摘 要为了适应中国局部城市老龄化的现状和老人及残障人士的需求，设计一种方便坐立并轻松站立的辅助型座椅，可实现座椅的移动，升降，转向等功能，为未来老人和残疾人的家居生活提供新模式和新概念并促进助老/助残系列化效劳机器人产品的开展智能机器人的应用本文运用机械系统动力学分析软件ADAMS对辅助站立座椅的推杆及座椅前板进行运动学与动力学分析和优化基于AT89C51单片机实现对座椅的控制，通过对电动推杆及直流电机的正反转控制，实现对座椅位姿的调节使用三维建模软件SOLIDWORKS对座椅建模并进行干预检验关键词：辅助站立座椅，单片机，ADAMS，连杆机构AbstractIn order to adapt to the Chinese part city aging actuality and the elderly and the disabled needs, design a convenient sitting and standing relaxed auxiliary type seat, can realize the moving seat, lifting, steering and other functions, for the future of the elderly and the disabled, home furnishing life offers a new mode and new concept and the promotion of the elderly and the disabled seriation service product development of intelligent robot application. Based on the mechanical system dynamics analysis software ADAMS on assistive chair putt and the front seat plate kinematics and dynamics analysis and optimization. Based on the AT89C51MCU to control the seat, electric putter and DC motor control, the seat position adjustment. Use of 3D modeling software SOLIDWORKS to seat modeling and interference checking.Key words: Assistive chair, Single chip microcomputer(SCM), ADAMS, Link mechanism窗体顶端窗体底端 目 录 1 绪论 11.1课题的来源、目的、意义 11.2国内外根本情况 21.3本文主要研究内容 61.4本章小结 82 座椅结构的整体方案 82.1 护理要求 82.2 辅助站立座椅的总体方案 82.5 设想的成型 92.6 辅助站立座椅的组成 102.7 本章小结 103 座椅的结构设计 113.1 引言 113.2 辅助站立座椅的机构介绍 113.3初步确定机构中个杆件的尺寸 123.4辅助站立轮椅的三维建模与干预检验 133.5 本章小结 144 座椅局部零件的校核 154.1 引言 154.2 力学计算 154.3本章小结 195 座椅推杆的动力分析及前座板的运动分析 205.1 引言 205.2 运动机构的动力学分析 205.3 本章小结 396.辅助站立轮椅控制系统设计 406.1 引言 406.2 控制系统方案 406.3 控制系统逻辑 406.4 控制系统硬件设计 416.5按键电路互锁 466.6 本章小结 467 结论 478 参考文献 489 致谢 491 绪论1.1课题的来源、目的、意义1.1.1 课题来源本课题来自企业工程和社会需求，是设计一种基于效劳机器人系统技术的辅助站立座椅，实现座椅的移动、抬升等机械运动，简化其结构，增加了移动的可控性，可实现座椅的移动，升降，转弯等功能，为未来老人和残疾人的家居生活提供新模式和新概念并促进助老/助残系列化效劳机器人产品的开展智能机器人的应用。
1.1.2. 课题目的基于效劳机器人系统技术的辅助站立座椅是满足老年人和残疾人的居家生活需要，形成未来老人和残疾人家居生活的新模式和新概念，促进助老/助残系列化效劳机器人产品的开展所必需的随着中国一二线城市老龄化程度的逐渐加深，便捷型家居设计和人性化设计理念下的产品正逐步进入我们的生活如现在大力推广的老年人 、折叠老人购物车等产品都是基于这一理念，使科技不仅仅局限于有限的范围，并能实现到达更多的益于人本身的目的目前，辅助站立座椅在国外已有研究并有小量产品，国内也有少量产品问世但缺乏人性化的考虑，使用者相对并不十分方便，国外产品相比照拟成熟但价格昂贵，而国内大多数用户难以承受为此利用机械设计理论、自动控制技术设计满足老人/残疾人家居生活所必需的坐姿与站姿转换辅助站式座椅具有重要的意义人性化设计[1]的前身是人体工程学的出现和开展，人体工程学起源于欧美，原先是在工业社会中，开始大量生产和使用机械设施的情况下，探求人与机械之间的协调关系，作为独立学科有40多年的历史[2]第二次世界大战中的军事科学技术，开始运用人体工程学的原理和方法，在坦克、飞机的内舱设计中，如何使人在舱内有效地操作和战斗，并尽可能使人长时间地在小空间内减少疲劳，即处理好：人-机-环境的协调关系。
及至第二次世界大战后，各国把人体工程学的实践和研究成果，迅速有效地运用到空间技术、工业生产、建筑及室内设计中去，1960年创立了国际人体工程学协会本课题的目的在于通过比拟前人的设计产品从而进行结构优化使其能够降低本钱并处于人性化的考虑，做局部结构的重新设计，以满足低收入人群的接受能力和需求为了适应中国局部城市老龄化的现状和老人及残障人士的需求，设计一种方便坐立并轻松站立的辅助型座椅，可实现座椅的移动，升降，转向等功能，为未来老人和残疾人的家居生活提供新模式和新概念并促进助老/助残系列化效劳机器人产品的开展智能机器人的应用1.1.3 课题意义辅助站立座椅是近年来国内外科技效劳人类的一个热门话题[3]以“理解·关爱·和谐生活〞为主题的第五届中国国际残疾人展，于2021年5月中旬在上海国际展览中心举行由于世博会首创设立了关爱残疾人的“生命阳光馆〞，该届展会备受关注全球最先进的无障碍设施同台亮相，通过这些辅助设备可以全面提升残疾人和老年人的生活质量，让他们像常人一样处处展现“生命阳光〞 而一直以来，坐轮椅的残疾人最大的梦想是能站立行走，在该展会上，一种可以让高位截瘫患者通过操控按钮就能直立起来的电动直立轮椅首次亮相，备受关注。
据现场工作人员介绍，直立轮椅能够让全部丧失行动能力的患者在轮椅的多功能支持下直立“行走〞，通过弥补下肢的不便，使他们甚至能够完成一定的日常工作由此可见，辅助战立座椅对于现代城市化生活中的年老或残障人士有着重要的社会意义和巨大的市场需求前景，可以大大改善该人群的生活范围及生活质量，减少护工等的人力资源消耗，大大减轻了社会系统负担课题适应中国局部城市老龄化的现状和老人及残障人士的需求，设计一种方便坐立并轻松站立的辅助型座椅1.2国内外根本情况1.2.1 国外辅助站立座椅领域开展：日本在家庭机器人及智能人性化家具设计产品中有着较长的开展历史，辅助型系统和辅助生活型机械开展也比拟早在辅助机械座椅的标准制定中更是有着严格的要求对于其各项参数名称局部如下:（1） 种类 包括其形式和机能（2） 各局部名称（3） 要求事项 包括一般要求事项一般及机构要求制造、材料和性能（4） 实验环境及其实验机械 包括椅面椅背和承重等（5） 规格大小 图1-1 步行辅助装置 另外在传统轮椅的根底上，日本本田公司在 借助了日本机器人ASIMO直立行走的技术上大胆的创新于2021年11月7日，日本本田汽车公司展示了这款步行辅助装置。
该产品用来支撑身体重量，减少膝关节压力，以帮助人们站立并做出蹲伏的姿势这对人们排长队、东奔西跑帮人们送货、以及陪女友逛商场等来说是非常有用的创造[4] 走路辅助器由座椅、腿支架、鞋这三局部组成坐上座椅，穿好鞋扣上扣子，翻开开关它就会带你四处行走了本田公司的介绍，产品系统包括：一台电脑、发动机、传动装置、电池以及传感器它利用臀关节感应器来搜集行走时的信息，帮你站立，再藉由马达协助你行走值得一提的是，这款产品采用本田开发的平板式无刷电机驱动，体积非常小巧国内辅助站立座椅领域开展我国在家庭机器人及智能人性化家具设计[5]中还处于落后的位置，原因在于起步较其他兴旺国家的投入和应用较晚辅助站立座椅的开发和投入也只是近几年少局部企业在看到国外的产品后才开始研究并开展在杭州，一家成立于2021年的能源科技公司，就借鉴了国外的这一开展趋势和思路以全新的设计理念，高端的科技运用，向年老及残障人士提供普通电动轮椅、站立式电动轮椅等一系列产品。
局部产品图样如下 : 图1-2 电动轮椅 图1-3 站立座椅 我国的轮椅设计已经在逐渐从借鉴到能够自主的研发并实现局部的创新轮椅作为一种代步辅助运动的工具，消费者一般不会购置第二次，所以，在某种程度上轮椅是一种一次性消费产品，这就要求轮椅的使用寿命足够长，一般轮椅的使用年限5、6年左右，超过这个年限还使用就存在许多平安隐患了而国内企业往往在开发和生产中无视这一点所以，轮椅在设计之初就应该考虑到它的回收，以便材料的重复使用，防止不必要的浪费这也是国内在这一领域的环保可持续开展的一种趋势 1.2.3国内外站立辅助机械的产品介绍 以以下举几种国内外对于站立辅助机械的产品： 图1-4 自弹式的辅助站立椅垫 图1-4为所设计的自弹式的辅助站立椅垫该产品的重量轻，携带性好但对于材料的要求比拟高价格也相应的偏高 图1-5 辅助式站立轮椅图1-5为国内自主设计制造的可实现站立的辅助式站立轮椅。
可实现座椅的展合和移动 图1-6 辅助站立装置 图1-6是本田公司借鉴asimo 的直立行走技术创新的改变了人们对于传统轮椅的思路，是该机构还能实现新走的运动方式使用方便的乘坐型座椅仅仅只需穿上连在装置上的鞋，再坐上座椅，便可启动辅助系统 通过开发能够自动跟踪身体和脚动作的座椅和 框架结构，使辅助力量能够像人脚的力量一样移向身体的重心附近从而使步行、上下台阶、半蹲等各种各样的动作和姿势能得到辅助1.3本文主要研究内容1.3.1课题预计到达的目标〔1〕通过对市面上的相关同类产品以及国内外的各种专利。