多功能輔助站立座椅

吳 松 張歡歡 趙家慶 魏玉珠 吳垠舟

上海電機(jī)學(xué)院機(jī)械學(xué)院 200245

多功能輔助站立座椅

吳 松 張歡歡 趙家慶 魏玉珠 吳垠舟

上海電機(jī)學(xué)院機(jī)械學(xué)院 200245

設(shè)計(jì)了一種新型多功能座椅，通過使用一些純機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置，使其具有輔助人們站立或平躺的功能，可以使行動(dòng)不便的人群在一定程度上緩解久臥的不適感。設(shè)計(jì)各部分既便于拆裝，節(jié)約能源，低碳環(huán)保。

多功能座椅；升降裝置；平躺功能

隨著人民生活水平的提高和醫(yī)療保健行業(yè)的進(jìn)步,人口老齡化已成為世界范圍內(nèi)的社會(huì)問題。老年人主要的生活障礙是行動(dòng)不便，步行能力減弱；而長時(shí)間坐在座椅中，又會(huì)導(dǎo)致肌肉萎縮或背部、臀部產(chǎn)生褥瘡，因而需有一種可以輔助人站立的座椅。

目前市場上主要的輪椅大部分是純折疊式輪椅，或是電動(dòng)輪椅。折疊式輪椅部分帶有半平躺的功能，但無法輔助人站立，容易造成人長時(shí)間處于坐姿導(dǎo)致的身體不適感；而電動(dòng)輪椅大多是只具有自由移動(dòng)功能，很少有輔助站立的電動(dòng)輪椅，且電動(dòng)意味著必然需蓄電池且消耗能源。總上，我們便設(shè)想設(shè)計(jì)一種能實(shí)現(xiàn)上述兩種功能結(jié)合且環(huán)保節(jié)能的座椅。

1 總體設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的主要目的在于設(shè)計(jì)一種能讓人能在無人輔佐的情況下，自行操作從坐姿轉(zhuǎn)為半站立姿勢，或者由坐姿轉(zhuǎn)為仰睡姿的座椅。雖然該座椅不帶有自由移動(dòng)功能，但其將輔助站立和平躺功能結(jié)合在一起，且主要目的是適用于放在家中，方便老人或是下肢行動(dòng)不便的人群在日常生活中可以不局限于整日處于坐姿，而是既有坐姿又有仰睡姿和半站立姿勢，對人的生理機(jī)能有很好的保健和護(hù)理作用。

本多功能自助站立式座椅有站立功能和平躺功能。其中，站立功能是為了幫助人從座椅上緩慢上升成45度站立姿勢，改善人由于長時(shí)間處于坐姿而導(dǎo)致的身體的不適。平躺功能是出于人在使用該座椅時(shí)能更多的享受它的舒適度，由坐姿轉(zhuǎn)換為臥姿，方便使用者更好的休息。

最主要一點(diǎn)，本多功能輔助座椅采用純機(jī)械的結(jié)構(gòu)改善了使用電動(dòng)輪椅中帶有蓄電池的累贅和局限性，且座椅各部分既便于拆裝，節(jié)約能源并體現(xiàn)了環(huán)保低碳的設(shè)計(jì)理念。

圖1 座椅結(jié)構(gòu)示意圖

2 升降裝置

坐墊升降機(jī)構(gòu)包括頂架水平板、兩個(gè)側(cè)板、轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)手柄、減速箱、套杯、軸套和絲杠。連接方式:頂架水平板通過普通螺栓固定在坐墊的底部，兩個(gè)側(cè)板分別連在頂架水平板的兩側(cè)，轉(zhuǎn)軸穿套在兩側(cè)板中，旋轉(zhuǎn)手柄固定在轉(zhuǎn)軸的一端，減速箱位于兩側(cè)板之間，且減速器中的大錐齒輪通過鍵連接與轉(zhuǎn)軸相通，套杯連在減速箱的底端，絲杠前段的軸承裝在套杯中，且減速器中的小錐齒輪通過螺栓連接在絲杠前端，軸套可旋轉(zhuǎn)地連接在底架上，且軸套與絲杠螺紋連接。

圖2 升降裝置的結(jié)構(gòu)示意圖

當(dāng)搖動(dòng)旋轉(zhuǎn)手柄時(shí)，轉(zhuǎn)軸隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而通過減速器里的錐齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)絲杠上升。絲杠上升從而推動(dòng)坐墊上升，實(shí)現(xiàn)升降功能。

3 平躺裝置

本座椅能任意改變靠背、坐墊、掛角三者之間的角度，實(shí)現(xiàn)平躺和升起等功能，使人體可以達(dá)到一個(gè)舒適的位置。通過手搖旋轉(zhuǎn)手柄帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，采用減速箱和軸套實(shí)現(xiàn)絲杠的上升，絲杠的上升帶動(dòng)扶手架上升，扶手架上的坐墊就會(huì)上升，即實(shí)現(xiàn)本座椅的升起功能。通過連桿把靠背和掛角連接在一起，使靠背向后轉(zhuǎn)，掛角即向前升，從而實(shí)現(xiàn)座椅的平躺和升起功能。

圖3 平躺機(jī)構(gòu)示意圖

4 結(jié)語

本多功能輔助站立座椅實(shí)現(xiàn)了平躺和升起的功能的結(jié)合，用機(jī)械的結(jié)構(gòu)取代了采用電動(dòng)機(jī)中蓄電池的累贅和局限性，既便于拆裝又節(jié)約能源，體現(xiàn)了環(huán)保低碳的理念。用人力作為動(dòng)力，在轉(zhuǎn)動(dòng)手柄的過程中，活動(dòng)了手部的肌肉，達(dá)到了鍛煉的效果。

以純機(jī)械作為設(shè)計(jì)主旨，可以降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，操作簡單，在設(shè)計(jì)時(shí)使用了一系列的標(biāo)準(zhǔn)件，使得零件的通用性及互換性得到了提高，同時(shí)也降低了維修成本，這一系列的優(yōu)點(diǎn)都能利于多功能自助站立式座椅市場化的推廣。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.20.069

上海市大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目(10SC*24)

吳松、吳垠舟、魏玉珠、付睿云為上海電機(jī)學(xué)院 機(jī)械學(xué)院本科生。