为我们工作和生活带来便利的楼梯,却给残障人士和老年人的出行带来困扰,因此设计一款能够实现爬楼梯和跨越障碍的轮椅显得尤为重要,具有很大的使用价值和社会意义。本文创新设计一种爬楼梯轮椅,主要创新点包括以下几个方面:爬楼梯轮椅有四个支腿,均安装在座椅架上,其中安装有前轮的两个前轮腿高度固定且不可伸缩,安装有后轮的两个后轮腿由后轮和电动推杆组成,可进行伸缩。电机驱动前轮实现前进和后退动作,通过控制两前轮电机不同转速实现转弯动作;座椅架底部安装有支架框,通过直线导轨副使座椅架与支架框可实现前后相对移动。支架框下安装四个电动推杆,可实现座椅架移动时的支撑功能;爬楼梯时四个电动推杆伸长将爬楼梯轮椅抬高,座椅架通过电机驱动直线导轨副向前移动至下一楼梯位置,后轮伸长至四个轮子支撑爬楼梯轮椅,四个电动推杆收缩,支架框通过电机驱动直线导轨副前移复位,驱动前轮使爬楼梯轮椅行至再下一阶台阶侧面停止。通过电动推杆和前后车轮的交替支撑以及座椅架和支架框交替移动完成爬楼梯过程。根据功能分析法完成爬楼梯轮椅机械结构设计,包括平地行驶机构设计、爬楼梯模式所需的升降机构设计和水平移动机构设计;对关键零部件进行了计算并完成选型工作。对控制系统进行设计,根据功能及要求设计了基于单片机的爬楼梯轮椅环境感知系统,对需要用到的传感器进行选型。然后对控制系统的各个模块分别进行了硬件设计和软件设计,包括各个传感器模块、电源模块,信号灯模块、蜂鸣报警器模块和步进电机等。使用CREO三维实体造型软件进行零件的建模并完成装配;使用ANSYS有限元软件对滚珠丝杠副、直线导轨副和支架框进行了应力及变形分析,验证了所设计选择零件的安全性和可靠性;使用ADAMS软件进行爬楼梯残疾人用车的运动学仿真,仿真结果验证了设计方案的可行性。