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研究生:王瑞霆
研究生(外文):Reui-Ting Wang
論文名稱:以足部驅動之輪椅的機構構想設計
論文名稱(外文):A Conceptual Mechanism Design of Leg-drive Wheelchair
指導教授:陳正光陳正光引用關係
口試委員:陳政順劉昭華
口試日期:2016-07-14
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:製造科技研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:104
語文別:中文
中文關鍵詞:死點偏移轉向機構曲柄搖桿小腿驅動輪椅
外文關鍵詞:Dead- center OffsettingSteering MechanismCrank-RockerLeg-DriveWheelchair
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一般手動輪椅是以雙手握住輪椅手圈向前或向後推動而使輪椅前進或後退,對於只有中風偏癱患者而言,操作使用就很困難。有鑑於此,若能設計一利用足部上踢下擺的往復運動而驅動輪椅,將可以克服雙手無法同時驅動推輪的困境;此外,也可以當成下肢復健的輔具。
本文提出一利用小腿上踢下擺而驅動輪椅的機構構想設計,主要包含驅動機構、輪椅轉向機構及死點偏移機構。本研究的構想設計已利用Solidworks軟體建構,並利用該軟體進行干涉檢查、應力分析與運動模擬,其結果已初步證實此設計的可行性。
A general manual wheelchair usually is driven by its user simultaneously holding and pushing both the rear wheels to move forward or backward. For those who have only one hand available to operate, however, it becomes impossible to drive the wheelchair by himself/herself. In view of this, if a wheelchair can be driven by the repeated kicking motion of shank, then it can ovecomes the problem of not able to simultaneously pushing both the rear wheels to drive the wheelchair. In addition, it might be used as a rehabilitation device for user’s lower extremities.
This paper presents a conceptual mechanism design of applying a four-bar linkage to take user’s leg’s up-down swing as input to drive a wheelchair. This mechanism design mainly consists of a driving mechanism, a steering mechanism and a dead-center offsetting mechanism. The 3D model of this novel conceptual mechanism has been constructed via SolidWorks software, and its strength analysis and kinematic simulation has been performed via SolidWorks as well. The preliminary result has confirmed the feasibility of this novel design.
摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1研究背景與動機 1
1.2研究方法與步驟 2
1.3 論文架構 3
第二章 文獻探討 4
2.1 單側驅動式輪椅 4
2.1.1 手腳獨自驅動一輪之偏癱患者專用輪椅 4
2.1.2 單側膝關節操控之偏癱患者專用輪椅 7
2.1.3 中華民國專利#I297601 9
2.1.4 美國專利#US5306035 A 11
2.2 輪椅轉向機構 12
2.2.1中華民國專利#M374348 12
2.2.2 中華民國專利#M518081 13
2.2.3 中華民國專利#I454253 14
2.3 文獻探討總結 17
第三章 機構構想設計 19
3.1 設計要求及流程 19
3.1.1 設計要求 19
3.1.2 設計流程 22
3.2 機構設計 23
3.2.1 輪椅足部驅動之四連桿組機構構想設計 24
3.2.2 死點位置的處置與設計 37
3.2.3 輪椅轉向機構之構想設計 41
第四章 運動分析及應力分析 45
4.1 3D模型建構 45
4.2 干涉檢查 47
4.2.1 右極限位置之干涉檢查 47
4.2.2 左極限位置之干涉檢查 48
4.2.3 非左右極限位置之干涉檢查 49
4.3 運動分析 49
4.4 應力、應變與位移分析 55
4.4.1 應力分析流程 55
4.4.2 應力分析結果 56
4.5 應力、應變與位移分析總結 60
第五章 結論與建議 62
5.1 結論 62
5.2 建議與未來方向 62
參考文獻 64
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