CAD图纸中电子签名制作方法

CAD图纸中电子签名制作方法（精选5篇）

CAD图纸中电子签名制作方法 篇1

CAD图纸中电子签名制作方法

各位做设计的是否有过这样的经历,出图的时候都是修改到最后一刻,然后把图纸发去打印,打印完了还得等着硫酸纸出来后等着签名，一张图纸得签N个名字，会签栏还经常忘了签，图纸多的时候说不定签签名就要去掉1个小时。

如果你想象我一样懒，一样地不想浪费这1个小时，建议使用下面的软件 R2V 这是个可以把图象矢量化成CAD格式的软件，使用起来很简单 1.下载安装。

2.在白纸上签下您的大名，注意签的潇洒点，因为以后这个签名你就可以用一辈子了。3.找个扫描仪，没有扫描仪就用数码相机也可以，如果数码相机也没有，就用手机吧，把你的签名变成JPG格式的图片。4.看下面的演示，OK 此主题相关图片如下name.gif：

注意事项：

1.要在你图上用别人的签名的话要征得别人的同意.别人愿意自己一个个手签是他的自由。

2.别用这招来干坏事

3.不想让自己的签名流传出去，可以用xref插入签名的dwg，这样别人图上就看不到你的签名了

一、常用键：

F2--放大或放大到矩形框；F3--缩小；F5--全局视图；F6--前一视图；F4--灰度影像对比度；F1--帮助

PageUp，PageDown，方向键--滚动窗口

用鼠标左键画矩形选择框，在edit line模式下需要同时按下shift键。Ctrl鼠标左键量距离。

矢量化时，Backspace--删除上一点；Space Bar--结束

鼠标状态：指针鼠标，十字鼠标，移动鼠标，删除鼠标，ID鼠标

矢量图可以显示结点、端点等要素。可以根据层或结点ID等设置矢量线的颜色。

二、矢量化步骤

1、打开图像文件，缩放到适当处。黑白图像可加色，灰度图像可设对比度，彩色图像可作分类classification，可以作像素编辑（如替换颜色，清除像素点）

2、矢量化：先定义层、开关层、选当前层，线图可以直接全自动矢量化。复杂图像用交互式矢量化(Edit/Lines->new Line->Auto Trace).多线矢量化Multi-Line Trace：一次自动矢量化多条线（如相邻的多条等高线）。

3、矢量线编辑修改

4、生成的矢量数据转换进投影系统如UTM中：通过选择4个以上的控制点来实现。根据控制点，可以通过生成 Image World File 对图像作geo-reference，或 通过Image/Warp命令对图像变形作几何校正。

5、保存工作项目文件。如果已经完成全部矢量化，可以输出矢量数据到其它GIS或CAD格式。

三、彩色图像矢量化

途径有：

1、选择一矩形彩色区域作为目标（训练区）-自动矢量化-选择边界选项。

2、先作颜色分类，再矢量化（某一颜色或全图矢量化）

3、颜色分类后，选择某一颜色保存为黑白图像，再作矢量化。

4、用像素工具对图像进行编辑修改，再矢量化。

24色真彩图像：色彩分类-选择色彩-自动矢量化或保存为黑白图像。

8位彩色图像：打开像素工具-查询对象色值-Map Pixel values替换颜色-确认完成像素修改自动矢量化或转换/保存为黑白图再矢量化。

四、生成多边形 矢量化后，删除微短线，连接线（Snap Lines）,光滑线，作所有必要的线编辑。注意线交点处结点间隙不能太大，共结点处不能相交。最后使用Create Polygon Layer命令形成多边形。

五、如何将图像根据另一个图像或矢量图进行校正（图像坐标系）, 将图像根据a geo-coded vector map进行校正, 以及geo-referencing the image.1.根据另一图像或者矢量图校正图像（在图像坐标系中）

A.用File/Open Image命令打开需要校正的图像和目标图像.将二个窗口并排（Tile）排列.源窗口为需要校正的图像，另一个称为目标窗口.如果你为矢量图代替目标图像，使用New Workspace 和 Import Vector 命令来显示数据。

B.激活源窗口，用Edit/Control Points或Vector/Select Control Points命令开始控制点编辑。用鼠标在源图像和目标图像中确定控制点，一般如道路交叉口或其它地物标志。记下该点在目标窗口底部显示的坐标值(X, Y)，在源图像中找到相应点处点击鼠标左键。“From” 域是源图像中的坐标,“To” 是你记下的目标图像中的坐标。

C.重复B步，为源图像定义更多控制点。至少需要4个控制点，一般需要15个以上以获得准确的校正结果。右键点击-选择“Done”退出控制点编辑器。

D.然后，使用Edit/Delaunay Triangulate命令查看三角结果图。如果有窄长三角形，应增加控制点以避免。

E.选择Image/Warp命令，开始校正过程。检查“Image to Image Registration”框。命令结束后，源窗口将显示校正后图像，用File/Save Image As命令保存校正后的图像。

2.不作图像校正，将图像根据有地理参照（投影）的矢量图（Geo-Coded/Geo-Referenced Vector Map）进行投影校正（Geo-Reference）

A.用File/Open Image 命令打开需要作投影校正的图像。用New Workspace和Import Vector命令打开矢量图。并列显示二窗口（Tile）。由于R2V使用图像坐标系统，其左上角为原点(0,0)，因此有些geo-coded 矢量图如SHP文件会上下颠倒显示。没有关系，你可以定义控制点。如果你想让两者方向一致，可以简单地翻转图像（Image /Vertical Flip)再继续。不推荐翻转矢量图，这会使过程化。

B.激活原窗口，开始控制点编辑（Edit/Control Points 或 Vector/Select Control Points命令）。记下该点在目标窗口底部显示的坐标值(X, Y)，在源图像中找到相应点处点击鼠标左键。“From” 域是源图像中的坐标,“To” 是你记下的目标图像中的坐标。OK确认。

C.重复B步，为源图像定义更多控制点。至少需要4个控制点来作地理坐标校正，右键点击-选择“Done”退出控制点编辑器。用File/Save Control Points命令保存控制点到控制点文件。如果要根据一幅geo-coded的矢量图来校正一幅图像，需要用到它。

D.有了控制点，R2V 有几种方式作geo-referencing。如果你使用GeoTIFF, 你可以使用File/Save Image As 命令-当问你是否保存为GeoTIFF file时请选择YES。如果你要创建一个World file(For ArcView or ArcInfo)或者 a table file(for MapInfo)，你可以用 File/Save World File 命令。

3.根据一幅Geo-Coded/Geo-Referenced 矢量图对图像作投影校正（geo-referencing）并作图像校准

合并上述两个步骤就可以了。首先要校准图像以改正变形，然后再投影校正（register or warp the image to correct distortion and then geo-reference the new image）。步骤如下：

A.按2中步骤A到C.保存控制点到控制点文件（控制点文件1）。右键转入删除模式（Delete mode），删除全部控制点。B.关闭geo-coded矢量窗口

C.用File/New Workspace 打开新的空白窗口。用File/Import Geo-Coded Vector打开一个geo-coded矢量图，如果没有可用的控制点或世界文件（world file）数据可用，就用上一步中的控制点文件1，选择 Bi-Linear 选项。这一步是geo-referencing过程的逆过程，将geo-coded矢量图转回图像坐标系统。D.按1中步骤A到E，校准图像。保存新图像。删除所有现有控制点。

E.按2中步骤A到D(或读入控制点文件1并修改以适合新图像），投影校正该图像（geo-reference the image）.１、点“文件”－－“打开”载入jpg等扫描或数码照相做的文件 ２、点“矢量”－－“自动矢量化”－－选择“中心线”或“边界”线 ３、点“文件”－－“输出矢量”－－选择保存类型为dxf，点保存 ４、DXF输出选项采用默认，确认 ５、CAD打开DXF文件

CAD图纸中电子签名制作方法 篇2

关键词：WLAN器件,CAD图纸,空间聚类,传播模型

0 引言

近年来，过于泛滥的WLAN布设导致了AP之间干扰冲突过多、带宽下降、用户体验不足等问题，对已有布设的WLAN进行优化已经是迫在眉睫。Nabeel Ahmed指出[5],WLAN优化需要现有WLAN网络布设的相关信息，如各元器件的布设位置、AP的配置属性、WLAN布设的连接关系、AP到天线的衰减等，这其中大部分信息可以直接或间接的从建筑设计CAD图纸中进行分析获得。

现有的对CAD图纸的分析的主要方法集中于将图纸文件中的信息数据转换成可以简单进行数据库管理操作的数据类型，如Shapefile格式[1]、适合MapInfo地理信息系统软件的MapInfo格式[2]、适合GIS的数据格式[3]，然后在对转换之后的数据进行操作处理，直接根据点、线之间的距离及是否相交等关系来确定不同器件的连接关系。然而根据相关研究[1]，进行数据的转换，往往需要用到一种甚至多种数据平台进行转换处理后输出，数据处理工作量较大，步骤操作复杂，效率较低，转换过程中容易丢失属性信息及线型符号定义等，通常不能达到满意的效果。

为了避免因数据转换而造成数据属性丢失，本文方案采用Autodesk的．NET的API，直接对DWG数据格式进行操作。在连接关系的判断过程中，由于各WLAN器件在DWG中图中的表现不只是孤独的点和线，更多的是以组合形式存在，简单的点和线的距离关系无法准确地判定出各器件的连接关系，针对这一点，本文方案利用空间坐标和属性向量对各对象进行两两空间聚类分析，不断地遍历所有对象，得到各器件之间的连接关系，通过应用成熟的传播模型，进而得到铺设器件AP到天线之间的衰减。最后将所得到的连接关系与DWG图中的连接关系进行了对比，进一步验证了方案的准确性。

1 方案的结构设计

1.1 方案概述

一般室内WLAN网络的覆盖设计规划可以分为两类:单独建设方式与共用室内分布系统建设方式[6]。在单独建设方式中，AP根据WLAN的覆盖和容量需求直接布设在特定的位置;在共用室内分布系统建设方式中，WLAN的无线射频信号通过合路器馈入室内分布系统。

Nabeel Ahmed研究表明[5],WLAN的优化需要以下信息:1)待优化建筑物中某一层的外边界墙体坐标信息，以确定对WLAN的优化范围;2)无线空间内墙体坐标，以计算墙体对无线信号的衰减影响。此外，当WLAN布设为单独建设型时，需要现有AP的布设位置坐标信息;当布设为共用室内分布系统建设型时，则需要天线的坐标、天线与AP的连接信息以及AP到其引出天线的衰减。根据布设方式的不同，WLAN网络优化需要信息如表1所示。

1.2 DWG图纸分析总结

Auto CAD是一个开放的绘图工具，不同设计师绘图各具风格，同样的建筑设计对象，在不同的绘图中描绘的不尽相同。设计一个能满足所有不同设计风格的DWG图纸的方案，显然是不可能的。于是，本方案对各类DWG文件进行了归纳总结，找出了一部分的规律，如表2所示。

特别说明:共用室内分布系统建设方式AP没有明确表示出，但是将所有AP表示在某个范围内。

1.3 方案的整体框架

方案主要分为3个部分:1)为界面交互，由实验者手动操作选取建筑物的边界及墙体，取边界及墙体信息;2)判定图纸类型，根据图纸类型进行不同的处理，进行WLAN器件的判定及通过聚类算法对各器件连接关系的确定，通过传播模型对AP到天线衰减的确定;3)主要为显示部分，将获取的边界、墙体、器件位置及连接关系信息，调用Matlab画图工具画出，方便实验者将得到的图与原CAD图进行比较以验证连接关系等信息的正确性。

方案的整体框架设计如图1所示。

2 方案关键技术

2.1 空间聚类分析

空间聚类分析在空间模式识别和空间数据挖掘中有着广泛的应用，主要是指将空间数据集中的对象分成由相似对象组成的类，同类中的对象间具有较高的相似度，而不同类中的对象间差异较大[7]。

对于CAD图纸中的元素对象来说，是同时具有空间坐标及各种属性(颜色、长度等)的。确定天线与功分器及AP各种器件之间的连接关系，可以看作是各种对象的两两聚类，如果两者聚类分在了一块，即可以判定两种对象是相连的。通过对所有对象进行空间聚类分析，最终可以得到各器件的连接关系。

聚类分析中有很多中可以标识空间距离的方法，最为普遍的是欧氏距离。设某物体Pi的平面坐标为(xi,yi)，则物体Pi和物体Pj之间的空间距离如下:

然而对于CAD图纸中的元素对象来说，可能(如线段)其空间坐标及属性都不止一种，而传统的空间聚类中空间坐标只有一个，这里就需要一种改进的空间聚类方法。设某物体Pi的空间坐标向量为qi1,qi2，…，qin，其中n为物体Pi的n个空间坐标，由物体的各种属性所组成的属性向量为ai1,ai2,ai3，…，ain。其中n为物体Pi的n个属性向量。

空间距离可以表示出物体之间的空间邻近程度，故我们选取PiPj空间坐标系列中距离最小的两个空间坐标的距离作为PiPj的空间距离。而属性距离则可以表示出物体之间属性特征的相似性。同时考虑到物体的空间距离和属性距离将会使结果更加准确。

物体Pi和物体Pj之间的空间距离和属性距离分别如式(2)、式(3)。

其中ki=1,2，…，ni,kj=1,2，…，nj,ni、nj分别为物体Pi和物体Pj的空间坐标的个数。

将两者同时考虑，聚类分析的结果如式下:

对于相连的线段，通过分析线段的重叠点即可判断出相连关系，而那些空间上并不相连的对象(文字与线段等)，则按照表3来确定直角坐标和属性向量。

对于不同的对象，属性向量中的颜色，我们的处理方式是一样的:ai2=(r,g,b)，其中r,g,b分别为对应颜色的r、g、b值。直角坐标和属性向量中的其他属性处理如下:

1)线段。由于其有两个端点，故其直角坐标向量有两个为(xi1,yi1)、(xi2,yi2)，属性向量有两个ai1和ai2,ai1=0.5(xi1+xi2,yi1+yi2),ai2为颜色向量。

2)点。其直角坐标只有一个，为点的坐标(xi,yi)，属性向量有两个ai1和ai2,ai1=(xi,yi),ai2为颜色向量。

3)文字。其直角坐标只有一个，为其属性坐标(每个对象都有一个基点用来表示其所处位置)(xi,yi)，其属性向量有两个ai1和ai2,ai1=(xi,yi),ai2为颜色向量。

对某一对象，将它与所有其他对象对进行两两聚类，最后我们判定Dr值最小的对象，即与此对象相连的对象。

2.2 通过传播模型获取AP到天线的衰减

信号在传播的过程中，随着距离的不断增大，信号强度的大小也在不断发生改变，根据这个改变，可以得出信号强度的衰减与距离的关系。信号的在传输过程中的衰减和传输距离的关系在实际的测量中通常采用如下的公式[15]:

其中，L(d)(单位d B)表示距离为d(单位m)时信号的衰减，L0为距离为1 m时的衰减，n为路径损耗指数。L0和n是依赖于场景和建筑物的类型确定的常数，根据J.Wigard的研究，我们处理的都是AP、都是在室内，故L0和n的选取可以按照表4进行确定。

通过获取的连接关系，我们可以得到AP到天线的布设距离，作为参数d，然后根据式(5)得出AP到天线的衰减。

3 方案流程图

方案的具体实现流程图如图2所示。

根据流程，开发的程序交互主界面如图3所示。

程序主要实现如下几个功能:1)操作用户在Auto CAD界面中选出测试图纸中所需建筑的边界对象及墙体对象;2)分析所得的边界、墙体、天线、AP、连接关系等信息，将这些信息以一定格式导出存储在外部文件中，供其他模块调用;3)调用Matlab对分析所得的信息进行绘制，供用户预览。

4 方案举例

以武汉武珞路卜蜂莲花一层平面为例，采用本文方案进行实验，实验结果如下。

武珞路卜蜂莲花一层DWG平面图如图4所示。

经过程序运行之后，通过MATLAB绘图如图5所示。

其中粗线表示墙体和边界，小圆表示天线，小方块表示功分器，细线表示功分器和功分器、天线与功分器之间的连线。

由图4可以看出，AP一共通过16个功分器(编号为1,2，…，16)引出了20根天线，其连接关系为:AP引出四路，分别为，1～4号为一路，5～8号为一路，9～12号为一路，13～16号为一路，且除4、8、12、16号功分器引出两根天线外，其余的均只引出一根天线。由图5可看出，连接关系与原始CAD图设计的一样，验证了方案的准确性。

5 结语

浩辰CAD机械教程之图纸设置 篇3

首先，依次点击浩辰CAD机械2011菜单中【图纸】—【图纸设置】命令，软件弹出对话框，我们在对话框中设置好相应参数后点击【确定】按钮，系统将自动插入图框(如图1)

图1

在对话框中可选择进行下列设置：

1、确定图幅

软件可以绘制出符合我国机械制图标准的各种规格的基本幅面为A0、A1、A2、A3、A4，国标推荐为第一选择，用户根据需要点取按扭即可。

2、加长图幅

国标规定，图幅可根据需要加长或加宽，加长幅面的尺寸是由基本幅面的短边成整数倍增加后得出。下拉列表框中列出了国标推荐使用的第二和第三选择，我们可以直接从列表框中选择合适的加长图幅大小。

3、自定义图幅

自定义图幅是针对某些特殊应用场合，用户可以根据需要设置任意大小的图纸尺寸，长宽一般不应小于210和100。

4、图纸布置

在【布置】下面的矩形框内有【横置】和【纵置】两个按钮，前者表示要将所选的图纸横置，后者表示要将图纸纵置，用户根据需要点取相应的按钮即可。

5、绘图比例

为了方便用户，系统设计了两个可编辑的下拉框，分别是设置放大和缩小的比例系数。点取下拉箭头，其中列出了国标推荐使用的比例。用户也可以通过修改设置自己的比例因子，当设置了其中一个值时，另一个值自动还原为1。

6、分区设置

分区设置用作设置图纸长度和宽度方向的分区数。根据国标的规定，图纸分区数必须取偶数，每一分区的长度应保证在25~75mm之间，

7、装订线

控制图纸是否设置为留装订边的图纸。

8、对中符号

控制图纸是否设置“对中符号”。

9、标题栏、明细栏

标题栏、明细栏的下拉列表框分别列出了系统定义的标题栏、明细表，用户可根据需要选择相应的名称。左边的打勾的开关控制在生成图框时是否自动插入标题栏，右边的按钮用于预览相应标题栏和明细栏图形。

10、附加栏

控制图纸是否设置“附加栏”：它的下拉列表框列出了系统定义的附加栏，数量的多少没有限制。关掉此开关时，不能选取“附加栏”类型。

11、代号栏

控制图纸是否在图框的左上角设置“代号栏”：它的列表框列出了系统定义的代号栏，数量的多少没有限制。关掉此开关时，不能选取“代号栏”类型。设置“代号栏”后，标题栏中若存在对应字段，则两部分内容自动关联。

12、参数栏

控制图纸是否设置“参数栏”：它的列表框列出了系统定义的参数栏，如直齿锥齿轮、链轮参数表等。关掉此开关时，不能选取“参数栏”类型。

13、自动填写日期

复选【自动填写日期】选项后，我们在插入图框的同时，系统会自动的在标题栏中填写上当天的日期。

完成上述设置后点，点击【确认】按钮，系统自动生成用户所选择的图纸，并将此显示在屏幕上。此时，左下角白线交点为坐标原点。

CAD图纸中电子签名制作方法 篇4

1、绘制前了解整个操作工艺，规划系统中有哪些重要元件?比如伺服驱动器、电机、变频器、PLC、触摸屏等等，其中的重点是整体控制思路、元件的通讯接口、选型(比如电机功率、转速、PLC的输入输出点数，继电器输出还是晶体管输出)。

2、熟悉重要元器件的常用接线方法和控制方法。注意PLC的输入、输出有PNP、NPN两种。伺服驱动器供电电压是200V还是400V?如果是200V还需要采用变压器。分清楚高电平有效和低电平有效的区别。

3、熟悉各种低压元器件的功能，比如接触器、熔断器、空气开关、继电器、接近开关等等。比如接触器用于开关强电电路，熔断器和空气开关用于元器件保护，继电器多采用交流继电器和直流继电器等，

接近开关是常开型还是常闭型，是PNP输出还是NPN输出。部分元器件在图纸中需要标明重要参数，比如空气开关的额定电流等。

4、各类负载如有PE则均需要接地。

5、电网接线时尽量注意三相平衡。单相负载接在相线和零线上。

6、每段线两头均需要有标号。对于强电可以采用xx(10到99)的标记，对于弱电可以采用xxx(100到999)的标记，以便于区分。当然也可以根据含义做标记，比如PE、U1、V1、W1、CW、CCW等等。

7、线的粗细也要标明，可以根据1mm2对应6A做估算，信号线用0.5mm2。具体粗细还需根据相应元器件手册查询。

8、解释各点的含义，各点的对应连接线在其他图纸上的应该有相应的标记说明。

9、然后就是对整个系统进行规划，分配输入输出点，规划控制逻辑。

CAD图纸中电子签名制作方法 篇5

院(系)机械工程学院 专业班级 学生姓名

一、毕业论文﹙设计﹚题目 电动轮椅车设计

二、毕业论文﹙设计﹚工作自 2014 年 3 月 5 日 起至 2014 年 5 月 28 日止

三、毕业论文﹙设计﹚进行地点:

四、毕业论文﹙设计﹚的内容要求：

1、设计课题简介

电动轮椅是一种以蓄电池为能源、电子装置控制驱动的动力轮椅车。使用者可通过控制装置自行驱动轮椅车行进。适用于高位截瘫、偏瘫及下肢功能障碍者使用。本课题主要是设计一款含有机械传动减速机构的电动轮椅，使学生充分利用所学知识，初步锻炼产品的总体设计和研究能力。

2、论文要求： 1）通过查阅有关资料,了解产品总体设计的方法和步骤； 2）设计的电动轮椅要方便操作使用； 3）所确立的设计方案应按照产品总体设计方法和步骤进行，确保科学合理； 4）论文应包括对电动轮椅进行安全、强度和力学方面的设计计算数据。

3、工作任务与要求： 1）充分了解电动轮椅的结构特点及构造，了解设计的主要内容，并进行市场调查。2）搜集各类电动轮椅的资料，包括相关的国家标准及最新成果。3）设计多个方案，并从选出总体设计方案后对总体设计进行细化。4）对设计进行校核，确保方案的可行性，绘制总装图和关键零件图。撰写研究设计论文一份。4.工作任务时间安排：

共 13 页

The design of electric wheelchair

Abstract: This paper first analyzes the domestic and foreign various wheelchair status, based on comparing the advantages and disadvantages, because the rated output torque DC motor is low, not enough to drive the rear wheel to overcome the ground friction transmission, according to the actual situation, proposed the electric wheelchair with a mechanical reduction gear mechanism, based on this driving scheme, design of the reducer and other transmission mechanism is matched, the DC motor through reducer and the chain is connected to the rear axle, so as to reduce the output rotation speed, increase the output torque.Use the modern mechanical design theory and method, analyze and re-design the drive mode.Optimize the body frame structure.And add some necessary accessibility devices.Use computer aided design software to build a three-dimensional model of the wheelchair and it’s components.This design of the electric wheelchair’s mechanical systems has lay a certain foundation for the new type low-cost electric wheelchair and has given a reference scheme about drive mode and body frame structure.Keywords: wheelchair;design;mechanical system

共 13 页 序言

电动轮椅是一种以蓄电池为能源、电子装置控制驱动的动力轮椅车。使用者可通过控制装置自行驱动轮椅车行进。适用于高位截瘫、偏瘫及下肢功能障碍者使用，是一种比较理想的康复和代步工具。

1.1选题的目的及其研究意义

随着生活水平的提高，人们对老年人和残疾人的关注度日渐提高，各种各样的电动式轮椅进入消费者的视线。我国的轮椅发展比较缓慢，直到20世纪90年代后，随着中国人口的老龄化越来越严重，轮椅才有了较快的发展。轮椅是老年人和肢体伤残者不可缺少的康复和代步工具。现有的轮椅以手动居多，存在一定不足，缺乏动力效能不能满足使用者日常生活和出行需要，长时间使用会让人感到疲劳，而且在实际使用中通常需要人员辅助。目前市面上的电动轮椅价格不菲，普通家庭消费不起，部分是以改变电机的电流来实现控制轮椅速度，这不仅对电机损耗较大，而且功能不够全面，安全系数较低，实用性不强。如当遇到刮风或者爬坡时，有时会很难前进。由于直流电机的额定转速一般较高，远高于轮椅平稳行驶时后轮所要求的转速，而直流电机的额定输出转矩又较低，不足以驱动后轮克服地面摩擦阻力转动，所以，必须在直流电机输出端设置减速器，以减低输出转速，增大输出转矩。

1.2课题相关领域的研究现状和发展趋势 1.2.1电动轮椅的现状

1.国内电动轮椅发展简况

国内对电动轮椅的研究较晚，尤其是智能电动轮椅，研究还不完善，但近几年发展很快。国内厂商生产的电动轮椅大部分为四轮式和六轮式，一般都具有调速、翻越简单路障和防倾倒等功能。虽然国内电动轮椅研究还不太完善，但在一定的基础上还是有所提高的。例如有些生产商在原有轮椅的研究上，发明出利用驱动左、右动力后轮的左、右电机串联连接设计，从而具有差动速度功能，使电动轮椅行驶时稳定舒适、转向可靠。近几年，还出现了手扶电动、可爬梯以及站立式电动轮椅。2.国外电动轮椅发展简况

自1986年英国开始研制第一辆智能轮椅以来，许多国家投入较多资金研究智能轮椅。如美国麻省理工学院WHEELESLEY项目、法国VAHM项目、德国乌尔姆大学MAID（老年人及残疾人助动器）项目、Bremen Autonomous Wheelchair项目、西班牙STAMO项目、加拿大AAI公司TAO项目、欧盟TIDE

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项目等。1989年法国开始研究VAHM项目，第一阶段的智能轮椅由轮椅、pc486、超声波传感器、人机界面和一个可匹配用户身体能力转换的图形屏幕组成设置为手动、自动、半自动三种模式，手动时轮椅执行用户具体指令和行动任务；自动状态时用户只需选定目标，轮椅控制整个系统，此模式需要高度的可靠性；半自动模式下用户与轮椅分享控制。为了更好适应用户需求，研究者在康复中心进行了一系列调查，得出结论：系统必须是多功能的，不仅应适应残障人士的生理和认知能力，也应适应环境的结构和形态。在此基础上，经改进后研制出第二代产品，相对于第一代产品，其功能更丰富，面向用户范围更广，性价比更好，改良了大量控制。

高性能电动轮椅的生产厂家集中在国外，技术较先进的国家有美国、德国、英国、瑞典、日本和比利时等。生产的电动轮椅功能强大，除一般功能外，还有可记忆地图、自动导航、避障、自动行走、与用户交互等功能，结构也多种多样，有四轮式、三轮式、六轮式和履带式等多种多样，性能也较优秀，除能适应城市中平坦路况外，有些还能登山越野，适应较大坡度和不平度的路况。近几年，国外在高档轮椅方面又有了很大的发展，例如IBOT智能轮椅，不仅能够轻松平稳地在崎岖和很大坡度的路面行驶，还能够上下楼梯，而且可以利用2个后轮站立或行走。在日本，还发明了一种靠脸部表情来控制的高级电动轮椅，使用者只需在头上系上一根特殊的带子，然后通过改变表情就可以实现轮椅的运动。1.2.2电动轮椅的发展趋势

随着机器人技术、人工智能技术和传感器技术的进步，电动轮椅的研究朝着高性能、多功能、智能化和人性化的方向发展。智能轮椅不但可以为老年人和残疾人提供一种良好的代步工具，而且可以具有自主导航、自主避障、人机对话等服务机器人所具有的各种功能，因而可以帮助残疾人和老年人提高自己的生活自理能力和工作能力，使他们更好地融入社会.1.2.3研究方法

初期的研究，赋予轮椅的功能一般都是低级控制，如简单的运动、速度控制及避障等。随着机器人控制技术的发展，移动机器人大量技术用于轮椅，电动轮椅在更现实的基础上，有更好的交互性、适应性、自主性。1.2.4应用领域

随着科学技术的发展，电动轮椅的强大功能不仅适用于年老体弱的老年人和重度残疾的伤患，同样的，它也适合于大型车间工人的代步工具。

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1.3主要研究内容、途径及技术路线

为了改变我国轮椅的现状，解决人们对高品质生活的追求，因此，设计一款含有减速器装置以减低输出转速，增大输出转矩的电动轮椅有很重要的意义，并将给老年人和残疾人士的生活带来极大的帮助。1.31具体研究内容

1.充分了解电动轮椅的结构特点及构造，并进行市场调查，分析研究现有电动轮椅的优缺点以及可改进之处。特别是调速原理。

2.搜集各类电动轮椅的资料，包括相关国家标准及最新成果。3.设计多个方案，并从选出总体设计方案后对总体设计进行细化。

（1）轮椅驱动及转向系统设计。包括驱动及转向方案的分析和选择、驱动及转向系统整体设计、电动机选型、减速器设计、其他传动装置设计、蓄电池选择等。重点是减速器的设计，计算减速范围以及车轮输出转矩。

（2）轮椅车身骨架设计。包括人体坐姿分析、前后轮布置、骨架各组成部件形状和尺寸设计等。（3）轮椅整体三位建模。包括各零部件的建模和装配，总装配和生成二维工程图。4.对设计进行校核，确保方案的可行性。1.32主要研究途径和技术路线

利用所学知识和参考国内外电动轮椅文献资料，对轮椅机械系统进行讨论、画草图、分析、减速器设计，初步确定多种方案，计算减速器的转矩范围并进行校核来确定最终方案。优化车身骨架结构，添加必要的辅助功能装置，利用计算机辅助设计软件构建轮椅及各零件三维模型。

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共 13 页 电动轮椅驱动及转向系统设计及主要参数

电动轮椅的核心部分主要由驱动及转向系统组成。2.1设计内容

本课题的难点是驱动及转向系统的设计，驱动及转向系统驱动电动轮椅的行驶和转向，是电动轮椅的核心部分。它包括电机、与控制系统相连接电机控制器、减速器和其他传动部分等装置组成。能否平稳行驶和灵活转向是决定电动轮椅机械系统设计成败的关键，也是电动轮椅机械系统设计中的重点难点驱动及转向系统的设计要求要考虑到电动轮椅动力性、安全性、电能利用率和轮椅成本等诸多方面因素，需要宏观把握，统筹兼顾。

此系统的设计要求在现有电动轮椅驱动及转向方案的基础上通过改进提出多种供选方案，并结合所要设计的电动轮椅应具本有的特点和各方面因素分析各个方案的优缺点，选择一种最合适的驱动及转向方案，并对系统的各组成部分进行详细设计。2.2驱动及转向系统设计

驱动及转向系统完成电动轮椅的主要动作，是电动轮椅的核心部分。它包括电机、与控制系统相连接并控制电机转速、转向的电机控制器、与电机输出端相连的减速器和其他传动部分等装置组成。驱动及转向系统的设计要求其能使轮椅平稳的行进或后退，灵活并尽可能大角度范围的转向，快速的制动，并保证乘坐安全舒适。通过控制器控制直流电机转速和转向可以达到调节后轮及驱动轮转速的目的，从而控制轮椅的行驶速度和行进或后退。由于直流电机的额定转速一般较高，远高于轮椅平稳行驶时后轮所要求的转速，而直流电机的额定输出转矩又较低，不足以驱动后轮克服地面摩擦阻力转动，所以，必须在直流电机输出端设置减速器，以减低输出转速，增大输出转矩。另外，由于路况原因，即使匀速直线行驶，轮椅后轮所受载荷也会有不同程度的变化，若将减速器输出端直接刚性连接到后轮轴上，后轮所受载荷的剧烈变化会直接经减速器传递到电机轴上，影响电机的正常工作和使用寿命，还会对控制系统对电机转速的控制精度有影响。所以，在减速器输出端和后轮轴之间必须有添加其他传动机构，以减弱载荷变化的剧烈程度，使载荷趋于平稳。

考虑到以上要求，设计可行的驱动及转向系统的供选方案，并对各方案优缺点进行分析比较，确定最终方案。

2.2.1轮椅驱动及转向系统方案分析及选择

电动轮椅驱动及转向系统的设计方案灵活多样，驱动及转向系统方案的选择对电动轮椅的机械效率、第 4页

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整车结构布置、行驶性能及控制方案的设计等有重要的影响，由于电动轮椅一般采用后轮驱动，所以根据转向方式的不同，有两种可采用的转向方案：1.前轮转向式（图2.1）2.后轮转向式（图2.3）

图2.1 前轮转向式

用一个直流电机驱动两后轮传动作为轮椅行驶主运动，通过调节直流电机转速来改变轮椅行驶速度。一个步进电机控制两前轮相对轮椅前进方向的偏转角度，配合后轮主运动，使轮椅在行驶中转向。控制系统向步进电机输送脉冲信号使步进电机转过特定角度，步进电机通过齿轮齿条平行四边形机构驱动两前轮同步偏转（如图1.2），两前轮偏转轴顶端都装有盘形弹簧，弹簧另一端固定在轮椅车身上，转向完成后，控制系统不再向步进电机输送脉冲信号，步进电机无输出，两前轮在弹簧力的作用下回复到初始位置，以完成转向后前轮自动复位。

图2.2 前轮转向机构

后轮驱动轴由一根轴组成，轴中间装有链轮，直流电机经一减速器通过链条与链轮相连，由于轮椅行驶时速度较低，因此不需要差速器也可以正常行驶。

此方案的优点是驱动系统与转向系统分开，行驶方向控制与行驶速度控制相互独立，互不影响，基于这种结构的控制系统设计相对简单，易于实现。转向原理简单，只需要通过输入步进电机的脉

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冲个数来控制前轮偏转角就可实现转向，且转向精度高。

此方案缺点是轮椅转向必须在行驶过程中完成，转向半径大，而转向角度小，不能实现原地转向，轮椅的活动性差，使轮椅在室内使用不方便。

图2.3 后轮转向式

用两直流电机分别驱动两侧后轮，通过电子差速方式独立控制两侧驱动车轮转速，两后轮等速转动时，轮椅直线行驶，两后轮不等速转动时，轮椅向转速低的后轮一侧转向，通过控制两后轮速差的大小和不等速转动时间来调节转向角度。转速差越大，不等速转动时间越长，转向角度越大，当一后轮正转，另一后轮反转时，轮椅可原地360度转向。

采用双直流电机驱动，所需直流电机功率约为单直流电机驱动时电机功率的一半，电机尺寸可以更小，两直流电机及减速器等结构都布置在后轮轴线上，且省去了差速器和前轮的转向系统，系统结构更为紧凑。但要求电机转速及转矩范围宽，对电机性能要求高。使用后转向，可以任意转向角度和转向半径转向。

此方案将驱动系统和转向系统融为一体，虽只需控制两直流电机转速变化，即可实现轮椅的驱动和转向。但是转向时要求控制系统实时精确的控制两直流电机转速，对控制策略要求更高。

所要设计的电动轮椅应能同样适应室内与户外的使用，要求有较方便的操作，而转向的精度尤为重要，前轮转向方案可实现轮椅转向精度高。后轮转向方案由于要求电机转速及转矩范围宽，对电机性能要求高。综上所述，决定采用前轮转向式方案。2.2.2前轮转向式驱动及转向系统设计

此系统有直流电机和相应的减速器及传动机构等都在后轮轴线方向上分布，由于轮椅轮距不可能太大，这就要求直流电机和减速器的轴向尺寸不能过大。而直流电机的轴向尺寸对直流电机的额

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三维图

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