陆志国 东北大学教授

陆志国，教授，博导。1982年出生，日本名古屋大学博士。机械学院，智能制造工程系副主任，机械电子工程研究所副所长，东北大学T-DT机器人创新团队创建者、指导教师。本科硕士均毕业于东北大学，博士毕业于日本名古屋大学。师从国际顶级机器人专家福田敏男教授（中国工程院外籍院士，2020 IEEE全球总主席），掌握国际先进的机器人技术。

承担包括国家重点研发计划智能机器人重点专项课题级项目在内的国家/省部级等项目10余项，其中，2019年获批国家重点研发计划“智能机器人重点专项”课题级项目1项。2016年主持国家自然科学基金青年项目1项。第一作者发表一区SCI/EI检索论文20余篇，其中1区SCI论文3篇，影响因子分别为6.383（中科院1区，JCR 1区）， 4.098（JCR 1区）和3.427（JCR 1区）。作为第一发明人获得美国发明专利1项目，中国发明专利授权10余项。

研究方向为仿人机器人智能控制、欠驱动自适应智能机构设计、力/位混合控制、竞赛机器人。指导的东北大学T-DT机器人创新团队连续获2019、2020全国大学生机器人大赛机甲大师赛冠军，2017 IEEE ICRA国际移动搬运机器人技术挑战赛世界冠军、特别大奖等标志性成果。2015年获中国首届“互联网+”大学生创新创业竞赛金奖。连续获“2015、2016、2017、2018年东北大学优秀创新团队”，团队创新产品及事迹被中央电视台综合频道（CCTV1）《晚间新闻》，中央电视台纪录频道（CCTV9）《理想答案，仅供参考》、辽宁新北方、人民日报（海外版）、新华网等媒体通过节目或文稿形式报道宣传。

一种欠驱动自适应式爬楼梯轮椅

——东北大学陆志国副教授成果

◎ 文 / 黄伟康， 王晓光， 鄢芳勇， 陆志国

DOI:10.3772/j.issn.1673-6516.2017.04.036

东北大学机械学院陆志国副教授团队研发了一种欠 驱动自适应式爬楼梯轮椅， 可以帮助腿脚不便的人士完 成上下楼梯、平地行走的动作，运动平稳，安全可靠。

这种爬楼梯轮椅长130厘米， 宽74厘米，高160厘米，采用铝合金制造，分为3个部分，分别为轮椅主体、后支架部分和轮系部分。该装置采用欠驱动自适应 轮系，能够根据所遇到的路况来自动完成所对应的运动，翻转或是平地行走。 采用蜗轮蜗杆自锁，使其能够在上 下楼梯时有足够的安全性能； 后支架的姿态改变，使轮 椅在上下楼梯时的倾角保持在一定范围内， 保证了使用 者的舒适性与安全性。能够适应台阶坡度在45° 以下的台阶，在狭小的空间范围内实现零半径旋转，上楼梯时 的椅背与水平面的倾角保持在 90° 左右，下楼梯时保持在 70° 左右， 为“直着上，躺着下” 。根据电机功率及 扭矩的大小，轮椅载重为90千克， 可以满足绝大多数人 群的使用要求。

该成果既可以实现走平地和爬楼梯双重功能，也可以适应不同台阶规格。 其中轮系的设计，研发团队称之为“欠驱动自适应轮系” 。这种轮稳定性高， 适应台阶 范围大； 此外，它无需其他辅助控制， 仅凭轮体的受力情况即可实现走平地与爬台阶的自行转换， 根据小轮的 受力情况自动调整轮系的运行状态。能够安全可靠地上 下台阶， 具有很强的自适应性。其重心调整系统由两部 分构成： 一部分为控制部分，关键部件是单片机及控制 程序，人可以根据自己的需求来操控摇杆完成对椅背倾 角的控制； 另一部分为机械执行部分，它由曲柄滑块机  构和变形履带部分构成， 滑块导轨位于轮椅后背。 平地 状态时， 滑块位于导轨最上面， 电动推杆伸展， 全向轮 支撑轮椅。爬楼梯状态时， 滑块下移，四杆机构向前摆动， 前后支撑轴间距拉大为平时的5倍左右，使重心投影始 终位于支撑多边形以内，下楼梯时，滑块上移，电动推 杆收缩，三角变形履带张开，增大下楼梯时的支撑面，在满足乘坐者舒适感的同时充分保证了轮椅上下楼梯时的安全性与稳定性。

该款轮椅具有着非常广泛的应用前景， 适用于多种 规格的台阶， 目前经过载人实验，效果较为良好，上下楼梯时运行平稳、缓慢，下楼梯时舒适， 波动性较小，适用于老年人与残疾人。操作者只需坐在轮椅上，通过 手柄来控制轮椅的运动， 操作简便，能够帮助使用者独 立自主地完成上下楼梯、平地行进以及转弯。当轮椅停 止运转时，利用涡轮蜗杆的自锁能力， 能够使轮椅安全地以各个姿态停在台阶上，以保证使用者的安全。