一種具有輔助起立功能的老年人輪椅

丁晨

摘要：多功能式輪椅作為輪椅發(fā)展的主要趨勢(shì)，無(wú)論是其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還是其主要功能，都是輪椅設(shè)計(jì)人員們所追求創(chuàng)新的要點(diǎn)。目前市面上的輪椅大多都是將代步作為主要功能，然而功能的單一不僅局限了輪椅的作用，還難以解決輪椅使用者在日常生活中所遇到的各種困難。因此，設(shè)計(jì)一種適用于使用者解決生活方面問(wèn)題的多功能輪椅就顯得十分重要。通過(guò)了解老年人主要的生活所需，將一些功能加于輪椅上，使其更為人性化與合理化。

關(guān)鍵詞：螺旋傳動(dòng);輔助起立

一、引言

老齡化加速這一困擾全世界的難題從未被真正的解決，時(shí)至今日，人口老齡化的嚴(yán)重性已愈演愈烈。老人獨(dú)居，老人生活無(wú)人照料等情況在我國(guó)并不少見(jiàn)，社會(huì)壓力的加重使得他們的子女無(wú)暇照顧，當(dāng)代年輕人與老人在生活方式上存有差異……種種因素讓老人獨(dú)自生活困難成了一個(gè)不小的難題。

考慮到輪椅作為老人主要的出行工具，在其功能設(shè)計(jì)方面也應(yīng)符合老人的生活習(xí)慣。隨著社會(huì)發(fā)展速度的加快，功能單一的輪椅已不再能滿足現(xiàn)在老人的生活需要。于是多功能式輪椅的研制已成了輪椅發(fā)展的必然趨勢(shì)。

二、主要研究目標(biāo)

輪椅的多功能化是未來(lái)滿足老人生活各方面需求的必然趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)外雖然都有著各種類型的多功能輪椅，但因其使用人群的特殊性使得其設(shè)計(jì)與產(chǎn)品化愈發(fā)的艱難。目前老人們選購(gòu)輪椅時(shí)會(huì)以進(jìn)口的輪椅作為優(yōu)先考量，這些輪椅雖然質(zhì)量較好，可靠性較高但其大多價(jià)格較為昂貴，普通的輪椅用戶難以承受。國(guó)內(nèi)的多功能輪椅雖然種類也較多，但其實(shí)際安全穩(wěn)定性與控制系統(tǒng)可靠性還不夠成熟，目前的多功能輪椅以將國(guó)外材料進(jìn)行組裝為主。設(shè)計(jì)一種價(jià)格低廉，實(shí)用性較好的輪椅就是本文的目標(biāo)。

從老人實(shí)際體驗(yàn)與輪椅實(shí)用性兩個(gè)角度綜合考慮，本文研究的目標(biāo)主要有以下幾點(diǎn)：

1.從老人對(duì)輪椅的實(shí)際體驗(yàn)出發(fā)，對(duì)輪椅的舒適性進(jìn)行優(yōu)化，不再只注重于輪椅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2.鑒于老人注意力難以集中，獨(dú)自坐輪椅時(shí)其安全性難以保證，對(duì)輪椅的安全性進(jìn)行設(shè)計(jì)，讓輪椅也能為老人增添一些安全幫助。

3.由于老人不喜歡太過(guò)繁瑣的操作，對(duì)輪椅的操作系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化，可以使老人一目了然的理解如何控制輪椅。

4.從老人的生活需求方面進(jìn)行考量，從多角度出發(fā)來(lái)設(shè)計(jì)一種符合老人身體運(yùn)動(dòng)的輔助機(jī)構(gòu)，使輪椅不僅限于代步。

5.增添更多人性化的設(shè)計(jì)，使老人在坐于輪椅上時(shí)也能感受充實(shí)感，讓輪椅不再是冷酷的工具。

三、設(shè)計(jì)的主要機(jī)構(gòu)

有發(fā)現(xiàn)指出起立困難主要是由于下肢的關(guān)節(jié)力矩不足。研究表明，提升座椅的高度和加入上肢支撐都能極大的減小下肢關(guān)節(jié)力矩^[1] 。若是輔助起立僅僅采用上肢，長(zhǎng)期以往會(huì)對(duì)其造成關(guān)節(jié)并發(fā)癥，并且僅采用上肢起立勢(shì)必會(huì)讓其承受身體全部重量，故而容易損傷^[2] 。顯然，若想完成真正的輔助起立只依靠上肢是不科學(xué)的。本文所設(shè)計(jì)輔助起立裝置包括坐椅處升降部分與扶手處抬升部分。其中座椅處升降機(jī)構(gòu)的原理是通過(guò)齒輪傳動(dòng)與螺旋傳動(dòng)的組合，將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)輪椅坐板的緩慢抬升與下降。扶手處抬升機(jī)構(gòu)則利用了若干電動(dòng)伸縮桿的直線伸縮運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)扶手抬升。通過(guò)坐板與扶手的同時(shí)抬升，老人在起立時(shí)不會(huì)再因重心不穩(wěn)或上肢無(wú)力而產(chǎn)生摔倒的意外。

目前市場(chǎng)上較為常見(jiàn)的輪椅的抬升機(jī)構(gòu)大多通過(guò)氣壓棒或電壓缸等裝置的升降功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，其抬升裝置主要利用推桿的推力來(lái)將坐板進(jìn)行抬升，其作用面積較小，在老人起立時(shí)若姿勢(shì)不當(dāng)則有可能出現(xiàn)重心偏移而導(dǎo)致輪椅側(cè)翻等危險(xiǎn)。鑒于此項(xiàng)隱患，本文所設(shè)計(jì)的輔助起立裝置決定拋棄傳統(tǒng)的推桿抬升原理，利用螺旋傳動(dòng)的原理來(lái)進(jìn)行坐板的抬升。

輔助起立若僅采用坐板抬升機(jī)構(gòu)，在老人想要起立時(shí)便僅僅只是將其下肢抬高。老人身體機(jī)能遠(yuǎn)不如正常人，在下肢被抬高時(shí)可能會(huì)有因?yàn)橹匦牟环€(wěn)而導(dǎo)致摔倒等隱患。本課題所設(shè)計(jì)的輔助起立裝置不僅有坐板處的抬升機(jī)構(gòu)，在輪椅扶手處也設(shè)計(jì)了一個(gè)通過(guò)電動(dòng)伸縮桿上下伸縮的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)抬升機(jī)構(gòu)。

由圖1可知，坐板處的抬升機(jī)構(gòu)為錐齒輪傳動(dòng)與螺旋傳動(dòng)的組合結(jié)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)錐齒輪1進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)與錐齒輪2及錐齒輪3的嚙合，帶動(dòng)錐齒輪4與錐齒輪5旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)錐齒輪4與錐齒輪6嚙合使螺旋桿A進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同理，螺旋桿B進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使抬板進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)抬板的升降。由于單個(gè)抬升機(jī)構(gòu)作用面積不大，本文采用兩個(gè)升降機(jī)構(gòu)組成為一個(gè)抬升裝置，從而使坐板抬升時(shí)更為安全可靠。

由圖2可知，扶手處的抬升是通過(guò)電動(dòng)伸縮桿的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，在人體想要起立時(shí)，通過(guò)將其手肘部分緩緩抬起，與下肢抬升產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)，使得老人起立不再那么困難。本文采用單邊四個(gè)電動(dòng)伸縮桿實(shí)現(xiàn)抬升，使其更為安全。

四、結(jié)語(yǔ)

本文從我國(guó)人口老齡化加速這一問(wèn)題出發(fā)，引出了我國(guó)孤寡老人的生活無(wú)人照料的問(wèn)題，通過(guò)明確研究目標(biāo)設(shè)計(jì)出一種輔助起立機(jī)構(gòu)，通過(guò)此機(jī)構(gòu)可以使老人的起立不再那么困難，借助機(jī)械的力量來(lái)輔助起立，是未來(lái)科技發(fā)展的主要趨勢(shì)。

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（作者單位：浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院）