XII上下樓輔助裝置設(shè)計的國內(nèi)外文獻綜述1國內(nèi)研究現(xiàn)狀根據(jù)我國現(xiàn)行的《住宅設(shè)計規(guī)范》（GB50096—2013）規(guī)定，“7層以上的住宅必須設(shè)置電梯”。也就是說，7層(含7層)以下的住宅可以不用配置電梯。據(jù)統(tǒng)計，目前上海預(yù)計有超過1億m2、約280萬套住房沒有電梯。限于當時的經(jīng)濟和技術(shù)條件，20世紀七八十年代上海居民的住宅以多層房屋為主。多層住宅由于造價低、分攤面積少、使用費低廉而頗受居民歡迎，為當時上海解決居民住房困難作出了貢獻。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，居民的生活和居住條件得到顯著改善，居民的居住要求也隨之提高，加上上海已進入老年化社會，居住在多層住宅的老年人急需解決上下樓的不便，多方呼吁政府部門能夠盡快啟動既有多層老住宅加裝電梯工程。隨著上海老齡化社會問題的加劇，居住在多層住宅里的老年居民上下樓難的矛盾愈加突出。據(jù)統(tǒng)計，上海60歲以上的老齡人口已達到300.57萬，占全市總?cè)丝诘?1.61%；而其中60%以上的老人居住在多層老住宅里，且大部分為體弱多病者。據(jù)上海老年學會的一項調(diào)查顯示，在對1053位老人的問卷調(diào)查中，愿意安裝電梯的老年人達到89.3%。另據(jù)對上海部分小區(qū)居民的抽樣調(diào)查，居住在4樓以上的老年居民普遍要求對多層老住宅加裝電梯，有的居民甚至聯(lián)名寫信給市區(qū)政府部門，要求實施多層老住宅加裝電梯的實事工程。目前，上海已有一些既有多層住宅成功加裝電梯的先例。例如2000年閘北區(qū)陸豐小區(qū)2～4號樓按照“政府出一部分，居民出一部分”的改造模式，通過底層置換、屋頂加層等途徑，完成多層老住宅電梯安裝，并且將置換出來的底層場地作為社區(qū)服務(wù)設(shè)施，既方便了老年人上下樓，又拓展了社區(qū)活動場所。近期，靜安區(qū)美麗園小區(qū)部分樓棟電梯加裝完成，廣受居民特別是老年居民的好評。但是，盡管政府采取優(yōu)惠政策大力推進試點，上海地區(qū)既有住宅加裝成功的案例卻并不多，大多數(shù)過程推進艱難，這其中有多方面的原因?？v觀歷史的璀璨絢麗而又令人驚奇的漫漫長河，也許沒有什么事物是亙古不變的，唯有時間才是永恒。宇宙中的一切在時間車輪持續(xù)不斷的隆隆作響中，從未停止各自的步伐邁向前方，沒有一絲一毫的留戀。任何事物都經(jīng)歷著從萌芽、興起、繁榮、衰退直至走向滅亡的鐵一般的自然規(guī)律，而在地球上的城市經(jīng)歷了這么久的歷史演變后，“滅亡”，也業(yè)已成為了它的宿命。這樣來，建筑的老化與不合時宜成為了無法避免的自然發(fā)展趨勢與歷史演變規(guī)律。現(xiàn)如今，現(xiàn)代科技醫(yī)學發(fā)展促進的人類壽命逐漸增長給城市帶來越來越大的負荷與消耗，城市不能滿足人們對周邊環(huán)境的不斷擴張需求，相比導致城市整體性機能下降，城市本應(yīng)起到的功能也會隨之下降。而隨著時間的發(fā)展，城市中的各種建筑物、相關(guān)配套設(shè)施以及各類建筑物的組成構(gòu)件也會產(chǎn)生老化、功能喪失，則會導致整體城市的老化衰弱。城市建筑功能的日益退化，無法滿足當今飛速發(fā)展的經(jīng)濟與人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)文化需求，因此對既有的建筑物進行合理的改造是當下關(guān)鍵的研究問題所在。從科學可持續(xù)發(fā)展的角度，在全球環(huán)境日趨嚴峻的形勢與能源開始匱乏的大背景下面，對建筑物進行曾經(jīng)“大拆大建”的極端方式現(xiàn)在已無法走通，而其中國內(nèi)的城市狀況及各項相關(guān)指標也都不盡樂觀。人平均用地、水資源等基本指標也無法達到。每個城市都存在著相當大數(shù)量的棚戶區(qū)和居住環(huán)境條件比較差的住宅建筑，產(chǎn)權(quán)關(guān)系混亂、存在爭議的比比皆是，這導致了這些本應(yīng)該進行修繕、拆除或者改造的建筑“動不得，也拆不了”的兩難境地?，F(xiàn)有居住住宅在我國上個世紀八九十年代，建成的數(shù)量十分龐大，據(jù)國家相關(guān)部門統(tǒng)計，從上世紀八十年代初至千禧年間，建成的既有住宅總共建筑面積約80億m2之多，且它們多處于每個城市的核心區(qū)位，地理位置十分優(yōu)越，周邊設(shè)施齊全，地皮也十分昂貴。而這些居住建筑本身由于開發(fā)年代相對比較久遠，住宅結(jié)構(gòu)模式相對單一，雖然還沒有超過規(guī)定的使用年限，但是隨著國內(nèi)發(fā)展速度驚人的經(jīng)濟建設(shè)情況與城鎮(zhèn)化推進，以及當代人們的審美水平和對未來規(guī)劃住房的設(shè)計標準期望值的逐步提升，這些處于較好位置的居住建筑相比之下，顯得陳舊、落后、功能退化、建筑元件損壞，而這時期的老樓的建造時期，人們的綠色環(huán)保意識還不夠強，建筑節(jié)能方面有所忽視，導致建筑的能耗巨大。這與現(xiàn)如今居民對現(xiàn)代生活物質(zhì)文明與精神世界的豐富的日益追求相悖，影響了城市居民的日常生活質(zhì)量和品質(zhì)，也降低了城市的整體精神面貌，達不到如今備受推崇的“可持續(xù)發(fā)展”理念。社會矛盾的日漸尖銳，污染嚴重，霧霾肆虐，空氣質(zhì)量下降；在“大拆大建”業(yè)已無法實現(xiàn)的客觀事實條件之下，通過對這些舊居住性建筑進行因地制宜地修繕與科學合理地進行改造，既符合當下綠色環(huán)?？茖W發(fā)展方針，不像大規(guī)模拆除并重新建設(shè)那樣消耗驚人的能源，又可以用改造的新興方式達到城市居住建筑的再利用，增強了建筑物的適應(yīng)性，對經(jīng)濟建設(shè)、環(huán)境保護、能源節(jié)約以及城市文化傳承等方面具有極其重要的社會現(xiàn)實性意義。再好比說這個人口老齡化問題1983年，在上述大規(guī)模陡增的居住建筑興起的幾乎同一時間，我國開始實施計劃生育政策，縱觀這三十年，計劃生育政策控制了中國的總體人口基數(shù)，一定程度地緩和了人口數(shù)量的壓力，為經(jīng)濟發(fā)展建設(shè)貢獻成果巨大，也為國家的繁榮和強盛做出了不可磨滅的貢獻。而一切事物都具有它的兩面性。三十多年之后的今天，計劃生育政策帶了的種種問題和弊端則開始逐漸顯現(xiàn)，而人口老齡化則是隨著諸多漸顯弊端中最為嚴峻的頭號問題。隨著國內(nèi)社會經(jīng)濟的不斷提高和基礎(chǔ)教育的逐步普及，人們的物質(zhì)生活獲得了極大的豐富，生活水平與生活質(zhì)量也逐漸提高，人們的生育觀念也相對從前有了更加成熟深刻的認識，再加上預(yù)測平均人口壽命的持續(xù)延長，人口老齡化的速度也隨之不斷增長。人口老齡化的進程從21世紀初始時期逐步加快，而隨后持續(xù)伴著人口低生育率，人口老齡化一直在飛速增長，弊端也開始越來越明顯，如何采取有效的措施是當下社會的首要問題。不同的國家都有它不同風格的養(yǎng)老居住形式，究其原因，它與每個國家獨特的歷史文化背景息息相關(guān)。每個國家獨特的歷史文化背景會產(chǎn)生與之對應(yīng)的社會價值觀，而不同的社會價值觀則造就了大相徑庭的家庭觀念。這是每個國家處理人口老齡化和老年居住問題的基本出發(fā)點。相對而言，例如以中、日、韓等為代表的國家，自古以來就受到封建制度和儒家文化的熏陶，又經(jīng)歷了世世代代，家庭觀念會比較傳統(tǒng)，這是東方文化的特點。這種家庭觀讓人民對“家庭”這個概念看的十分重要，老舍先生的作品《四世同堂》就是東方社會傳統(tǒng)家庭觀的一個典型寫照和縮影。這種“家庭”是東方社會重要的家庭形式，這種家庭形式大都為幾世同堂，其樂融融，有利于創(chuàng)造極富人情味的養(yǎng)老居住模式。因此可以看出，在我國，絕大多數(shù)的老年人還是對“居家養(yǎng)老”情有獨鐘，對于他們來說，生活在自己生活已久的居住建筑中，對自己家產(chǎn)生了強烈的歸屬感，形成了自己的社會交往體系，對家周邊也比較熟悉，這些客觀事實證明了他們還是首選在自己的家里養(yǎng)老，而他們所賴以生存、長期居住的家，正是上文提到過的上世紀七八十年代的、快速而又大量地修建起來的居住建筑，現(xiàn)如今在無障礙設(shè)計方面及其宜居性、適老化等方面都難以滿足今天的老年人對自己家的生活需求，最常見的是很多老年人反映自己家所在的樓層過高，每天爬樓梯對自己身體負荷壓力太大；亦或是這些建筑當年在設(shè)計時沒有考慮輪椅等老年人輔助工具的使用空間，樓道過窄或樓梯太陡，導致現(xiàn)在在這種情況的住宅中使用設(shè)備器械極其困難。但這些住宅還沒有得到其使用年限，結(jié)構(gòu)質(zhì)量依然很好，所以都加以拆除重建則不夠現(xiàn)實，又消耗大量資源，因此，對此類建筑進行增設(shè)電梯等無障礙適老化加以改造是最為可取的。近年來，國內(nèi)房價居高不下，買房、落戶難等社會問題一直是全社會關(guān)注的火熱話題，因為這些問題直接關(guān)系到每一個人。而當下中低收入人群是很多既有住宅的主要組成人群，隨著經(jīng)濟條件逐漸轉(zhuǎn)好，他們也需要提高自己的生活居住條件水平。如此虛高的房價，讓本想購置新房的階層苦不堪言，加上公租房廉租房等供應(yīng)遠遠小于需求量，因此，在既有建筑符合相應(yīng)條件的情況下及滿足個人經(jīng)濟條件的情況下，對那些還可以利用的既有無電梯居住建筑進行電梯增設(shè)，可以使居住居民生活得到保障，生活水平得以提高，緩解了他們的經(jīng)濟壓力。而對許多既有居住建筑而言，它們雖然年代相對久遠，但還遠沒有達到其使用的最后年限；雖然一些功能已經(jīng)不能夠滿足當下居民們的使用需求，但其經(jīng)濟性依然較高，居住價值依然存在，再加之地段好、地皮貴、成本高、能源消耗量巨大等客觀因素，對其進行徹底的拆除重建，對地段重新開發(fā)，則是對社會財富的莫大浪費以及對現(xiàn)有并不富足的建筑能源的不尊重，給城市發(fā)展與歷史文化教育方面也會帶來消極的影響。因此對這些既有住宅增設(shè)電梯，可以保證在現(xiàn)有居住情況不變的情況下，滿足住戶尤其是特定人群（老年人、殘疾人等）的特殊需求，住戶們不必擔心被迫拆遷而暫時造成流離失所，減少了住戶的財產(chǎn)損失，也對城市管理帶來便利；同時節(jié)省了大興土木所造成的資源浪費，在國內(nèi)許多資源相對不足的情況下，做到物盡其用，總的來說，增設(shè)電梯改造措施對重新盤活既有住宅、城市空間功能的再次利用與貫徹落實可持續(xù)發(fā)展均起到了積極的作用。從另一個角度來看，既有居住建筑存在的時間年代已久，鄰里之間已形成了一個相對密切的關(guān)系網(wǎng)，因此也應(yīng)避免大規(guī)模的建筑拆遷，因為多年來的對“家”這個概念的歸屬感與鄰里之間的親密性，這種比較抽象的感情力量可以促進社會環(huán)境和諧穩(wěn)定，使城市這個整體大環(huán)境產(chǎn)生前所未有的凝聚力，城市也許是由冷冰冰的鋼筋混凝土堆砌而成，但是在浸潤了人文力量之后，也會迸發(fā)出它獨特的、不可思議的感情與魅力。因此，無論從社會層次、可持續(xù)發(fā)展理念的遵循，還是從解決居民日常生活困難、相對抽象的人文情懷等方方面面，以既有住宅進行電梯增設(shè)為主的建筑改造工程都是值得大力推崇的。2國外研究現(xiàn)狀目前國際電梯市場基本由美國奧的斯、芬蘭通力、瑞士迅達、德國蒂森、日本三菱、東芝、日立、富士達等八大名牌壟斷，他們的銷售服務(wù)網(wǎng)點遍布世界各地，合計銷量占到全球總銷量的90%以上。其中奧的斯電梯公司是世界上最大的電梯公司。150多年來奧的斯一直致力于研究、開發(fā)、制造、安裝、維修、保養(yǎng)、更新改造電梯、扶梯、自動人行道等運輸系統(tǒng)。無論是對于建筑師、承包商、開發(fā)商還是業(yè)主來說，奧的斯都是世界頂尖的電梯品牌。東芝電梯作為世界電梯產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，東芝電梯擁有包括磁懸浮導靴、創(chuàng)吉尼斯紀錄的世界最高速的電梯、層間距可自動調(diào)節(jié)的雙層轎廂在內(nèi)的一系列融合東芝尖端技術(shù)的電梯產(chǎn)品。并不斷地以革命性的環(huán)保技術(shù)、最大限度地降低環(huán)境負荷，創(chuàng)造新的豐富價值，執(zhí)行“地球內(nèi)企業(yè)”所應(yīng)承擔的使命，為防止地球溫室效應(yīng)和建設(shè)富足的社會做貢獻。根據(jù)調(diào)研可知，目前國內(nèi)基本沒有可以提供全身動力幫助的外骨骼機器人的產(chǎn)品，現(xiàn)在市場上存在的產(chǎn)品都是關(guān)于局部區(qū)域提供助力的外骨骼機器人，包括膝關(guān)節(jié)，整條腿的助力產(chǎn)品比較多見，但是產(chǎn)品的普及性較低也并未形成完善的運用體系。歐美國家的快速的發(fā)展目前已有外骨骼機器人的產(chǎn)品問世，但是其價格非常昂貴[15]。我國目前的國情決定了外骨骼機器人的廣泛的應(yīng)用前景和明朗的市場需求，而在歐美等國家早在幾十年前就開始了對于不同應(yīng)用場景的大量的研究[16]，蘇聯(lián)最早研制出了以電動機驅(qū)動的外骨骼的系統(tǒng)。作為蘇聯(lián)的競爭對手，美國也在1950年后開始研究外骨骼的裝置[17]，美國從事此項研究的主要目的是針對當時的事實，需要增強軍隊作戰(zhàn)能力和運輸能力所做的研究，隨著大戰(zhàn)的結(jié)束，世界各國針對外骨骼技術(shù)的研究在后續(xù)出現(xiàn)了相當長的一段時間的空檔，隨著世界各國的經(jīng)濟和科學上的迅速發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)外骨骼技術(shù)對于現(xiàn)代生活和軍事的重要性，外骨骼技術(shù)的研究逐漸開始引起世界各國的重視[18]。經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，外骨骼技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)逐漸趨于成熟，它的發(fā)展還是和人類剛剛研究時對于它的應(yīng)用一致，將外骨骼技術(shù)主要應(yīng)用于給人們提供助力和支撐。幫助正常健康的人們應(yīng)用外骨骼技術(shù)可以完成之前無法完成的任務(wù)，可以獨自搬運大量的重物，也可以幫助那些身體運動能力不再的人們可以借助外骨骼設(shè)備完成身體機能的恢復(fù)。近年來外骨骼技術(shù)隨著美日等科學強國的在信息和智能技術(shù)快速發(fā)展而被逐漸開發(fā)成功，外骨骼產(chǎn)品的開發(fā)趨于成熟[19]，外骨骼技術(shù)目前已經(jīng)發(fā)展來到了穩(wěn)定時期，它主要應(yīng)用在軍事、助力、醫(yī)療等人民的主要生活領(lǐng)域[20]。國內(nèi)外的很多的研究結(jié)構(gòu)很早就開始了對于而使用的機械助力登梯設(shè)備的研究，但是對于目前的需求而言，研究出的對于上肢康復(fù)的機器人，多是固定在一個基座上面，需要康復(fù)的病人需要躺在其旁邊進行康復(fù)使用。與上肢的研發(fā)相比下肢顯然需要考慮更復(fù)雜的研究，它的自由度更是研發(fā)的重點，下肢的外骨骼技術(shù)是需要和康復(fù)人群的下肢綁定在一起而進行運動的，所以對于人體存在的多重因素進行考慮，如平衡因素、人類的不同的步幅和步態(tài)等都需要綜合進行考慮，單一的控制很難滿足康復(fù)人群的需求。登梯輔助技術(shù)研究近半個世紀，世界各大科學強國都投入了大量的人力和物力對其發(fā)展給與廣泛的支持，因此，機械助力裝置的發(fā)展成為發(fā)展的熱門研究課題，得到了顯著的發(fā)展，也取得了很好的成績，美日都科學巨頭的外骨骼技術(shù)更是日趨成熟，很多產(chǎn)品都已投入量產(chǎn)進入了人們的日常生活中。參考文獻陳正鵬.舊住宅的適老化改造設(shè)計研究[D].江蘇:南京工業(yè)大學,2018.范星光.爬樓輪椅的總體設(shè)計及關(guān)鍵問題研究[D].貴州:貴州大學,2016：2.代思民.連桿式爬樓梯機構(gòu)的設(shè)計與研究[D].天津:天津科技大學,2016.候偉龍.一種爬樓助行裝置控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].江蘇：南京理工大學，2017:2徐俊翊.具有輪椅搭載功能的新型爬樓梯履帶車設(shè)計與分析[D].南京:南京理工大學，2018.張富強.國內(nèi)爬樓輪椅車的設(shè)計研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化，2019（8）.Liu.Electric-poweredwheelchairwithstair-climbingability[D].InternationalJournalofAdvancedRoboticSystems，2017：2-5.PravatKuma,Behera,AnkurGupta.Noveldesignofstairclimbingwheelchair[J].JournalofMechanicalScienceandTechnology,2018(10)：3-4.潘勝.輪履切換式自動爬梯輪椅的研究[D].浙江：浙江農(nóng)林大學，2018.呂龍飛.輪腿式輪椅傳動系統(tǒng)設(shè)計與爬樓過程仿真[D].河北：河北工業(yè)大學，2013.陳偉榮.新型爬樓梯輪椅的結(jié)構(gòu)設(shè)計與研究[D].江西：南昌大學，2018.趙