts of the structure size and selection.
Keywords: wheelchair high adoption round legged robot
目 錄
1 緒論 1
1．1 研究目的 1
1．2 國內外發(fā)展現狀 1
2 方案選擇 2
2．1 常見方案 2
2.1.1 輪組式 2
2.1.2 履帶式 2
2.1.3 腿式 3
2.1.4復合式 3
2．2 方案分析 4
2.2.1 目前研究中所存在的問題 4
2.2.2 方案選擇 4
2.3 具體方案 5
2.3.1 總體方案 5
2.3.2 結構分析 5
2.3.3轉向機構 6
2.3.4 越障功能 6
2.3.5 移動方式 8
3 結構設計 9
3.1 主要參數設計 9
3.2 電機選擇 9
3.2.1 選擇電動機的類型和結構形式 9
3.2.2 行走機構電機選擇計算 12
3.2.3 行走機構電機功率的計算 12
3.3 驅動輪系統設計 12
3.3.1 總體結構 12
3.3.2 驅動輪的結構設計 12
3.3.3套筒(輪軸)的結構設計 13
3.4 軸設計與校核 14
3.4.1 總體設計 14
3.4.2 軸的結構設計 14
3.4.3 軸的校核 14
3.5 V帶設計 15
3.5.1確定計算功率 15
3.5.2 選擇V帶類型 15
3.5.3確定帶輪的基準直徑并驗算帶速 15
3.5.4驗算帶速 15
3.5.5確定V帶的中心距和基準長度 15
3.5.6驗算小帶輪上的包角 16
3.5.7 計算帶的根數 16
3.5.8 計算單根V帶的初拉力的最小值 16
3.5.9 計算壓軸力 17
3.5.10 帶輪的結構設計 17
3.6 車輪半徑尺寸研究 17
結 論 19
參考文獻 20
致 謝 21
1 緒論
1．1 研究目的
輪椅是年老體弱者以及下肢傷殘者必不可少的代步工具，隨著無障礙設施的增多，輪椅使用者的活動范圍逐步加大。但障礙物卻使輪椅受到很大限制，因此研發(fā)價格低廉、簡單易用的可翻越障礙物的輪椅是康復工程工作者面臨的一項比較緊迫的任務?，F代由于采用了傳統的輪式結構，只能夠在平地上行走，面對臺階、樓梯這樣比較復雜的地形卻顯得無能為力。解決這一問題的最好方法就是改進殘疾人使用的行走設備，也就是說通過改進殘疾人輪椅的機械結構，使其能夠適應日常生活中所碰到大多數的地形。
本次設計的題目高通過性輪椅設計，其主要原理在于四個輪子在正常運動中四輪驅動行走；而在遇到障礙的時候可以像腿一樣的行走，以通過障礙物；而在車身則采用滑軌式自動調平結構。
1．2 國內外發(fā)展現狀
國外對爬樓梯裝置的研究開始得相對較早，最早的專利是1892年美國的Bray發(fā)明的爬樓梯輪椅。此后，各國紛紛開始投入此項研究，其中美國、英國、德國和日本占主導地位，技術相對比較成熟，且有一些產品已經投入市場使用。我國對此類裝置的研究雖然起步較晚，但近年來也涌現了很多這方面的專利，然而投入實際使用的還很少。
日本千葉工業(yè)大學開發(fā)出了一款全新的輪椅，這個輪椅的獨特之處就是能夠輕易地在不公正的地面上使用。這款輪椅配有一排感應器來探測障礙和地面變化，并能夠自動進行調整。借助于四輪驅動和五軸的結構設計，該款智能機器人輪椅能夠完成多種難度動作。
平常，它像普通的輪椅一樣通過滾動前行，但是如果碰到臺階或者溝道的話，它的輪子就可以變得像腿一樣通過障礙。使用者需要做的僅僅是通過操縱桿告訴它往什么方向移動，這個智能機器人輪椅會自動評估周圍的地形然后做出正確動作。當然如果路面不平的話，它會自動控制座椅確保它保持水平。
2 方案選擇
2．1 常見方案
2.1.1 輪組式
輪組式的特點是每個輪組依照星形輪的方式進行運動：平地行駛時，各小輪繞各自軸線自轉；爬樓梯時，各小輪一起繞中心軸公轉。
內蒙古民族大學物理與機電學院的蘇和平等人借鑒了iBOT 的爬樓方式，采用星形輪系作為爬樓梯機構，設計了一種雙聯星形機構電動爬樓梯輪椅。改輪椅爬樓時需要人工輔助或者樓梯扶手的輔助支撐，使其能調整重心的位置，安全爬樓。
圖2-1雙聯星形爬樓梯輪椅圖 圖2-2雙聯星形爬樓梯輪椅改進圖
2.1.2 履帶式
履帶式爬樓梯裝置的原理類似于履帶裝甲運兵車或坦克，技術較成熟，操作簡單，行走時重心波動很小，對樓梯的形狀、尺寸適應性強。英國Baronmead 公司開發(fā)的一種電動輪椅車，底部是履帶式的傳動結構，可爬樓梯的最大坡度為35 度，上下樓梯速度為每分鐘15-20個臺階。法國Topchalr 公司生產的電動爬樓梯輪椅，它的底部有四個車輪供正常情況下平地運行使用，當遇到樓梯等特殊地形時，用戶通過適當操作將兩側的橡膠履帶緩緩放下至地面，然后把這四個車輪收起，依靠履帶無需旁人輔助便能自動完成爬樓等功能。
圖2-3 履式機器人
2.1.3 腿式
早期的爬樓梯裝置一般都采用步行式，其爬樓梯執(zhí)行機構由鉸鏈桿件機構組成。上樓時先將負重抬高，再水平向前移動，如此重復這兩個過程直至爬完一段樓梯。步行式爬樓梯裝置模仿人類爬樓的動作，外觀可視為足式輪椅，采用多條機械腿交替升降、支撐座椅爬樓的原理。
2.1.4復合式
現今，爬樓裝置一個研究創(chuàng)新點是將上述的輪組、腿式、履帶機構相互結合，吸取各自的優(yōu)點。比較廣泛的組合思路有以下兩種：一是輪履、腿履復合。比如中國科學技術大學精密機械與精密儀器系研制的一種小型全自主多種移動方式相融合的復合式越障輪椅。二是采用了輪一履復合 如圖1-6所示和輪－腿一履帶復合 如圖1-7所示等結構。設計主要是依靠腿式機構來完成越障，以及履帶平穩(wěn)性和輪組的靈活性來達到功能的完整。
圖2-4輪一履復合圖 圖2-5輪－腿一履復合圖
2．2 方案分析
2.2.1 目前研究中所存在的問題
履帶式的缺點就是對路面施加的強壓力，不可避免的對障礙沿有一定的損壞，不適合大絕大多數室內障礙。自重較大，平地行走時阻力較大，相對于其他結構，履帶式轉彎需要更大的動力，使用過程中噪聲很大。這些都限制了它在日常生活中的推廣，被接受程度低。
腿式爬樓裝置有最好的地形適應力，但承載重量較小，具有較大危險性，且重心偏高。運動相對比較平穩(wěn)，顛簸感輕微，但同時運行速度較緩。此外，該類型裝置對控制的要求較高，操作比較復雜，在平地行走時運動幅度不大，動作緩慢。
復合式爬樓裝置各種機構的復合也給控制方面提出了更高的要求，而且爬樓過程中的穩(wěn)定性、如何適應不同尺寸的樓梯、如何實現手動操作省力與省時的問題以及反向自鎖等問題仍然存在。
2.2.2 方案選擇
本次設計的指導思想必須滿足以下幾個性能：平地、越障兩用；平地行駛效率高，操作方便簡單；越障時重心波動緩和，穩(wěn)定性好；不平坦地形下對系統的重心作適時調節(jié)，避免車體傾斜給使用者帶來恐懼；輪椅結構盡量簡單，造價低廉。
為了滿足上述要求，考慮到復合式具有良好的越障能力，所以本次設計采用輪腿式復合機器人結構，正常行駛時輪式工作，采用四輪驅動；遇到障礙時腿式工作，從而適應大多數地形；車身則采用自動導軌式調平結構，該結構簡單，調節(jié)方便。
該種結構的優(yōu)點有：
第一，平順的行駛能力。輪椅小車在平地行駛時，由于其結構上的特點，四輪都有單獨的電動機驅動，利用輪軸系統傳遞動力，使小車輪快速的前進，其效率與普通輪式驅動車輛相同。當遇到可跨越的障礙時，四輪演變成腿式機器人形星翻越障礙物前進。
第二，可靠的越障能力。輪椅小車翻越障礙時，小車輪四輪驅動電動機停止，抬腿電動機驅動抬腿以通過障礙，轉向時通過單獨的電動機驅動，輪子不轉動。這使得在翻越障礙過程中，小車輪不會發(fā)生滾動，使得運動方位的控制得到精確的保證。這一優(yōu)點對小車越障控制尤其重要。
第三，對控制方式容易實現。任意時刻輪椅四輪同步驅動行走，轉向和抬腿都由單獨的電動機驅動，這樣就能準確控制移動輪椅的行走狀態(tài)。
第四，由電動機調速控制器來實現輪椅的正常前進、實現轉向、抬腿前進三個基本運動單元。
2.3 具體方案
2.3.1 總體方案
本設計方案中的輪腿式機器人它是具有足夠的流動性簡單的機構為目標的環(huán)境中，其作用機理是不同的從那些其他的移動機器人。四個車輪被安裝在每一個腿尖，和腿機構是很簡單的。在此輪椅系統有四個活動輪，只有五個活動
軸，而機器人可以直接移動通過一部分的水平的地形。當遇到障礙物的時候它
可以像一個機器人移動也走在臺階上像腿式機器人，盡管組成的機械結構簡單。
2.3.2 結構分析
根據本次設計的要求有一下三個前提：輪腿機器人作為機器人的基本討論
越障地形合適的機制，因為這兩個車輪和腿是必要的崎嶇地形的機器人，這類
機器人，同時具有高速和高非結構化地形的適應性；提出了機器人在地面上有四個接觸點。四是最小數目，以維持其穩(wěn)定性當它提出了一條腿支撐它的身體其他
三條腿；連接到每個車輪的前端的一條腿，因為在很多情況下，沒有足夠的空間可設置的腿和車輪單獨的機器人身體上。
2.3.3轉向機構
對于機器人輪椅來說方向控制機器人是必要的，在正常行駛的過程中，以及在越過障礙的時候，都是需要準確控制的。對于這一點，阿克曼轉向機構或機制圖1中示出的是用于轉向。
圖2-6轉向機構
2.3.4 越障功能
一般功能腿機制有利于示于下表。當所有的腿不具備多個自由度，無法實現的轉向功能，在下表（圖2）。假設只有運動1和2的是可以實現的，因為不一定需要功能3腿尖位置進行調整車輪。其結果是，使腿機制可以變得相當簡單。為了實現功能2，它至少是必要的腿頂端能夠移動垂直及橫向，如圖3中所示。
圖2-7：身體位置調整，而不離開 圖2-8：腿型機器人可以選擇
支持任意位置。
支承點的位移優(yōu)選的是，實現兩個或多個功能的一個的自由度，以避免了復雜的機制。因此，軸由在軋制控制方向，這兩個函數（ⅱ）和（4）來實現，作為如圖4所示。此外，（ⅲ）及（v），實現了由其他可驅動的軸設置，如圖4所示。這機制下稱腿像車軸。為了四條腿（圖5）實現的功能，機器人配備與上面的前部和后部的腿狀軸。
圖2-9 腿像車軸機制 圖2-10 在兩個腿像軸前部和后部， 撤消修改
所以每腿可以提高其輪。
圖2-11 身體有可能下降，如果所有的車輪不能被驅動。
驅動和控制每個車輪獨立地是由于以下原因：當輪椅車體掉落在斜坡上移動時，在粗糙地形有一種可能性，如圖6中所示，如果所有的車輪還沒有激活的車輪；左車輪的右輪的速度是不同的，即使在粗糙地形上直線移動，最后，附著在車體上的調整軸。
該設計輪椅的四個車輪和四條腿的功能，并具有一個可控制的片的一部分，因此，它可以移動崎嶇地形上的人或騎在它的水平的東西。另一方面，有四個主動車輪和其他五個主動軸。輪腿式機器人具有最小的自由度，除其他機器人具有相同的遷移率式樣。所以，這是一個新型崎嶇地形的機器人。
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2.3.5 移動方式
在下圖中給出了輪腿式機器人的運動方式，以及越障過程，按照順序給出了輪椅越過障礙，向前移動的過程圖。
圖2-12 運動方式圖
崎嶇的地形上移動戰(zhàn)略腿部模式每個前輪的步驟超過了一個洞。之后，每個以同樣的方式在孔后輪步驟。
3 結構設計
3.1 主要參數設計
主要尺寸
長度：1200mm，寬度：820mm，高度：350mm
撤消修改
重量
120kg
輪圈尺寸
半徑：100mm，寬度：30mm
電機 （直流電機）
23 W
40 W
電池
36 V
圖3-1參數數據
3.2 電機選擇
3.2.1 選擇電動機的類型和結構形式
因為我們的輪椅需要能夠爬樓越障，所以對電機的要求就比較高。所以我們選擇電動單輪車的驅動電機作為電動輪椅的電機。永磁直流無刷電機是一種典型的機電一體化電機, 除了有普通直流電機調試性能好、調速范圍寬和調速方式簡單的特點外, 還有功率因素高、轉動慣量小、運行效率高等優(yōu)點, 特別是由于它不存在機械換相器與電刷, 大大的減少了換相火花, 機械磨損和機械噪聲, 使得它在中小功率范圍內得到了更加廣泛的應用, 是電機的主要發(fā)展方向之一。
對于永磁直流無刷電機的控制方式, 可以分為兩大類有位置傳感器控制方式和無位置傳感器控制方式。典型的有位置傳感器控制方式是使用霍爾傳感器控制方式。無位置傳感器控制方式是目前比較廣泛使用且較為新穎的一類控制方式, 包含有反電動勢控制方法、磁鏈計算法、狀態(tài)觀測器法和人工神經網絡控制法等。反電動勢控制方法中對驅動橋和電機在外電路過流時的保護極為重要, 對軟件發(fā)生錯誤動作時負載的保護也提出了較高的要求[6]。目前我國電動車所使用的電機一般為直流電機，直流電動機具有運行效率高、調速性能好等優(yōu)點。傳統的直流電機是有刷直流電機，但由于電刷的存在，帶來了因機械摩擦而產生的噪聲、火花、電磁干擾等缺點，再加上電機的制造成本高、維修困難、使用壽命短等，其使用范圍受到很大影響。
目前在直流無刷電動機中常用的位置傳感器種類主要有如下幾種：
第一，電磁式位置傳感器。電磁式位置傳感器是利用電磁效應來測量轉子位置的，有開口變壓器、鐵磁諧振電路、接近開關電路等多種類型，在BLDCM 中用的較多的是開口變壓器。電磁式位置傳感器具有輸出信號大、工作可靠、壽命長、對環(huán)境要求不高等優(yōu)點，但這種傳感器體積較大，信噪比較低，同時，其輸出波形為交流，一般需經整流、濾波方可使用。
第二，磁敏式位置傳感器。磁敏式傳感器是利用某些半導體敏感元件的電參數按一定規(guī)律隨周圍磁場變化而變化的原理制成。其基本原理是霍爾效應和磁阻效應。目前，常見的磁敏式傳感器由霍爾元件或霍爾集成電路、磁敏電阻和磁敏二極管等組成。一般來說，這種器件對環(huán)境適應性很強，成本低廉。
第三，光電式位置傳感器。光電式位置傳感器是利用光電效應，由跟隨電動機轉子一起旋轉的遮光部分和固定不動的光源等部件組成。有絕對式編碼器和增量式編碼器之分，增量式編碼器精度很高，多用于精密控制中，價格昂貴，且需要附加初始位置定位裝置；絕對式編碼器價格低廉，不需要初始定位，但精度不高，可用于一定的速度控制中?？傊?，光電式位置傳感器性能比較穩(wěn)定，體積小、重量輕，但對環(huán)境要求較高。逆變器將直流電轉換成交流電向電機供電，與一般逆變器不同，它的輸出頻率不是獨立調節(jié)的，而受控于轉子位置信號，是一個“自控式逆變器”。BLDCM 由于采用自控式逆變器，電機輸入電流的頻率和電機轉速始終保持同步，電機和逆變器不會產生振蕩和失步，這也是BLDCM 的重要優(yōu)點之一。
本次我們選用的無刷電動機型號是24V，600W的電動機，蓄電池采用的就是24V能充電的干蓄電池。直流無刷電機的機械特性和調節(jié)特性的線性度好，調速范圍廣，壽命長，維護方便噪聲小，不存在因電刷而引起的一系列問題，所以這種電動機在控制系統中有很大的應用潛力。在控制無刷電動機的系統中，基本框架如圖1.6所示。
圖3-2 三相無刷直流電動機控制系統框圖
電動機的類型和結構形式應根據電源種類為直流，根據工作條件以及工作方式，確定電機為直流ZYT系列直流永磁馬達。一、ZYT系列直流馬達概述ZYT系列永磁直流馬達采用鐵磁體永久磁鐵激磁，系封閉自冷式。作為小功率直流馬達，可在各種裝置中用作驅動元件。二、使用條件海拔不超過4000m;環(huán)境溫度：-25oC~40oC；相對濕度：小于等于95%（±25oC） 允許溫升：不超過75K（海拔為1000m時）三、型號說明 如：90 ZYT 08/H1 90 表示：機座號用55、70、90、110表示其相應機座外徑為55…110mm。 ZYT表示：永磁式直流電動機 08 表示：鐵芯長代號0-49表示短鐵芯產品，51-99表示長鐵芯產品， 101-149示特長鐵芯產品。 H1表示：派生結構，其代號用H1、H2、H3……每個機座號按用戶提出 要求順序排列功率在：30W~1.2KW 匹配直流調速器可無級調速。四、技術參數：功率：20W~1200W；電壓：24V、36V 、48V 、90V、110V、180V、220V ；扭矩：0.050mN.m~3822mN.m；轉速：1500r/min 3000r/min 6000r/min(55、70)；安裝方式：A1 底腳安裝 A3 法蘭安裝(6)機座外徑為(mm)：55、70、90、110、130五、安裝形式
安裝機構型式
安裝結構型式代號
機座號
單軸伸
雙軸伸
機殼外圓安裝
A5
AA5
55-110
端蓋凸緣安裝
A3
AA3
55-110
底腳安裝
A1
AA1
55-110
圖3-3 安裝機構
3.2.2 行走機構電機選擇計算
高通過性輪椅最大質量為M=160Kg。選取輪與地面的摩擦系數f為O．25，機器人由四輪驅動，故每個輪承擔的最大重量為m=40kg，根據摩擦力計算公式F=fmg=0.25*40*10=100N。力矩公式T=FR，代人得所需電機的轉矩T=100*100=10000N·mm。
3.2.3 行走機構電機功率的計算
根據公式Pw=Fv/1000=100*1.4=140W,因此得到所需的電動機功率為140W。
所以選擇四個驅動輪電機為150W，選用無極調速。
3.3 驅動輪系統設計
3.3.1 總體結構
電機與車體之間的連接是通過螺栓、L型鋁材和開槽圓柱頭螺釘來實現的。聯接驅動輪的套筒材料選用強度和剛度較好的45鋼。該驅動系統的動力傳遞過程是：電機軸轉動，帶動與之連接的套簡轉動．從而使驅動后輪轉動，于是實現了機器人的前進。套筒與驅動輪問采用較緊的過盈配合，套筒與電機軸配合采用較小的過盈配合。
3.3.2 驅動輪的結構設計
如圖5所示，驅動輪外因材料為橡膠。輪觳材料為尼龍66。為減輕輪子重量，在輪上有六個均勻分布的減重孔。驅動輪的軸孔是根據電機的軸徑而定的。
圖3-4驅動輪結構簡圖 圖3-5套筒(輪軸)的結構簡圖
3.3.3套筒(輪軸)的結構設計
(1)機構設計。如圖所示。該軸在T作中承受扭矩和不大的彎矩．故為傳動軸。由于要與電機軸相連，故做成空心軸(套簡)。由于外聯驅動輪，故做成光軸。套筒與電機軸用M3的標準圓柱銷聯接．套筒上開一3mm銷孔。套筒的長度主要取決于后輪的寬度及電機軸的長度，計算為32mm。套筒上銷孔與筒端的距離取為6mm。
(2)強度校核。行走機構屬于重要的部件。套簡要承受一定的載荷，故選用45號鋼。該軸主要承受扭矩及不大的彎矩，故按扭矩來計算軸的強度。
圖3-6 電機固定板結構圖 圖3-7 固定板結構簡圖
(3)電機固定板結構設計。如圖7所示。我們將驅動輪電機固定板加．I：成L形。電機同定板材料選用LYl2，尺寸據電機的尺寸而定。電機與同定板的聯接使用3個M3的標準螺釘。同定板與底盤的聯接使用3個M6的六角頭螺栓，分布如左圖。
3.4 軸設計與校核
3.4.1 總體設計
本次設計的電動輪椅中共有兩根軸，材料均為45號鋼，調質處理，45號鋼的，其屈服極限為，對塑性材料有：彎曲，扭轉，擠壓，剪切。因45號鋼許用拉應力為，n為安全系數，對塑性材料通常取，故，。
其設計如下：
軸的扭轉強度條件為：
則有：，取，則，取與輪配合的軸徑為。
3.4.2 軸的結構設計
根據軸的直徑選擇相應的鍵，從而確定鍵槽尺寸,此軸中間一段只要一般的粗糙度即可，而兩端與軸承配合的軸要保證相當的精度，其余的保證普通精度即可。
3.4.3 軸的校核
此軸主要受扭矩作用，所以只要對軸進行扭轉應力強度校核即可，查閱參考文獻可知校核公式為：。
軸的兩端為危險截面，應對它進行扭應力強度較核：
式中：；
。
代入數據可得：。
由此可知強度符合要求，設計合理。
3.5 V帶設計
3.5.1確定計算功率
由《機械設計》表8-7查得工作情況系數，故
3.5.2 選擇V帶類型
根據，=970r/min，由《機械設計》圖8-11可知，選用B型帶
3.5.3確定帶輪的基準直徑并驗算帶速
初選小帶輪基準直徑,查表8-6
=60mm
大帶輪直徑/=，得出=60mm
3.5.4驗算帶速
因為，故帶速合適。
3.5.5確定V帶的中心距和基準長度
(1)由式 得
，取
(2)計算帶所需的基準長度
由《機械設計》表8-2選取V帶基準長度
(3)計算實際中心距
3.5.6驗算小帶輪上的包角
3.5.7 計算帶的根數
查《機械設計》表8-5得
（0.95-0.93）（156.83-155）/(160-155)+0.93=0.94
查表8-2得
查表8-4a,8-4b得
（3.17-2.66）（970-950）/(1200-950)+2.66=0.580KW
取3根V帶。
3.5.8 計算單根V帶的初拉力的最小值
由《機械設計》表8-3得A型帶的單位長度質量，所以
應使帶的實際初拉力。
3.5.9 計算壓軸力
壓軸力的最小值為
=156.83°
3.5.10 帶輪的結構設計
因為帶輪直徑較小故采用實心式，取帶輪寬為30mm。
3.6 車輪半徑尺寸研究
圖3-8車輪半徑
尺寸的車輪半徑R是凸在單輪模式如圖2，腿的運動模式在2步中，當移動時所示，后面的步驟獲得關注。開始時，我覺得最低值。車輪半徑小移動在腿部模式輪心理的優(yōu)點是在接觸工序在該過程中，它能夠降低擺動的步伐。級擺動8，R1（圖步幅車輪半徑或以騎差異，和R2）是必需的。所需的步幅在車輪半徑的差異但我示于左圖的變化如何。步幅實現由移動轉向軸調整，但文學硬脂酸更多所需的操作量的運作調整軸的靜態(tài)穩(wěn)定性影響的腳的模式，如盡可能小然而，凹凸輪模式到一個較小的車輪半徑地面移動性降低。我這里的凸塊我覺得從車輪扭矩眼睛所需的最小尺寸的車輪。輪椅是凸的，和前輪車輪模式移動至下圖中的第一塊接觸時，輪的狀態(tài)。在這個時候，四輪驅動的輪驅動力的后輪和前輪的驅動力Ffront frear，因為它是一個動態(tài)我可以利用。但是，在另一方面，前，后，顯示在圖中條在某些情況下，兩個輪子是在同一時間在與凸塊接觸。在這種情況下，例如登高凸塊只驅動力各車輪應。因此，這是在與凸塊接觸確定的最低值的R比一個車輪的驅動力。接觸的凸塊圖10是前輪的驅動扭矩我告訴你是怎么。在這里，前車輪轉矩發(fā)生力施加重量GτF幾個階段，到前輪，從步驟接點G N的角度θW的，和N，Hbump高度凸塊，汽車我和車輪半徑為R由它自己的前輪的前輪驅動轉矩我把電源Ffront切線。一個3 Ffront，N，和G下列等式成立的權力平衡。
Ffront = GsinθW
N= GCOSθW
此外，下式成立時前輪最多的凸塊。
Ffront =μN
μ為靜摩擦系數，是小于的最大靜摩擦系數μmax。臺階高度是確定上述μ當你強迫的輸出范圍內Ffront。如混凝土或瀝青和汽車輪胎的一般道路表面的靜摩擦系數μ的這是說，0.6至約0.8。
a 有障礙的路上 b
圖3-9車輪靜模型
在Ffront=0.6N下，θW= 31，當公式μ= 0.6新局面。此時，關系R和Hbump之間的它可表示為。換句話說，沒有另一車輪模式的車輪的驅動力，使每個車輪爬升Hbump將大約七分之一的R。上式中的R或更多，這是必要的，如果你想移動至圖的情況下，即使在凸塊Hbump。如果一個單一的，Hbump你正在努力去表達當然使用其他的車輪的驅動力，如圖這是可能的爬上凸部（4個）以上。有關以上車輪的尺寸的結論
7Hbump
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