电动无障碍爬楼行李箱

郭正阳 张鉴 廖建飞 张荣

摘 要：随着社会的发展，人们出行的概率大大增加，行李箱成为必不可少的工具。基于减轻人们负重的考虑，文章研究了一种既可通过轮毂电机作平地电动行走，又能通过履带电动爬行台阶的多功能行李箱装置，以减轻人们的负担。

关键词：电动;无障碍;爬楼;行李箱;越障

中图分类号：TH122

文章编号：2095-624X（2019）04-0037-01

本文设计了一种能在人的把扶下自动行走并能爬行楼梯的行李箱（见图1）该行李箱具有正常路况的电动行走功能及楼梯的电动爬行能力，能大大地减轻人们行李重量负担。

一、电动无障碍爬楼行李箱的组成

自动行李箱由平路行走部分、楼梯爬行部分与行李箱部分三部分组成。平路行走部分由电池、控制系统、万向轮和轮毂电机组成;楼梯爬行部分由直刷电机、履带、履带轮和支架组成;行李箱部分由拉杆、弹簧销和外壳组成。平路行走部分安装在行李箱部分下侧，楼梯爬行部分安装在行李箱部分的左侧。①平路行走部分采用轮毂电机驱动，变频调速。同时以万向轮作为被动轮，方便手动转向。②楼梯爬行部分采用直流无刷电机驱动，通过蜗轮蜗杆减速增大扭矩，同时利用蜗轮蜗杆的自锁防止行李箱在楼梯上时沿斜面下滑。③行李箱部分的结构与普通行李箱类似，采用侧开式，拉杆除了可以拉伸外还可以绕行李箱转动。

二、工作原理

工作状态有立式和卧式两种，如图2。当行李箱处于平面路况时，为立式工作状态（图2右图），此时平路行走部分处于工作状态。当行李箱处于楼梯爬行路况时，将行李箱的扶手上拉并将行李箱改变为卧式，即为卧式工作状态（图2左图），此时，楼梯爬行部分处于工作状态。

三、爬楼行李箱的机电控制设计

电动无障碍爬楼行李箱的机电控制系统主要由电动机、功率变换器、传感器和控制器组成。控制系统选用单片机作为控制器，控制器控制電路主要包括以下几部分：控制芯片及其驱动系统、AD采样系统、功率模块及其驱动系统、硬件保护系统、位置检测系统、母线支撑电容等。

四、机械结构设计及仿真

通过solid works三维建模软件对所需各部分零件进行结构设计，并采用solid works运动仿真观察零件及模型之间的相对运动状态;利用ansys有限元分析对各支撑结构及轮毂固定区域施加大于等于设计载荷1.8倍的力，以观察各支撑结构间的载荷分布情况，并予以调整。

本行李箱采用三维实体造型的方法进行结构设计，并用有限元分析软件进行强度校核，大大缩短了设计时间，降低了设计成本。

参考文献：

[1]张荣.机械原理[M].武汉：华中科技大学出版社，2015.

[2]濮良贵，陈国定，吴立言.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2013.