电动爬楼梯轮椅属于服务机器人领域,在提高老年人和残疾人出行的自由度方面具有十分重要的现实意义。本文结合国家863计划“老人／残障者上下楼梯助行系统研制开发”(NO.2008AA040204)及吉林省科技厅“残障者上下楼梯助行装置研制”(NO.201000367),对电动爬楼梯轮椅进行了系统的设计,并对运行过程的安全性及稳定性等可靠性方面进行综合考虑,提出了提高其运行可靠性的相应措施。目前国内外有关爬楼梯装置主要有星轮式、履带式和步进支撑式三种类型,履带式爬楼梯装置对楼梯损坏较大,且体积大、质量重,通常不适于家居使用。步进支撑式传动技术较复杂,智能化安全报警和阶沿防滑制动技术还不能完全掌握,加之其高度集成的模块化结构及高硬度轻质材料的使用,导致其价格昂贵,稳定性控制难度大。一般星轮式爬楼梯装置虽然具有体积小、转动灵活的优点,但其缺乏平地行走做电动车使用的功能,且对不同类型楼梯的适应能力差。针对上述问题,本文通过对各类楼梯装置的优缺点分析研究,将爬楼功能与电动车轮椅功能相结合,设计了一种三星轮式电动爬楼梯轮椅装置,该轮椅装置主要由机械系统和控制系统两部分组成。本文重点研究了星轮式爬楼越障装置在大阻抗力矩条件下其传动系统的设计,并从提高使用可靠性的要求出发设计了相应的辅助支撑机构及重心调整机构,实现了运行过程的平稳性及安全性要求。本论文首先通过对爬楼越障装置的结构、爬楼越障过程等主要因素进行分析研究,完成了装置的爬升机构、机械稳定机构、传动系统设计等关键结构设计,应用SolidWorks三维建模软件完成了爬楼梯轮椅装置的总体机械结构设计。在此基础上,采用SolidWorks Motion对所设计的传动系统进行仿真分析,验证所设计的差动行星齿轮传动系统能够实现传动功能的要求。利用有限元等软件对爬楼梯装置关键结构零部件受力进行仿真,实现了整机结构的优化设计。最后,对所设计的样机进行了实验验证,从平地行走、上下楼梯、驻坡能力、越沟宽度等方面进行实验验证,结果表明所设计的样机能够满足电动爬楼梯轮椅的设计指标,为老年人、残疾人出行不便的实际问题提供了可行的解决方案。