针对目前已有的行星轮式爬楼小车的爬楼机构没有统一设计标准的问题,对四轮式行星轮爬楼机构进行尺寸优化设计,将标准要求几何化、参数化。基于欧几里得几何学,确定了行星轮爬楼机构的外形尺寸与轮胎尺寸。通过使用AutoCAD中的几何约束进行了尺寸校核,通过SolidWorks进行了运动仿真。研究了优化设计后的爬楼机构在不同尺寸楼梯下的重心起伏。研究结果表明,经过优化设计后的四轮组行星轮式爬楼小车的通过性强,可以满足所有符合标准设计的楼梯。小车的整体体积合适,重心起伏小,安全性高。

为了解决老户型无电梯小区搬运大件物品不便的问题,设计了基于滑块机构电助力爬楼机,采用曲柄滑块机构作为助力爬楼机的主要运动机构,以24 V锂电池及减速电机作为爬楼机的动力提供和动力输出机构。通过UG软件的motion进行滑块导路倾角的优化分析,模拟出滑块在运动过程中最低点与最高点之间的距离差为17.674 cm,表明爬楼车的运动满足我国建筑楼梯模数协调标准,物理样机的实验也验证了这一点;通过ANSYS分析,表明小车爬楼运动过程中强度满足受力要求,爬楼机可在楼梯上平稳运行,爬楼过程中的安全性和可靠性将通过机械结构做保障。