老年人平衡輪椅功能創新設計

劉海洋 張淑慧

【摘要】隨著我國老齡化程度的不斷加重，幫助行走不便的老年人實現行動自主成為人們日益關注的問題。本論文分析了目前高端輪椅造價昂貴，而普通輪椅功能性單一的需求矛盾，以造價低、多功能為設計核心，設計出了一款能普及的、適應社會需求的多功能老年輪椅。輪椅在人性化設計、無障礙通行模塊、安全應急模塊和續航設計方向都有獨創的理會和意識。

【關鍵詞】輪椅 人性化 多功能

一、研究背景

（一）社會背景

隨著我國老齡化程度的不斷加重，老年人儼然已經成為一個龐大的社會群體。據統計，中國自1999年進入老年社會以來，到如今，已經成為了世界上老年人口最多的國家。另外，我國不僅老年人口絕對數量大，而且老齡化發展十分迅猛，據有關部門預計：中國人口老齡化將伴隨21世紀的始終，并且2030年到2050年是中國人口老齡化最嚴峻的時期。據調查顯示，世界老年人口總數的20%都被我國老年人口所占據。

老年人群體由于其生理及心理上的特點，使其在生活中的很多方面都處于弱勢地位，隨著年齡的增加，其在出行方面存在很大不便，社會應該更多的關注他們的生活及需求。幫助行走不便的老年人實現行動自主的愿望和想法也已成為人們日益關注的問題。解決老年人這個弱勢群體的問題，是社會主義精神文明的集中體現。這除了需要社會各方面的努力和關心，最重要的是利用創新手段，設計一款能普及的適應社會需求的多功能創新性輪椅，在產品設計中讓自己的設計理念融入到這個獨特的社會背景當中，在產品中表現對老年人群體的關懷和重視。

（二）國內外研究現狀

國內多功能輪椅研發起步較晚，對于輪椅功能性項目的研究比較單一，并且從調查上看，現在市場上的輪椅相對比較保守，只能在一定程度上解決最基本的代步需求。并不能在實際意義上解決生活中老年人遇到的一些問題。但是隨著我國經濟的迅猛發展和人們生活水平的不斷提高，我國對多功能輪椅也將有十分旺盛的需求。

多功能輪椅的生產廠家主要集中在國外，生產的輪椅功能強大，性能也較優越，在人性化智能輪椅設計領域近年來比較流行，并取得了一些成就，例如IBOT智能輪椅，不僅能夠輕松克服各種路障，還能夠上下樓梯以及利用兩個后輪站立或行走，但造價昂貴，很難走進普通家庭，特別是老年人因為退休后的收入比較低，很難購買價格昂貴的輪椅，因而研究一款價格合理的多功能輪椅勢在必行。

二、設計思路

本項目主要是為老年人設計一款更能符合自身需求的多功能輪椅，根據老年人的生理及心理特點，其應該滿足他們的一些特殊要求，使其獲得更高的舒適性及自主性。

（一）人性化設計

本多功能輪椅，采用檔把式方向盤，靈活易操控，集制動和行駛于一體，同時方向控制器可左右扶手調換，方便慣用左手或者右手有缺陷的使用者乘坐;可進行多角度變換，以適應使用者進行不同使用的需求，并且配有按摩等功能，有效的緩解久坐輪椅導致的腰部不適和預防腰部疾病;為輪椅設計緊急報警裝置等一系列安全應急設施，增加安全帶裝置，確保其使用安全性。

（二）輪椅適應環境性

輪椅設計采用雙輪雙履帶設計，并依托于液壓裝置進行調節，以適應各種環境的結構和形態，實現上下樓梯以及上下公交車等交通工具，讓輪椅使用者也能如常人般乘坐交通工具，無懼障礙，暢快出行。

（三）輪椅的功能綜合性

輪椅功能的創新包含出行、休息、通訊、應急等多個方面，對輪椅設計進行全方位多功能研究，使其更具舒適性、安全性，滿足老年人的多功能需求。

三、設計創新思維

（一）座椅多功能設計

進行90o至180o可調節按摩靠背設計，使使用者能夠完成坐、躺姿勢的轉換。靠背與座椅的鏈接采用做簡單插銷連接，既簡單又實用，不僅滿足了所需的要求，還節省了成本。座椅在具有良好包裹性的同時，也具有按摩、通風、加熱多種功能。可通過對內部按摩機芯的控制，使內部按摩頭通過傳動裝置上下交替叩擊，實現頸部、肩部、腰部的按摩，有效的緩解久坐輪椅導致的腰部不適和預防頸肩腰部疾病;座椅內部鑲嵌有加熱毯，并通過控制扶手上與加熱毯控制端相連接的溫控開關，達到溫度調節，在秋冬可給使用者提供一定的溫度，達到防寒保暖的目的;座椅還設有通風裝置連接坐墊本體內的通風口，在夏季提供一定的通風效果，提高使用者舒適性;座椅扶手處也做了凹陷處理，使臂部包裹更加舒適;其靠背上設計有安全帶，以及在底座設計減震裝置，使乘坐者更安全、舒適。

（二）安全應急設計

為輪椅設計了一系列安全應急設施，并集中設計與座椅左扶手位置，方便操控。設有顯示模塊、定位模塊、電源模塊、通訊模塊、數據接收模塊、以及控制器，達到了近似老年手機的功能。顯示模塊、定位模塊、通訊模塊，數據接收模塊分別與控制器連接，顯示模塊顯示控制器傳輸內容，定位模塊向控制器發送位置數據，通訊模塊用于通話，數據接收模塊用于向控制器發送數據。

輪椅配備的GPS功能，可實時定位，能對輪椅位置準確定位，增加緊急報警裝置，可以添加緊急聯系人，與家人的手機綁定在一起，并通過扶手側部的SOS按鈕一鍵求救，應對突發事件，確保老人出行安全，在緊急時刻可以進行求助。為避免不必要的意外事故糾紛，我們還為輪椅增加了監控記錄裝置，以有效的記錄行駛狀況。

（三）無障礙通行模塊設計

采用雙輪雙履帶設計，雙履帶設計依托于液壓裝置進行調節，堅固的橡膠履帶為上下樓梯提供了安全舒適的乘坐感，結合前后兩對可伸縮副輪，能夠提高輪椅高度，實現上下公交車等交通工具。機身配備平衡傳感器使座椅始終保持水平移動，輪椅車在穿越障礙的時候，可以保證使用者的重心始終跟水平面保持一致，并使用紅外距離傳感器保持速度、平衡和距離檢測，從而保護了使用者的安全。

采用永磁無刷輪轂電機。永磁無刷直流電機具有其它電機不可代替的優點。噪聲低、電磁干擾低、效率高、運行平穩、壽命長、可靠性高、體積小、功耗低、維護方便、控制簡單且價格便宜;輪轂電機驅動方式可以減少傳動損失，將驅動電機安裝在車輪輪轂內，電機固定部件與車架連接，電機旋轉部件與輪轂連接，減輕整車質量、簡化整車結構。

（四）太陽能續航設計

為輪椅增加太陽能板充電模塊，可以有效解決電動輪椅普遍存在的電池續航不足的問題。太陽能電池是通過光電效應或化學效應直接將光能轉化為電能的裝置，太陽能電池板按運用材料主要分為硅太陽能電池和化合物半導體太陽能電池。

（1）硅太陽能電池，其可分為單晶硅、多晶硅和非晶硅太陽能電池。單品硅太陽能電池。單晶硅太陽能電池的光電轉換效率為15%左右，是所有種類的太陽能電池中最高的，其最高可達24%，采用玻璃和防水樹脂進行封裝，堅固耐用，壽命長。但其成本相對較高。

多晶硅太陽能電池。多晶硅太陽能電池光電轉化效率約為12%，壽命較單晶硅太陽能電池短。但其制作簡便，生產成本低。

非晶硅太陽能電池。非晶硅太陽能電池是新型薄膜式太陽能電池，工藝過程簡單，硅消耗量較少，電耗較低，且其在弱光條件下也能發電。但它光電轉化效率較低，而且轉化效率不夠穩定。

（2）化合物半導體太陽能電池。化合物半導體太陽能電池各國研究的種類繁多，目前研究的主要有硫化鎘、砷化鎵等太陽能電池，但化合物半導體由于或多或少具有毒性，容易造成污染。因此，其常用于特殊場合。

比較不同材料太陽能電池板，本設計最終選取單晶硅太陽能電池板。

參考文獻：

[1]易海濤. 太陽能電動輪椅的設計與研究[D].西南大學，2015.

作者簡介：劉海洋（1998-），男，漢族，山東英才學院學生;張淑慧（1972-），女，漢族，山東英才學院教師，副教授，主要從事環境設計教育研究。