李欣
一天,我去同學家里玩,發現他妹妹患嚴重腦癱。據同學說,如果能用康復醫院的專用設備進行治療,將對妹妹病情的緩解大有益處。可康復治療的費用每月需六千至七千元,一般家庭很難承受。因此,我萌發了設計一臺使用方便、自制成本低的多功能康復裝置。
一、基本思路
1.功能定位
新設計的裝置應具有方便患者安全使用、保證其四肢肌肉功能不退化或好轉的功能,其中包括減速機構、往返運動機構等分功能;既能利用家庭環境(如居室的床鋪,便于縮小裝置體積),又能利用結構簡單、操作方便、成本低廉的機電裝置來滿足以上要求。
2.技術難點
嚴重腦癱患者生活自理能力極低,要實現康復治療,裝置調速、往返運動、安全操控等技術問題應符合患者的特殊需要。
3.原理方案
嚴重腦癱患者一般需躺在病床上,由此聯想到“臥床平躺”;根據物理曲線運動ω=v/r的原理,由“皮帶傳動”聯想到“減速機構”;根據《通用技術》四連桿機構知識,聯想到“四肢伸屈”。在老師指導下,我設計了如圖1的原理方案。
二、設計制作
1.裝置設計
(1)動力設計
選用小型交流減速電機,型號為Y7112-2鋁殼電機,價格為190元。
(2)減速機構設計
第一次采用兩級皮帶減速,第二次采用摩擦輪無級調速。
(3)往返運動機構設計
采用四連桿往返運動機構,如圖2。
2.制作過程
(1)搜集相關數據資料、繪制家用肌肉康復裝置的零件圖與裝配圖。
(2)計算電機的尺寸與功率,選購原材料自行加工零部件或購買其他合適的部件。
(3)將各零部件按設計圖紙組裝。
(4)對裝置進行技術測試,并根據測試結果進一步改進和優化。
三、創新點
1.巧妙利用家庭臥床,顯著縮小了裝置體積;重量輕,實現了患者在家自行鍛煉康復。
2.成本低,僅需800元左右。
3.采用簡單的皮帶輪運動,實現第一次減速;再利用滾動實現無級調速。
4.康復時的彎曲、伸直速度可任意調整,滿足患者在不同康復階段的需要。(指導老師:黃仁忠)