解決行李上下樓搬運困難的履帶支架設計

李鎧旭 于婷 張權藝

摘要：隨著人們出行越來越頻繁，沒有電梯的住宅區用戶的行李搬運問題一直亟待解決，大包行李攜帶不方便，不便于出行。無電梯樓棟攜帶行李上下樓的不方便性，讓本來旅途勞累的我們更辛苦；拖著重重行李箱爬高樓層，讓我們望而卻步。因此我們設計一種能夠幫助人們“搬運”行李上下樓的機器，希望以此為人們提供方便。本文就簡易爬樓支架的設計提出了我們的見解。

關鍵詞：履帶支架

正文：

近年來，我國經濟呈現持續增長的態勢，人們生活水平越來越高，在物質生活的基礎之上，人們開始追求精神生活。2018年國內旅游人數55.39億人次 旅游總收入5.97萬億元。伴隨著旅游人數的增長，許多問題也隨之而來。比如行李的攜帶，雖然現在的飛機和高鐵都有托運服務，但是如何把行李運送出門或者拿回家成為了問題的關鍵。電梯雖然可以幫助人們解決這個問題，但它也不是萬能的，電梯作為機電合一的一種空間垂直運輸設備，隨著高層住宅的大量建造，其應用更加廣泛。然而，隨著時間的推移，當高層住宅電梯漸漸步入“老年”后，故障、維修、更新由此產生的一系列費用又會成為一道生活難題。特別是近年來，電梯關人、“咬人”事故頻發，而最近發生的電梯“吃人”更是讓大家心里發生恐懼，發生電梯責任事故后，制造廠家、維保企業、物業公司、業主等又經常是相互推卸責任“踢皮球”，要解決重重困境，首先必須理順法律關系，解決好所涉及的法律難題。于是在電梯并沒有完全普及以及可能會存在安全隱患的情況下，提著行李箱爬六七樓，顯然不是一件容易的事，更不要說有時行李過多沒有辦法一次拿完，需要往返樓上樓下多次。行李問題在學生身上表現的尤為突出，許多高校都有不少的住校生，由于學校建校久遠，許多硬件設施跟不上時代變化，沒有電梯，于是在放假和開學時同學們要提著十分沉重的行李上下樓，困難萬分。尤其是女同學，女生宿舍管理嚴格，不允許男生進入。女同學帶著很多行李返校，帶著行李上樓都成為了一件困難的事情，也是我們亟待解決的問題。針對這一問題，我們結合了對遙控器與傳感器的使用，總結了一系列的問題與經驗，確定了遙控履帶爬樓支架設計的課題。

在設計履帶支架的過程中，首先需要解決的問題就是履帶式底盤的構造問題，我們選擇由支重輪，拖鏈輪，導向輪，驅動輪，履帶，履帶架，履帶行走架組成的履帶式底盤結構，這種結構的優勢在于越障能力，地形適應能力，抓地能力強，爬樓梯性能優越。履帶形狀可變，其構型可以根據地形條件和作業要求進行適當變化。其次在爬樓過程中，勢必會遇到轉向的問題，我們的履帶爬行支架主體采用四條形狀可變的履帶，左邊履帶和右邊履帶各由兩個主電動機驅動。當左右兩條履帶速度相同時，爬行支架將實現前進或后退移動。當左右兩邊履帶速度不同時，爬行支架可以實現轉向運動。

我們平時用的行李箱的重量最大的可達25kg，這樣就要求我們的履帶底盤與支架必須結實耐用，同時履帶支架的重量不能過重，我們選擇高強度鋁合金作為支架主體，抗壓性好，強度高，耐久性強，質量好。履帶支架主體框架的形狀與大小也是我們會面對到的問題，在履帶支架行進過程中不能影響到其他人上下樓，所以在形狀上我們選擇矩形的結構，長度在50cm左右，寬度在35cm～45cm之間。在行進的過程中，如果在上樓梯過程中，箱子撞到樓梯可能會導致履帶支架無法行進的問題，或者支架行進過程中可能會出現下墜的問題。我們采取由由驅動輪，導向輪，行星輪組成的三角結構的履帶，最大程度上保證履帶支架的穩定性，并且履帶組成高度達到20cm。我們于設計過程的后半段確定的履帶支架的結構數據，并做成了實體模型。我們的實體模型的數據是主題框架的長為80cm，寬為40cm，高為6cm。四個形狀可變的履帶部分數據為行星輪外徑為2.5cm，內徑為1cm；導向輪外徑為3.5cm，內徑為1.5cm；驅動輪外徑為2.5cm，內徑為1.5cm；履帶寬度為5cm；履帶整體結構高度超過20cm，主臂桿長度為27cm，履帶架長度為23cm。這是我們設計過程中繪制的履帶結構簡圖：

我們為這個理想產品預選了三款可正反轉的發動機：①第一款發動機轉速為10-600轉/分鐘，尺寸為95*43mm，產品功率為25W，電壓為12V/24V；②第二款發動機轉速為10-600轉/分鐘，尺寸為78*37mm，產品功率為15W，電壓為12V/24V；③第三款發動機轉速為5-500轉/分鐘，尺寸為100*60mm，產品功率為20W，電壓為12V/24V。通過不斷地測試，我們選擇了第二款發動機。模型的主體在5kg左右，可搭載最高25kg的行李完成上下樓任務，成功完成了最終測試。

當然，這一產品生成的過程中也產生并解決了許多問題，也許未來還會產生許多問題。但是我們的初衷是幫助他人，便利他人，同時我們也不會放棄對這一產品進一步的研究。通過我們對周圍人的問卷調查我們發現有42.8%的被調查者不需要該產品，而57.2%的被調查者則表示希望該產品產生。雖然國家的政策在不斷地完善，人們的居住與出行都越來越方便，但仍然有顧及不到的地方，所以這一產品的產生還是很有必要的。希望它能在未來完成為廣大群眾服務的任務，為經濟的發展貢獻一份力量。

參考文獻

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[3]《自適應越障履帶式移動機構的研究》——王碩——北京交通大學——2018.03.01

作者簡介：李鎧旭，生于1996年5月，漢族，吉林四平人，江蘇大學，交通學方向。

于婷，生于1998年8月，漢族，天津人，江蘇大學，交通學方向。

張權藝，生于1998年2月，漢族，廣西貴港人，江蘇大學，交通學方向。

項目信息：本文系江蘇大學2018年度大學生創新創業訓練計劃項目，項目編號：201810299464W

（作者單位：江蘇大學）