緒論課題研究的背景和意義課題研究的背景隨著科技的快速發(fā)展，代步車在人們的生活中扮演者越來越重要的角色，隨著我們的社會老齡化，代步車是一種快速發(fā)展的交通方式REF_Ref20981\w\h[18]。尤其是對于腿腳不便的老年人和殘疾人來說，他們的出行更加離不開代步車的幫助。然而，過去對于助行代步車的理解僅限于可以幫助人們提高出行速度的自行車，再到后來就是更加節(jié)省力氣的電動車，但是那些真正出行困難的老年人和殘疾人卻用不到這些工具，他們真正需要的是能讓他們釋放雙腿，或者是幫助他們站立且出行的一種工具。再者，隨著人口老齡化不斷上升，國家和社會對老年人的關(guān)注度也在不斷增加，我們都希望老年人擁有一個幸福舒適的晚年生活，他們可以不完全依賴于家人的幫助，自己也可以獨立完成一些行為，比如購物，醫(yī)療，娛樂等等。其次，我們國家主張關(guān)愛殘障人士，這不僅僅是在生活中對他們施以援手，還要真正從他們自身出發(fā)，了解到他們真正的需求是什么，所以助行代步車就成為了他們生活中必不可少的一種代步工具。所以，多功能長續(xù)航助行代步車已經(jīng)成為了大勢所趨，市面上普通的代步車僅僅滿足了解放老年人，殘疾人的雙腿，可是他們卻缺少了很多功能，比如他們的續(xù)航能力不夠，舒適性不足，不能滿足有需要人們的真正需求等等。但是多功能長續(xù)航助行代步車可以很好的彌補這些不足,它擁有足夠的續(xù)航能力，結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，具備更強的舒適性，綠色安全且操作方便。電動代步車的出現(xiàn)不僅能解決失能老人和行動不便人士的日常生活需求，還能夠使行動不便人士更好融入社會，實現(xiàn)自身價值，與此同時，養(yǎng)老面對的勞動力減少，醫(yī)療匱乏等問題也可以得到緩解REF_Ref20981\w\h[3]。課題研究的意義社會意義：多功能長續(xù)航助行代步車滿足當今社會要求，可以幫助更多行動不便的老年人和殘疾人融入社會，提高他們的生活質(zhì)量，滿足他們的生活需求，不僅減輕了他們的心理負擔，而且也增加了社會的和諧性。經(jīng)濟意義：多功能長續(xù)航助行代步車擁有良好的續(xù)航能力，綠色環(huán)保，安全可靠，操作方便，它的市場前景更加廣闊，可以很好地推動經(jīng)濟的發(fā)展，創(chuàng)造經(jīng)濟效益。技術(shù)意義：通過一系列的分析與研究，可以探索出新的研究方案和手段，為今后對這方面的研究奠定基礎(chǔ)，推動技術(shù)的進步，創(chuàng)造技術(shù)意義。環(huán)境意義：助行代步車使用電能這一清潔型能源，有助于減少對全球氣候系統(tǒng)的不利影響，同時有助于降低對一種特定能源的過度依賴，提高能源供應(yīng)的韌性。最終促進人與自然環(huán)境的和諧相處。電動代步車的發(fā)展推動了電動技術(shù)、電池技術(shù)、充電基礎(chǔ)設(shè)施等方面的創(chuàng)新。這些創(chuàng)新不僅有助于提高電動代步車的性能，還可能帶動其他領(lǐng)域的技術(shù)進步，促使社會朝著更清潔、可持續(xù)的方向發(fā)展REF_Ref20981\w\h[1]。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀電動代步車研究現(xiàn)狀這類代步產(chǎn)品通常以電力驅(qū)動，行駛速度較為勻速、平緩，具有穩(wěn)定性強和安全環(huán)保的特點由于較早進入老齡化社會的緣故，歐美國家在老年代步產(chǎn)品上的研究已經(jīng)比較成熟，相較于歐美等發(fā)達國家的相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展體系，我國在老年產(chǎn)業(yè)上發(fā)展較為緩慢，在電力驅(qū)動代步出行工具領(lǐng)域發(fā)展也相對較晚，在相關(guān)政策、技術(shù)和產(chǎn)品設(shè)計及服務(wù)等方面上，缺乏先進經(jīng)驗REF_Ref20981\w\h[2]。國內(nèi)現(xiàn)狀：1.市場規(guī)模與需求增長隨著人口老齡化和殘疾人人數(shù)的增加，智能輪椅對于提高出行自主性和生活質(zhì)量至關(guān)重要REF_Ref20981\w\h[15]。2023年，中國電動代步車市場規(guī)模已突破人民幣800億元，并呈現(xiàn)持續(xù)增長趨勢。預(yù)計到2030年，中國電動代步車將朝著超級智能化方向發(fā)展，續(xù)航里程有望突破300公里。2.技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)品升級國內(nèi)企業(yè)正在加速技術(shù)創(chuàng)新，推動助行代步車的智能化和輕量化發(fā)展。例如，磷酸鐵鋰電池、固態(tài)電池等新技術(shù)的應(yīng)用，提升了產(chǎn)品的續(xù)航里程和安全性。此外，智能化控制系統(tǒng)也逐漸成熟，可實現(xiàn)自動調(diào)速、動力分配和遠程監(jiān)控等功能。3.政策支持與需求增長隨著交通工業(yè)的快速發(fā)展，燃油等諸多資源消耗也在不斷增加，環(huán)境污染帶來的一系列問題，迫使政府和消費者對新能源汽車有著強烈的需求REF_Ref20981\w\h[5]。其次，政府對綠色出行的支持以及對老年人出行便利性的關(guān)注，為助行代步車行業(yè)提供了政策機遇。同時，國內(nèi)企業(yè)也在積極拓展海外市場，特別是在東南亞和南美洲等地區(qū)，憑借產(chǎn)品性價比優(yōu)勢獲得了一定市場份額。國外現(xiàn)狀：1.市場規(guī)模與增長趨勢全球電動代步車市場規(guī)模預(yù)計在2024年達到110.8億美元，并將以9.01%的年復(fù)合增長率增長，到2032年達到221億美元。北美和歐洲是主要市場，但亞太地區(qū)由于老齡化人口增加和對出行輔助工具認知度的提升，預(yù)計將成為增長最快的地區(qū)。2.技術(shù)與產(chǎn)品特點國外企業(yè)在智能化和多功能性方面表現(xiàn)出色。例如，歐美傳統(tǒng)汽車制造商如奔馳、寶馬等紛紛布局電動代步車領(lǐng)域，推出高端配置、個性化設(shè)計的產(chǎn)品。此外，集成GPS導(dǎo)航、語音識別、自動駕駛等功能的代步車逐漸普及?，F(xiàn)有研究的不足與挑戰(zhàn)1.舒適性不足：不同消費者的需求其實差異很大，比如身高、體重、使用場景等都不一樣，但是現(xiàn)在的代步車在滿足不同用戶需求方面還做得不夠。比如座椅的調(diào)節(jié)范圍有限，不能滿足各種身材的人舒適乘坐；車輛的儲物空間設(shè)計不合理，對于需要攜帶很多物品的人來說不太方便；還有一些特殊需求，比如殘障人士對車輛操控系統(tǒng)的特殊要求等，也不能很好地被滿足。2.安全性能待提升：安全問題一直是代步車很重要的一個方面。有些代步車為了追求長續(xù)航，在車輛設(shè)計和制造時，可能對安全性能的考慮不夠周全。比如說，車身結(jié)構(gòu)不夠堅固，發(fā)生碰撞時無法很好地保護駕乘人員的安全。3.成本較高：為了實現(xiàn)長續(xù)航和多功能，代步車需要使用一些高性能的電池、先進的電機以及智能控制系統(tǒng)等，這些部件的成本本身就高，所以就導(dǎo)致整車的價格降不下來。對于很多消費者來說，價格太貴就會讓他們猶豫要不要購買，這在很大程度上限制了代步車的普及和推廣。此外，除了購買成本，后續(xù)的使用和維護成本也不低。4.法規(guī)與標準不完善：目前，對“老年代步車”的生產(chǎn)和銷售的監(jiān)管制度不健全、質(zhì)量標準不明確的問題依然存在REF_Ref20981\w\h[6]。在車輛的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，沒有明確統(tǒng)一的規(guī)范，這就導(dǎo)致市場上的產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，有的產(chǎn)品可能根本就達不到安全和性能要求，但也在銷售。在使用環(huán)節(jié)，對于代步車能否上路、在哪些道路上行駛、行駛速度限制等問題，不同地區(qū)的規(guī)定也不一樣，這就容易讓消費者感到困惑，也不利于管理。課題研究的內(nèi)容與方法研究內(nèi)容（1）為什么要提高代步車的續(xù)航能力：續(xù)航能力對于代步車來說是及其重要的，擁有較長的續(xù)航能力可以使人們在使用過程中更加放心，不會擔心代步車在出行的路途中電量不足。其次，較長的續(xù)航能力能減少充電次數(shù)，如今由于給電動車充電而引發(fā)的火災(zāi)不計其數(shù)，而長續(xù)航代步車能很好的較少安全隱患，提升整體的使用體驗和滿意度。另外，代步車續(xù)航能力的提升，會鼓勵更多人選擇它作為自己的日常出行工具，減少對傳統(tǒng)燃油車的依賴，從而降低碳排放，對環(huán)境保護具有積極意義。（2）為什么要設(shè)計代步車的多功能性：圖1.3.SEQ圖1.\*ARABIC1老年人人口數(shù)量及比例對于代步車來說，在長續(xù)航的基礎(chǔ)上，多功能性也是必不可少的。目前市面上老年人是購買助行代步車的主要群體，60至75歲的老年人由于身體機能逐漸下降。自2000年我國進入老齡化社會以來，老齡化的速度一直在持續(xù)上漲，如圖1.1所示。預(yù)計將于2020年、2035年、2050年我國60歲及以上老年人口分別達到2.54億人、4.12億人、4.80億人REF_Ref20981\w\h[1]。他們?nèi)粘３鲂腥缳I菜，遛彎，接送孩子等對便捷，安全的出行工具有較大需求，這部分人群在購買助行代步車的人群中占比是最高的。此外，由于車禍、工傷和其他意外，每年約有50萬人下肢損傷REF_Ref20981\w\h[4]，如圖1.2所示。這些圖1.3.SEQ圖1.\*ARABIC2我國殘疾人口比例是一些行動不便的人群，包括殘疾人，手術(shù)后康復(fù)者以及患有慢性疾病導(dǎo)致行動受限的人群等，他們對助行代步車的需求較為剛性，是購買此類產(chǎn)品的重要群體。所以，這些人群在使用代步車的時候就會更加依賴代步車的多功能性，此文章對于多功能性的詳細論述為代步車可以連接家人或朋友的手機，在老年人或殘疾人出行的時候家人能通過手機了解老年人的出行位置和軌跡，知曉他們目前的位置，當他們獨自外出時，家人也不用時刻陪伴在身側(cè)，可以更加安心。如果老年人或殘疾人在使用代步車的過程中發(fā)生了危險的狀況，如摔倒等，他們可以通過代步車與手機的連接功能快速向家人發(fā)送求救信號，家人可以及時獲取信息并采取相應(yīng)措施，為老年人及殘疾人的出行提供更有力的保障，讓他們出行安心且安全。研究方法查詢文獻：查詢網(wǎng)絡(luò)上與多功能長續(xù)航助行代步車相關(guān)的論文與研究，了解當今市面上現(xiàn)存代步車的優(yōu)勢與不足，為研究提供理論基礎(chǔ)和參考依據(jù)。查詢不同群體的用戶對于助行代步車的需求，從而調(diào)整助行代步車的功能且完善代步車的多樣性。構(gòu)建三維模型：參考市面上各種不同類型的助行代步車，選取合適的尺寸，使購買者可以達到最舒適的程度，先把助行代步車的主要零部件繪制出來，然后在選取一些標準件與其他細小的零件，把它們裝配在一起，繪制出一款電動助行代步車。受力分析及強度計算：通過受力分析可以明確代步車各個結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的受力情況，再進行強度計算，能夠判斷其是否滿足強度要求，進而防止代步車在出行時結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，變形過大等危及用戶安全的情況。并且受力分析和強度計算有助于找出在設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)不了的問題，還能分析故障原因及薄弱結(jié)構(gòu)，從而進行優(yōu)化。本章小結(jié)本章首先介紹了當前多功能長續(xù)航助行代步車發(fā)展的社會背景，然后通過不同的方面說明了研究這個課題的意義，在此基礎(chǔ)上分析了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與當前研究的不足與挑戰(zhàn)，最后通過一定的數(shù)據(jù)表明了本課題研究的內(nèi)容與方法，為下一章深入研究多功能長續(xù)航助行代步車打下了基礎(chǔ)。

2助行代步車續(xù)航能力影響因素分析2.1助行代步車的基本結(jié)構(gòu)（1）車架：選用的材料為鋁合金，鋁合金組成的車架質(zhì)量輕，耐腐蝕，便于攜帶和操作，同時強度較高，能滿足大多數(shù)使用者的需求。（2）輪胎：選用的材料為天然橡膠，天然橡膠具有良好的彈性，能緩沖行駛過程中的震動；具有良好的耐磨性，可適應(yīng)不同路面條件，延長輪胎使用壽命，有較好的抓地力，能保證助行代步車在各種地面上行駛的穩(wěn)定性和安全性；具有較好的抗撕裂性，可以延長使用壽命，保障行駛安全，同時還可以提高穩(wěn)定性。（3）扶手：選用的材料為鋁合金，鋁合金的密度較小，質(zhì)量輕，便于輪椅的推動和操作，減輕使用者的體力消耗，也方便家人或者朋友移動輪椅；鋁合金具有較高的強度和硬度，能承受一定的重量和壓力，不易變形，可確保輪椅扶手在長期使用中保持穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，保障使用者的安全和舒適；鋁合金表面易形成一層致密的氧化膜，能有效抵御空氣、水和其他化學物質(zhì)的侵蝕，不易生銹，適用于各種環(huán)境，延長輪椅的使用壽命；鋁合金材質(zhì)外觀時尚，有金屬光澤，可提升輪椅的整體美觀度。而且其耐磨性能較好，不易出現(xiàn)明顯的劃痕和磨損，能保持較好的外觀狀態(tài)。（4）電池：選用的電池為鋰離子池，鋰電池的能量密度高，如表2.1所示。相同容量下鋰電池體積小、重量輕，便于攜帶和安裝在助行代步車上，能夠有效減輕輪椅整體重量，提高使用的便捷性。而且鋰電池的充電效率高，循環(huán)使用壽命長，在多次充放電后仍能保持較好的性能，長期使用下來能降表2.SEQ表2.\*ARABIC1不同電池的性能低使用成本。另外，鋰電池在平時不使用的時候不會漏掉太多電量，即使長時間不使用也能維持一定的電量儲備。（5）操縱桿：選用的材料為碳纖維，碳纖維的強度高，能夠承受較大的外力，不易變形，可確保操縱桿在頻繁使用中保持穩(wěn)定可靠。而且碳纖維同樣具備重量輕的優(yōu)勢，有助于提高輪椅操作的靈活性，并且具有一定的減震功能，能減少路面顛簸傳遞到使用者手上的震動，提升乘坐和操作的舒適性。（6）腳踏板：選用的材料為鋁合金，鋁合金能承受較大的重量，不易變形，可確保腳踏板在長期使用中保持穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，適合體重較大的使用者。而且鋁合金具有良好的耐磨性和耐腐蝕性，不易受到外界環(huán)境的影響而生銹或損壞，能夠經(jīng)受住日常使用中的各種摩擦和碰撞，使用壽命較長。2.2影響助行代步車續(xù)航能力的因素2.2.1主要影響因素（1）電池容量與類型：提高電池能量密度是增加助行代步車續(xù)航里程的關(guān)鍵REF_Ref20554\w\h[7]。一般而言，電池容量越大，儲存的電能就越多，續(xù)航里程自然也就越長。根據(jù)能量公式：E=UIt，在電壓U一定的情況下，電池容量Q=It越大能提供的能量就越多，續(xù)航時間也就更長。以市場上常見的鳳凰F4老年代步車為例，它搭載48V24Ah/32Ah電池，續(xù)航可達到120-140公里；而搭載更大容量60V50Ah鋰電池的車型，最高續(xù)航里程可達210公里。（2）電機性能：電機作為助行代步車的動力源泉，其性能好壞對續(xù)航影響顯著。根據(jù)功率公式P=UI，結(jié)合上述能量公式可得E=Pt,即續(xù)航時間t=E/P，這表明在電池能量E一定時，電機功率P越大，續(xù)航時間t越短。功率合適的電機能夠高效地將電能轉(zhuǎn)化為機械能，減少能量損耗，從而延長續(xù)航。如果電機功率過大，雖然動力強勁，但耗電量也會大幅增加，導(dǎo)致續(xù)航縮短；反之，功率過小則可能無法滿足正常行駛需求。像小巴士E20搭載500W電機，配合60V20Ah/32Ah鉛酸電池，續(xù)航在120-180公里之間，電機與電池的良好匹配保證了較為出色的續(xù)航能力。2.2.2次要影響因素（1）車輛負載：在車速相同時，車體總重和電機輸出功率成線性相關(guān)，車體總重在很大程度上影響電動代步車續(xù)航里程。減小機械結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度和使用新型材料減小車體重量，可以增加續(xù)航里程REF_Ref20981\w\h[4]。車輛越重，電機需要克服的阻力就越大，消耗的電能也就越多。假設(shè)一款設(shè)計載重為100公斤的助行代步車，當乘坐者體重較輕，且車上無額外重物時，它的續(xù)航可能會接近官方標注的最大值；但要是超載，比如乘坐者體重較重，還放置了很多物品，續(xù)航里程就會明顯下降。（2）行駛路況：在平坦的道路上行駛，助行代步車的能耗相對較低，續(xù)航也更理想；而遇到爬坡、頻繁啟?；蛘咴诳油莶黄降穆访嫘旭倳r，電機需要輸出更多的能量來應(yīng)對，電能消耗加快，續(xù)航自然縮短。例如在山區(qū)道路行駛的助行代步車，其續(xù)航表現(xiàn)往往遠不如在城市平坦道路上行駛的同款車型。（3）行駛速度：行駛速度與續(xù)航能力之間存在著反比例關(guān)系。速度越快，空氣阻力以及電機的運轉(zhuǎn)負荷都會增大，耗電量隨之上升，續(xù)航里程便會減少。通常情況下，助行代步車以中低速行駛時，能夠保持較為經(jīng)濟的能耗，續(xù)航也能得到較好的保障。（4）環(huán)境溫度：電池的性能對溫度較為敏感，在適宜的溫度區(qū)間內(nèi)，電池能發(fā)揮出最佳性能。當溫度過低時，電池內(nèi)部的化學反應(yīng)速度會變慢，電池的內(nèi)阻增大，導(dǎo)致電池的可用容量降低，續(xù)航能力大打折扣。這就是為什么在冬天，助行代步車的續(xù)航普遍會比其他季節(jié)短；而在溫度過高時，也可能會對電池造成一定損害，影響其續(xù)航和使用壽命。（5）輪胎狀況：輪胎的氣壓和類型會影響滾動阻力。胎壓不足時，輪胎與地面的接觸面積增大，滾動阻力增加，電機需要消耗更多電能來驅(qū)動車輛，進而影響續(xù)航。此外，不同類型的輪胎，如寬胎和窄胎，其滾動阻力也有所不同，寬胎雖然穩(wěn)定性好，但阻力大，能耗相對較高，會在一定程度上縮短續(xù)航；窄胎則相反，滾動阻力小，更有利于續(xù)航。（6）駕駛習慣：急加速、急剎車等不良駕駛習慣會使助行代步車在短時間內(nèi)消耗大量電能。頻繁地急加速需要電機瞬間輸出較大功率，而急剎車則會浪費已有的動能，導(dǎo)致整體能耗增加，續(xù)航降低。相比之下，平穩(wěn)駕駛、合理控制車速和提前預(yù)判路況，能有效降低能耗，延長續(xù)航里程。2.3提高代步車續(xù)航能力的方法升級電池容量：鋰電池代替鉛酸電池鋰電池能量密度更高，重量輕且壽命更長。在選擇鋰電池也要區(qū)分不同的型號，例如，24V100Ah的鋰電池通常比24V50Ah的鋰電池續(xù)航里程更長，而且可以使用多塊鋰電池。在使用助行代步車時要定期對代步車進行充放電，避免電池長時間處于低電量或滿電狀態(tài)。每月至少進行一次深度充放電，把電池用到較低電量再充滿，有助于激活電池活性。長期不用時，先充滿電，然后每隔半個月進行一次補充充電。另外，要使用原裝充電器，保持充電插頭的清潔和干燥。減輕助行代步車重量：減輕助行代步車的重量可以起到減少能量消耗的作用，根據(jù)牛頓第二定律F=ma，代步車的質(zhì)量越大，加速時需要的力就越大，消耗的能量也就越多。在行駛過程中，克服摩擦阻力等阻力做功也與車輛重量有關(guān)，重量減輕，摩擦力等阻力減小，電機驅(qū)動車輛所需的能量就會減小，從而提高續(xù)航能力。良好的使用習慣：例如平穩(wěn)行駛，一般來說，勻速行駛比頻繁變速更省電，急加速和急剎車都會導(dǎo)致電量快速消耗，因此，建議駕駛時，盡量保持平穩(wěn)，避免突然加速或剎車；避免頻繁啟動電動輪椅，電動輪椅代步車的電機是消耗電量的主要部件，頻繁啟動會顯著增加電量消耗。因此，在行駛過程中，可盡量預(yù)判路況，避免不必要的頻繁啟動；定期檢查輪胎狀況，輪胎的胎壓和磨損程度會影響電動輪椅代步車的行駛阻力和電量消耗，定期檢查輪胎，保持適當?shù)奶海兄跍p少電量損耗；選擇適宜的停車環(huán)境，選擇室內(nèi)或有遮蔽的地方進行充電和停車，避免輪椅長時間處于低溫環(huán)境中；延長充電環(huán)境，冬季電動輪椅電池充電接受能力較差，需要在電池充滿后再充一段時間，確保電池完全充滿。維護與保養(yǎng)：定期清理助行代步車的電機等傳動部件，并涂抹適量的潤滑油，減少機械摩擦。檢查剎車系統(tǒng)，確保剎車沒有抱死或拖滯現(xiàn)象，以免增加額外的能耗。

3助行代步車的多功能性及優(yōu)勢3.1助行代步車的多功能性助行代步車具有連接手機的功能：一.基本原理：要讓電動輪椅連接手機，主要通過藍牙或Wi-Fi通信技術(shù)實現(xiàn)。簡單來說，就是在輪椅上安裝一個通信模塊，讓它能和手機“對話”。手機通過安裝一個專門的APP，APP與電動輪椅連接的程序如圖3.1.1所示，APP發(fā)送指令給輪椅，輪椅接收到指令后執(zhí)行相應(yīng)的動作。圖3.1.SEQ圖3.1.\*ARABIC1連接APP程序圖3.1.SEQ圖3.1.\*ARABIC2代步車與APP連接狀態(tài)準備硬件：①藍牙模塊：這是一個小小的芯片，可以放在助行代步車的扶手內(nèi)部。這樣便于模塊與手機進行藍牙通信，且方便用戶在使用手機控制輪椅時，讓手機與藍牙模塊保持較近的距離，以確保信號穩(wěn)定。它就像電動輪椅的“嘴巴”和“耳朵”，能接收手機發(fā)來的指令，也能把輪椅的狀態(tài)告訴手機。在助行代步車與手機進行藍牙連接時，通常需要選擇BLE技術(shù)，即為低功耗藍牙技術(shù)。②控制器：助行代步車里有個“大腦”，叫控制器（比如單片機）。它能理解藍牙模塊傳來的指令，然后指揮輪椅的電機來移動。③手機APP：手機需要一個專門的軟件（APP），開發(fā)APP的初步程序如圖3.1.3所示，它就像一個遙控器，用來發(fā)送指令給輪椅。圖3.1.SEQ圖3.1.\*ARABIC3關(guān)于APP的程序?qū)崿F(xiàn)方式：連接方式及優(yōu)勢：①BLE藍牙連接：助行代步車可以通過藍牙與手機連接。用戶需要在手機上安裝助行代步車的專屬應(yīng)用程序，并確保手機的藍牙功能已開啟。BLE藍牙依靠電池供電，低功耗藍牙模塊能降低能耗，延長輪椅電池使用時間，減少充電頻率方便用戶使用；BLE藍牙能快速與手機建立連接，讓用戶可以迅速通過手機對電動輪椅進行控制，提升使用體驗；BLE藍牙在短距離內(nèi)傳輸控制信號穩(wěn)定，抗干擾能力強，確保電動輪椅對手機控制指令的準確響應(yīng)，保障用戶的安全和使用便利；BLE藍牙芯片成本相對較低，有助于控制電動輪椅的整體生產(chǎn)成本，同時其低功耗特性也降低了長期使用成本。②移動數(shù)據(jù)連接：除了藍牙連接，助行代步車還支持通過移動數(shù)據(jù)進行連接，這使得用戶在沒有藍牙連接的情況下，仍然可以通過網(wǎng)絡(luò)與助行代步車進行交互。連接步驟：（1）下載并安裝應(yīng)用程序：用戶可以在手機應(yīng)用商店下載此助行代步車的專屬應(yīng)用程序；（2）打開藍牙并啟動應(yīng)用：確保手機藍牙功能已開啟，然后打開應(yīng)用程序；（3）設(shè)備配對：在應(yīng)用程序中選擇“添加設(shè)備”或“連接設(shè)備”選項，應(yīng)用程序會自動搜索附近的與此匹配的助行代步車。找到設(shè)備后，點擊連接按鈕，按照提示完成配對過程。（4）連接成功：配對成功后，應(yīng)用程序會顯示連接狀態(tài)，如圖3.1.2所示，用戶可以通過手機應(yīng)用程序查看代步車的狀態(tài)，如電池電量，里程數(shù)等。功能實現(xiàn)：（1）可以實現(xiàn)監(jiān)控功能：購買代步車的用戶，比如中老年人，身體不方便的人，可以選擇把代步車與家人的手機進行連接，家人就可以通過手機的藍牙或者APP隨時查看代步車的行駛軌跡以及使用者的心率等數(shù)據(jù)同步共享至移動APP，方便監(jiān)護人遠程掌握輪椅使用者的情況，優(yōu)化了產(chǎn)品使用體驗REF_Ref20981\w\h[12]。（2）可以實現(xiàn)遠程控制功能：購買代步車的用戶或者他們的家人可以使用手機應(yīng)用程序鎖定或解鎖代步車，解鎖后還能在APP里進一步控制代步車的移動，可以為它設(shè)置想要移動的公里數(shù)，它就會按照指令完成規(guī)定的距離。（3）可以實現(xiàn)危險警報功能：當乘坐助行代步車的老年人或者行動不便殘疾人獨自外出遇到什么危險情況時，比如不慎從斜坡上滑落下來，或者輪椅遭受到了碰撞等情況，輪椅就會發(fā)出危險報警聲，當然連接輪椅的手機同時會收到危險報警聲，這樣的聲音會引起過路人的幫助，而且家人也會在最快的時間收到這些行動不便的人的情況，避免他們發(fā)生危險以及出現(xiàn)一些危及身體健康的事故。（4）可以實現(xiàn)駕駛模式設(shè)置功能：當你購買了助行代步車時，就不僅僅是特定的用戶使用，助行代步車可以實現(xiàn)不同用戶的乘坐。當老年人或行動不便的殘疾人乘坐助行代步車外出時，就可以調(diào)整為速度較慢的模式，為他們的出行提供安全保障；當年輕人有需要乘坐助行代步車時，就可以調(diào)整為更快速的駕駛模式，以方便他們做一些比較緊急的事情。這些不同速度的駕駛模式可以適應(yīng)不同的使用場景。（5）其他功能：當助行代步車有哪些零件或者構(gòu)件發(fā)生損害時，手機APP也能及時收到通知要求更換這些損害的部件，以防止出現(xiàn)危險事故。注意事項：（1）確保手機藍牙功能始終開啟，以保證與代步車的連接；（2）如果連接出現(xiàn)問題，可以嘗試重啟手機和代步車，或者重新配對；（3）部分功能可能需要在特定的模式下才能使用，比如危險報警器不可以隨意觸發(fā)，只有代步車在感受到危險時才能觸發(fā)此功能。3.2助行代步車的優(yōu)勢電動微出行方式，有可能為內(nèi)燃機汽車提供低排放的替代方案，而且這種交通方式在我們的街道上越來越普遍REF_Ref20981\w\h[16]。此代步車通過連接手機藍牙可以實現(xiàn)一系列不同的功能，給使用者帶來了極大的便利與安全保障。下面，是詳細分析了多功能助行代步車的優(yōu)勢：1.對監(jiān)控功能進行分析：（1）隨時掌握用戶的位置，家人更放心對于使用電動輪椅的老人或行動不便的人來說，家人難免會擔心他們的安全。有了監(jiān)控功能，家人可以通過手機應(yīng)用程序隨時查看輪椅的位置。比如，老人獨自出門去公園散步，家人在家里就能通過手機看到老人的位置，不用擔心他們走丟了。如果遇到特殊情況，家人還能及時趕到，這種隨時掌握位置的功能，讓家人心里踏實多了。（2）隨時遠程查看用戶狀態(tài)，安心又省心監(jiān)控功能不僅可以查看位置，還能實時查看輪椅的狀態(tài)。比如，電池電量低了、輪椅出現(xiàn)故障，或者使用者不小心摔倒了，監(jiān)控系統(tǒng)都能及時發(fā)出警報，并通知家人。這樣，使用者自己不用擔心出問題沒人知道，家人也能第一時間采取措施。比如，使用者在外出時輪椅突然沒電了，監(jiān)控系統(tǒng)會自動通知家人，家人可以提前準備好充電設(shè)備，或者安排人去接使用者，避免使用者被困在半路。（3）記錄用戶的出行軌跡，方便家人查看監(jiān)控功能還能記錄代步車的出行軌跡。使用者和家人可以通過手機應(yīng)用查看每天的出行路線。比如，老人經(jīng)常去的公園、超市等地點都能記錄下來。如果有一天老人突然想不起自己平時是怎么去某個地方的，就可以通過查看軌跡來回憶。同時，家人也可以根據(jù)這些軌跡，更好地規(guī)劃老人的出行路線，避開擁堵或者危險的路段。（4）增強使用者和家人的安全感對于使用者來說，知道自己被監(jiān)控保護著，心里會更有安全感。這種安全感會讓他們在出行時更加自信，不用擔心遇到危險或者突發(fā)情況。比如，使用者獨自出門去附近的小店買東西，有了監(jiān)控功能，他們知道自己隨時可以得到幫助，就不會那么害怕了。這種心理上的支持，對于使用者的身心健康是非常重要的。2.對遠程控制功能進行分析：（1）方便移動當輪椅需要移動到某個特定位置，比如從門口挪到床邊，或者從客廳移到餐桌旁。有了遠程控制功能，使用者不用親自去掌握方向，只需要在手機上輕輕一點，輪椅就能自動移動到指定位置，省力又方便。對于行動不便的人來說，頻繁地移動輪椅可能會很吃力。遠程控制功能減少了使用者的身體負擔，讓他們可以更輕松地調(diào)整輪椅的位置，避免因為頻繁移動而感到疲勞。（2）提高安全性使用者可以在起床或從床上起身之前，先用手機遠程控制輪椅移動到床邊，這樣可以避免在起身過程中因為輪椅位置不合適而摔倒或受傷。在狹窄的空間里，手動推動輪椅很容易碰到周圍的家具或墻壁。而通過遠程控制，使用者可以更精準地操控輪椅的移動方向和速度，避免不必要的碰撞，減少受傷的風險。（3）提升生活便利性無論使用者身處房間的哪個角落，只要手機在手，就能隨時操控輪椅可以提高無法自行行動的行動不便人士的生活便利性REF_Ref20981\w\h[19]。比如，在廚房做飯時，可以通過遠程控制將輪椅移動到門口，方便隨時進出；在客廳看電視時，也可以輕松將輪椅挪到沙發(fā)旁邊，享受更舒適的觀影體驗。如果使用者不小心將輪椅停在了不太合適的位置，比如擋住了門口或者通道，可以通過遠程控制及時調(diào)整輪椅的位置，避免影響他人通行，同時也方便自己隨時使用。（4）增強獨立性有了遠程控制功能，使用者可以更獨立地完成一些簡單的輪椅移動任務(wù)，不需要頻繁地麻煩家人或護理人員幫忙挪動輪椅。這不僅減輕了他人的負擔，也讓使用者在生活上更有自主性，增強了自信心。這種獨立操控的能力讓使用者能夠更自由地安排自己的生活，減少對他人依賴的同時，也能更好地享受生活，提升整體的生活品質(zhì)。3.對危險報警功能進行分析：（1）提前預(yù)警，避免碰撞電動輪椅在行駛過程中可能會遇到各種障礙物，比如桌椅、墻壁、臺階等。危險報警功能可以通過傳感器檢測到前方的障礙物，并及時發(fā)出聲音或震動提醒使用者。比如，當輪椅靠近墻壁時，報警器會發(fā)出“滴滴”的聲音，提醒使用者減速或改變方向，避免碰撞。這種提前預(yù)警功能，大大降低了使用者撞到障礙物的風險。（2）夜間出行更安全在光線較暗的環(huán)境中，使用者的視線可能會受到限制。危險報警功能可以幫助使用者“看到”前方的障礙物。比如，在夜間或昏暗的走廊里，報警器可以在輪椅靠近障礙物時發(fā)出警報，提醒使用者及時調(diào)整位置，避免發(fā)生意外。這就像給輪椅裝上了“夜視眼”，讓使用者在黑暗中也能安全出行。（3）提醒周圍人注意有時候，電動輪椅需要在人群中行駛，比如在商場、醫(yī)院或公園里。危險報警功能不僅可以提醒使用者，還可以提醒周圍的人注意。當輪椅靠近人群時，報警器的聲音會引起周圍人的注意，讓他們及時讓路，避免發(fā)生碰撞。（4）心理安慰，增強信心對代步車進行設(shè)計時，需要充分考慮老年人的心理特征所帶來的影響，讓設(shè)計出的產(chǎn)品可以在一定程度上為老年人提供心理安慰，從而更好地滿足老年人的出行需求REF_Ref20981\w\h[14]。對于行動不便的人來說，出行時可能會感到不安全或缺乏信心。危險報警功能的存在讓使用者會更加放心地使用輪椅，增強出行的信心，減少對意外事故的擔憂。（5）應(yīng)對突發(fā)情況危險報警功能還可以在一些突發(fā)情況下發(fā)揮作用。比如，當輪椅的電池電量不足時，報警器會提前發(fā)出低電量警告，提醒使用者及時充電，避免輪椅突然“趴窩”?；蛘弋斴喴蔚妮喬鈮翰蛔銜r，報警器也會發(fā)出警報，提醒使用者檢查輪胎，確保輪椅的正常運行。4.對駕駛模式設(shè)置功能進行分析（1）適應(yīng)不同路況，出行更安全不同的地方路況不一樣，比如家里地面平整，速度可以慢一點，這樣坐著穩(wěn)當；在外面馬路上，可能需要快一點才能跟上行人速度。通過駕駛模式設(shè)置，可以選擇適合的速度，避免在快的地方開得太慢，或者在慢的地方開太快，這樣就能更安全地出行。（2）滿足不同使用場景，更舒適在不同的地方，輪椅的使用需求也不同。比如在醫(yī)院走廊里，需要靈活轉(zhuǎn)彎，低速模式就很好用；在公園里，想多看看風景，中速模式可以讓人輕松欣賞。駕駛模式設(shè)置可以根據(jù)場景調(diào)整，讓使用者坐得舒服，用得順心。（3）照顧不同使用者的身體狀況，更貼心每個人的身體情況不一樣，有的使用者身體虛弱，需要平穩(wěn)的低速模式，這樣坐著不晃；有的使用者身體恢復(fù)得不錯，可以適當提高速度。駕駛模式設(shè)置可以根據(jù)使用者的身體狀況靈活調(diào)整，讓每個人都能找到最適合自己的模式，用起來更舒心。（4）節(jié)能省電，續(xù)航更長不同的速度模式，耗電是不一樣的。低速模式耗電少，高速模式耗電多。通過合理選擇駕駛模式，比如在不需要高速行駛的時候用低速模式，就能省電，讓輪椅的電池用得更久，一次充電可以跑更遠，減少充電麻煩。助行代步車不同功能優(yōu)勢的總結(jié)：此多功能助行代步車的使用前提是連接手機藍牙或移動網(wǎng)絡(luò)，在此基礎(chǔ)上可以實現(xiàn)一系列不同的功能，例如監(jiān)控功能，隨時查看用戶狀態(tài)；遠程控制功能，不用親自去推動代步車，只要在手機APP上點擊，就可以實現(xiàn)代步車的移動；危險報警功能，當身體不便的用戶獨自外出時，危險報警功能不僅可以保證使用者的身體健康，還能讓家人放心他們獨自出行；駕駛模式設(shè)置功能，不僅可以達到省電的優(yōu)勢，還能適應(yīng)不同的路況，根據(jù)不同的路況來調(diào)整速度。3.3本章小結(jié)本章詳細表述了多功能長續(xù)航助行代步車需要具備怎樣的多功能性，這樣的功能需要怎樣實現(xiàn)；其次分析了這樣的功能具有哪些不同的優(yōu)勢，在這樣優(yōu)勢的基礎(chǔ)上可以為使用者帶來什么樣的便利。

4助行代步車的結(jié)構(gòu)受力分析助行代步車的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4.1.SEQ圖4.1.\*ARABIC1電機電機（如圖4.1.1）：電機及其驅(qū)動控制系統(tǒng)是電動代步車的主要部分，影響著電動代步車的舒適性、可靠性及續(xù)航里程REF_Ref20981\w\h[4]。它負責將電能轉(zhuǎn)化為機械能，是電動助行代步車的核心部件。其性能直接影響代步車的動力和運行效果。直流有刷電機在早期的電動車上應(yīng)用比較廣泛，但由于電刷和換相器的存在，直流有刷電機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且電機換相時常出現(xiàn)火花，容易產(chǎn)生電磁干擾，安全性差，直流有刷電機在電動車上已基本被淘汰REF_Ref20981\w\h[4]。此助行代步車采用直流無刷電機，直流無刷電機由電動機主體和驅(qū)動器組成，沒有電刷，結(jié)構(gòu)相對于直流有刷電機來說結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，成本較高，但是由于它沒有電刷，可以減少摩擦和損失，使用時間長，損失較小。直流無刷電機的噪音較低，體積小，運轉(zhuǎn)對比與直流有刷電機來說更為順暢，輸出的功率更加穩(wěn)定，轉(zhuǎn)速變化小，能耗更低，節(jié)能省電，使用壽命更長REF_Ref20632\w\h[13]?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4.1.SEQ圖4.1.\*ARABIC2操縱桿操縱桿（如圖4.1.2）：電動助行代步車的操縱桿是控制它行動的關(guān)鍵部件。它主要由操縱桿本體，傳感器，外殼等構(gòu)成。操縱桿本體可以在不同的方向靈活擺動，傳感器安裝在操縱桿內(nèi)部，用來感知操縱桿的擺動方向和幅度。外殼的作用是保護內(nèi)部結(jié)構(gòu)。提供更好的握持手感。當使用者推動操縱桿時，傳感器會將操縱桿的位移變化轉(zhuǎn)化為電信號，這些電信號被傳輸至助行代步車的控制器。控制器根據(jù)接收到的電信號，對電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向進行精準調(diào)控，進而實現(xiàn)助行代步車的前進，后退，轉(zhuǎn)彎等工作。前后推動操縱桿，代步車相應(yīng)的前進或后退；左右擺動操縱桿，代步車實現(xiàn)左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)。通過不同方向的組合操作，還能實現(xiàn)斜向移動。操縱桿擺動幅度與代步車速度相關(guān)，擺動幅度越大，代步車速度越快；擺動幅度小，速度則慢。（3）車架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)座椅：座椅是乘坐者臀部放置的部位，它是一個弧形的設(shè)計，便于固定乘坐者臀部位置，也便于放置乘坐者的大腿。座椅的椅凳下表面有固定螺柱，用于和代步車的支架連接。對助行代步車的主要部件進行受力分析及強度校核一.基本參數(shù)設(shè)定長度/mm寬度/mm高度/mm凈重/kg最大載荷/kg10706709504590假設(shè)使用者的質(zhì)量輪椅自身重量總質(zhì)量重力加速度g=9.81總重力G=mg=1177.2N后輪軸（軸長L=180mm,直徑d=28mm,驅(qū)動力作用半徑r=175mm）①垂直載荷：假設(shè)重力由兩后輪平均承擔，單個后輪承受的垂直力為：（4.1）②扭矩：已知滾動摩擦系數(shù)，驅(qū)動力為：（4.2）扭矩為：（4.3）③應(yīng)力計算：彎曲應(yīng)力：最大彎矩為：（4.4）抗彎截面模量為：（4.5）彎曲應(yīng)力為：（4.6）扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：抗扭截面模量為：（4.7）扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為：（4.8）第四強度理論應(yīng)力為：（4.9）圖4.2.SEQ圖4.2.\*ARABIC1車架主縱梁（2）車架主縱梁（梁長=1000mm,截面為矩形空心管，外尺寸a=40mm,b=30mm,壁厚t=2.5mm）（如圖4.2.1所示）①載荷計算：將總重力視為均布載荷，載荷集度為：（4.10）最大彎矩為：（4.11）②截面特性計算：慣性矩為：（4.12）抗彎截面模量為：（4.13）③應(yīng)力計算：彎曲應(yīng)力為：（4.14）（3）輪椅扶手（長度為300mm，圓形截面直徑,假設(shè)使用者施加在扶手上的力=100N）①應(yīng)力計算：最大彎矩為：（4.15）抗彎截面模量為：（4.16）彎曲應(yīng)力為：（4.17）強度校核①后輪軸：45號鋼屈服強度=355MPa,安全系數(shù)為：（4.18）滿足強度要求。②車架主縱梁：鋁合金6061—T6，屈服強度=276MPa,安全系數(shù)為：（4.19）滿足強度要求。③輪椅扶手：扶手采用鋁合金6061—T6，屈服強度=276MPa，安全系數(shù)為：（4.20）滿足強度要求。

5助行代步車的三維建模5.1三維建模軟件功能使用SolidWorks軟件進行3D建模REF_Ref20981\w\h[17]。SolidWorks是第一個在windows系統(tǒng)基礎(chǔ)上開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)REF_Ref20554\w\h[8]。在SolidWorks中，利用軟件的參數(shù)化設(shè)計功能，設(shè)計師可以創(chuàng)建出具有高度靈活性和可重用性的機械產(chǎn)品模型。這種設(shè)計方法不僅提高了設(shè)計的自動化程度，還使得設(shè)計師能夠更加專注于產(chǎn)品的創(chuàng)新和優(yōu)化REF_Ref20554\w\h[9]。以下是其功能介紹。1.三維建模：用戶可通過繪圖、拉伸、旋轉(zhuǎn)和平移等操作創(chuàng)建復(fù)雜的三維模型，支持多種曲面建模技術(shù)，如曲線擬合和曲面平滑等，能滿足汽車車身設(shè)計、航空航天器外形設(shè)計等復(fù)雜曲面設(shè)計需求。2.零件和組裝設(shè)計：可創(chuàng)建單獨的零件模型，并將其組裝在一起形成復(fù)雜產(chǎn)品，通過約束、配置和裝配動畫等功能模擬真實運動和操作過程，便于在設(shè)計和制造階段發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題。3.仿真和工程分析：提供多種仿真工具，如有限元分析（FEA）、流體動力學分析、熱分析、優(yōu)化設(shè)計等，幫助工程師在產(chǎn)品設(shè)計早期發(fā)現(xiàn)潛在問題并進行改進，確保設(shè)計的可行性和可靠性。4.繪圖和詳細視圖：能生成高質(zhì)量的工程圖紙和詳細視圖，包括平面圖、剖面圖、裝配圖、詳圖等，還可生成路徑長度尺寸標注等，方便與團隊成員、客戶或其他相關(guān)人員共享和協(xié)作。5.自動化工具：有宏錄制和API支持等自動化工具，可自動化常見設(shè)計任務(wù)，提高工作效率。6.數(shù)據(jù)管理和協(xié)作：支持數(shù)據(jù)管理和協(xié)作工具，幫助團隊在不同地點協(xié)同工作，確保數(shù)據(jù)的準確性和一致性，還可與其他CAD軟件進行兼容性協(xié)作，方便數(shù)據(jù)交換。5.2助行代步車的三維建模5.2.1三維建模的用途通過solidworks三維建模能夠?qū)⒊橄蟮脑O(shè)計概念轉(zhuǎn)化為直觀、可視化的三維模型。對于本篇論文，傳統(tǒng)的二維圖紙和文字描述難以全面呈現(xiàn)復(fù)雜的機械結(jié)構(gòu)及其空間關(guān)系，而三維建?？梢郧逦故緳C械零件的形狀、尺寸以及各零件之間的裝配關(guān)系，使我們更易理解設(shè)計意圖。5.2.2三維模型建立機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務(wù)是在概念設(shè)計的基礎(chǔ)上，以既定的原理方案，繪制出體現(xiàn)所要求功能的具體結(jié)構(gòu)圖。在滿足預(yù)期功能、強度、剛度、加工工藝、裝配、修理維護、造型、成本的設(shè)計準則下，兼顧材料、形狀、公差、精度及零件之間的相互關(guān)系等問題，將抽象的設(shè)計方案具體化，即確定各機構(gòu)的具體形狀REF_Ref20554\w\h[10]。如圖5.2.1所示。圖5.2.SEQ圖5.2.\*ARABIC1助行代步車的三維圖

6總結(jié)與展望6.1總結(jié)在老齡化社會背景下，電動輪椅已經(jīng)成為許多老年人日常生活的必需品。隨著人口老齡化的加劇，對適老化電動輪椅的需求不斷增加REF_Ref20554\w\h[12]。本論文圍繞多功能長續(xù)航助行代步車展開系統(tǒng)性研究，旨在為老年人及行動不便群體提供高效、經(jīng)濟、實用的出行解決方案。研究從結(jié)構(gòu)、功能實現(xiàn)、靜力學分析等維度深入分析，取得了一些成果，但同時也存在很多不足。首先，本文介紹了研究的背景和意義，總結(jié)了相關(guān)文獻和研究成果，對智能輪椅研究現(xiàn)狀進行綜述，并指出了目前智能輪椅設(shè)計中存在的問題和不足之處REF_Ref20554\w\h[11]。其次，分析了如何提高代步車的續(xù)航能力并且實現(xiàn)長續(xù)航目標，即選用高能量密度鋰電池；然后分析了代步車需要具備的多功能性，即通過連接手機藍牙實現(xiàn)與家人的互動和保證自身的安全。最后，進行了分析與建模，但此次研究同時存在著一些不足，比如電池技術(shù)有待突破：雖然選用了鋰電池，但仍存在低溫環(huán)境下性能下降、充電時間過長等問題，未能完全解決極端天氣下的續(xù)航穩(wěn)定性。材料成本超出預(yù)期：為滿足輕量化和強度要求，選用的鋁合金材料價格較高，盡管采用模塊化設(shè)計降低部分成本，但整體制造成本仍高于同類基礎(chǔ)款產(chǎn)品，可能影響市場定價和用戶接受度。6.2展望在未來，多功能長續(xù)航助行代步車將憑借技術(shù)革新、市場拓展、設(shè)計優(yōu)化等方面的進步，為出行帶來更多便利與可能。在老齡化社會，老年群體對助行代步車需求不斷攀升，這類代步車能幫助他們更自由出行、參與社交，提高生活質(zhì)量；針對殘障人士，這類代步車能滿足他們的出行需求，讓他們出