一款多功能助行器設計

齊金海 劉文爛

摘? 要：探討了針對一些行動不便的老年人、腰腿部術后康復者的新型多功能助行器的設計思路、基本原理和主要功能特點，該多功能助行器主要實現腰腿部術后康復患者康復訓練及行動不便老年人自主站立、代步行走等功能，實現生活上的自我照料?？蓮V泛應用于醫院康復中心、老年人護理單位及老年人家庭。本設計對當前市場上助行器所存在的不足之處提出了改進建議。

關鍵詞：老年人;腰腿部術后康復者;壓力傳感器;計步器

中圖分類號：TH789 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）35-0021-03

Abstract： This paper discusses the design ideas， basic principles and main functional characteristics of a new type of multifunctional walking aid for some elderly people with mobility difficulties and postoperative rehabilitation of waist and leg surgery. The multifunctional walking aid mainly realizes the rehabilitation training of rehabilitation patients after waist and leg surgery， and the elderly with mobility disability can stand and walk independently， so as to realize self-care in their life. This product can be widely used in hospital rehabilitation center， elderly care unit and elderly family. This design puts forward some improvement suggestions for the deficiencies of walking aids in the current market.

Keywords： elderly; postoperative recovery of waist and legs; pressure sensor; pedometer

引言

目前，世界各國都面臨著殘疾人群數目龐大帶來的眾多民生問題。根據世界衛生組織的調查數據可知，全球人口中殘疾人患者約占15%，在殘疾人口中其中約有2.85億名視力受損或失明患者[1]。人口老齡化和慢性疾病增多也導致殘疾率在不斷上升[2]。與非殘疾人相比，由于肢體損傷或活動受限，殘疾人群的日常行走活動或者行走康復訓練都需要外界設備或護理人員來輔助。但護理人員數量匱乏，護理費用昂貴，人工遠遠不能滿足眾多患者的日常生活中的輔助需求。因此在日常生活中，價格相對低廉的助行器設備是日常行走及康復訓練中常用的輔助手段[3]。

助行器是輔助人體穩定站立和行走的工具和設備的統稱， 其作用是幫助步行困難的肢殘者支撐體重、穩定保持平衡、減輕下肢負荷。根據工作原理和功能的不同， 助行器分為無動力式助行器、動力式助行器和功能電刺激助行器（FES）三類[4]。市場上現有的助行器（如輕型助行架、交互式步行架、有輪助行架、輪椅助行兩用車等）功能比較單一，在使用時向前抬動一步然后使用者向前一步，對于殘障人士或老年人等的使用者十分不方便。我們設計的助行器異于傳統的助行器，加入了壓力傳感器、單片機、加速度傳感器計步器、LED顯示模塊等元件，實現讓使用者能夠實時了解雙手壓力、運動步數等信息，繼而對康復訓練強度等進行調整。

1 多功能助行器方案設計

（1）結合基于微型計算機的實時反饋系統，能夠比較及時反映出各項參數，給予使用者實時狀態顯示，可以使使用者及時調整。

a.使用者能夠及時看到左右手的壓力，讓腿部承受康復要求的壓力，及時把自己兩手的壓力平衡調整過來，以免出現身體傾向一側的問題。

b.使用者可以實時看到自己走了多少步數，什么時候該休息，讓使用者不會出現過度走路的情況。

（2）產品設計考慮到多種場合下的情景，結合了凳子與助行功能，可以實用大部分的使用場合。

（3）此多功能助行器如圖1、圖2所示可以做到讓不同年齡的老人和不同階段康復者的不一樣的階段，通過傳感器感受的壓力來轉化成LED顯示屏和蜂鳴器來及時提醒、可以讓使用者更加容易與方便的行走、鍛煉。

（4）計步傳感器是分3個等級，使用者可以根據需要調整訓練步數。

2 多功能助行器結構設計

（1）本設計凈重：2.55kg，規格：49*52*92（cm），毛重：3.6kg，材質：鋁合金。產品采用鋁合金材質不僅輕便、而且穩固，結構采用拼裝設計，只需把鋁合金管拼進管道，安裝好單片機和LED顯示屏，連接好電路，然后裝上卡扣和上緊螺絲即可，易于安裝拆卸。不使用時，可折貼起來，減少空間的占用。

（2）本設計從結構上做出了很大改進，安裝了一個座椅（如圖4所示）和餐板（如圖3所示），餐板是拆卸式，使用時伸展出來，不使用時拆卸掉省下空間。座椅也有兩種形式，當使用者需要休息時，直接坐在凳子上，當使用者需要進行方便時，可以把凳子上的蓋板揭開，可以直接當作坐便器（如圖4所示）使用。使用方法：把坐墊左邊抬高一點，那個卡扣出來就行了，再向右推，坐墊就可以旋轉下去了，中間那塊藍色板可以取出來用繩子綁在旁邊（如圖5所示），計步傳感器以及電源皆設置在扶手里面的空心管道，省下空間，以免影響到使用者。

（3）本設計使用了三軸計步器、單片機、壓力傳感器、LED顯示模塊，從功能上也做出的很大的創新。設計采用用ADXL345三軸計步器，并采用新的測步方法，即通過設備上的加速器來計算步數，在不支持GPS的設備上也可正常工作，可以與GPS互相配合測步，讓應用的使用場景更加多樣，反饋的數據更加準確。結合單片機與壓力傳感器設計了一款壓力檢測和計步器結合一起的助行器裝置，該裝置比現行運行速度恒定的裝置更有應用前景。LED顯示屏是由發光二極管排列組成的一顯示器件，它采用低電壓掃描驅動，不僅耗電低、使用壽命長、成本低、且亮度高、視角大、可視距離遠、規格品種多。使我們的產品性價比更高。

3 多功能助行器相比傳統助行器的優點

（1）此助行器結構簡單、輕便、堅固，易于安裝。

（2）結合基于微型計算機的實時反饋系統，能夠比較及時反映出各項參數，給予使用者實時狀態顯示，可以使使用者及時調整。

（3）產品設計考慮到多種場合下的情景，結合了凳子與助行功能，可以在大部分場合使用。

（4）產品設計從結構上做出了很大改進，安裝了一個座椅和餐板，餐板是折疊式，使用時伸展出來，不使用時折疊起來省下空間。

（5）產品設計使用了三軸計步器、單片機、壓力傳感器、LED顯示模塊，從功能上也做出的很大的創新。設計采用ADXL345三軸計步器，即通過設備上的加速器來計算步數，在不支持GPS的設備上也可正常工作，可以與GPS互相配合測步，讓應用的使用場景更加多樣，反饋的數據更加準確。

（6）結合單片機與壓力傳感器設計了一款壓力檢測和計步器結合一起的助行器裝置，該裝置比現行運行速度恒定的裝置更有應用前景。LED顯示屏是由發光二極管排列組成的一顯示器件。它采用低電壓掃描驅動，不僅耗電低、使用壽命長、成本低、且亮度高、視角大、可視距離遠、規格品種多，使我們的產品性價比更高。

4 結束語

針對老齡化社會老人出行及腰腿術后康復訓練的需求，基于市場上助行器功能單一、智能程度低的缺點，開展了多功能助行器的方案設計，該設計方案包含機械結構、控制系統及運動檢測系統等功能擴展系統，并且對其未來市場場景開展了展望。此多功能助行器具有功能多樣化、智能程度高、可擴展的優點，可滿足不同身體狀態的老人出行輔助需求，及腰腿部術后各階段康復訓練的需求。

參考文獻：

[1]世界衛生組織.世界殘疾報告[EB/OL].[2018-12-14].https：//www.who.int/disabilities/world_report/2011/report/zh.

[2]崔斌，陳功，鄭曉瑛.中國殘疾人口致殘原因分析[J].人口與發展，2009（5）：51-56.

[3]陶春靜，晏箐陽，馬儷芳，等.殘疾人智能移動助行器的發展現狀及趨勢[J].科技導報，2019（22）：37-50.

[4]譚維溢，戴紅.全科醫療中的康復醫學[M].北京：科學出版社，1999.