多功能輪椅設計

鄧佳慧 梅瑩瑩 夏婷婷 金曉慧 錢明凡 蔣心悅 衛(wèi)倩雯

摘要：近年來中國殘疾人士的數(shù)量每年逐漸增多，輔助性工具需求量日益上漲，如拐杖、代步車、助行器、輪椅等，根據(jù)市場數(shù)據(jù)顯示，其中選擇輪椅的消費者更多，然而國內(nèi)市場上的輪椅專業(yè)化程度低，產(chǎn)品種類單一，靈活性較差，針對此類現(xiàn)象，在這里介紹一種智能輪椅的構(gòu)思設計，在普通輪椅的基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新提升，設計輪椅爬樓梯功能，使輪椅作為代步工具能幫助他們提高在城市中的行動自由度及減輕社會負擔。

關(guān)鍵詞：功能輪椅;升降;履帶

中圖分類號：TP31? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）10-0233-02

1 引言

隨著我國人口的增加，除了老齡化問題越來越嚴重，相應的也帶了其他方面的問題，隨著現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展，車禍等其他意外事故的發(fā)生，肢體殘疾人數(shù)量的逐漸增加，人們急需一種可幫助行動的輔助性工具。從而多功能輪椅成為他們的首選，因為操作簡單，功能性強，應用方面廣，越來越被人們認可需要。多功能輪椅的未來市場可期，每年中國因為生病或者意外因素而導致行動不便的人不計其數(shù)。此時多功能輪椅就被迫切需要了，它們的功能派上了用場，多功能輪椅是對傳統(tǒng)的輪椅進行了改進，應用了計算機技術(shù)，使其具有運行方便、安全，以及超長待機的特點。它能夠幫助老年人和殘障人士方便生活，一方面也可以提升自尊心，另一方面也可以減輕社會負擔。我們設計多功能輪椅，具有自動升降、爬樓梯、服務方便等功能，是因為目前國內(nèi)輪椅市場空缺，而且這一款輪椅服務于大眾且有能被大眾所接受的價格。目前，多功能輪椅的市場還是非?？善诘摹?/p>

2 正文

隨著現(xiàn)代化的高速發(fā)展，除了給我們帶來了快捷的生活方式，同樣也帶來了不可預知的意外，由此而產(chǎn)生的殘障人士不斷增加。我們通過調(diào)查數(shù)據(jù)可知，國內(nèi)外多功能輪椅的市場非常廣闊，發(fā)展前景非常可觀。一、我國有龐大的消費市場，廣闊的消費途徑以及巨大的物資需求。二、根據(jù)殘疾人調(diào)查數(shù)據(jù)顯示中國有八千多萬的殘疾人且中國老年人偏多且日益增加，數(shù)據(jù)截止2005年年中，全國共有各類殘疾人總數(shù)約達八千多萬人，高達人口總數(shù)的比例為6.5%，其中肢體殘疾類高占總殘疾人口的比例為30%，殘疾人數(shù)共二千四百多萬。截至2005年底，中國超過六十周歲的老年人口占1.44億，占總?cè)丝诘慕种?。我國現(xiàn)有60周歲以上老年人口數(shù)以3%的年速度增長，高于60周歲人口中，大部分老年人在工作和生活、在疾病治療和康復階段以及未來的日常中，輪椅的力量不可忽視。這對于家庭生活、社會壓力與國家經(jīng)濟都產(chǎn)生不利影響。三、受利益的驅(qū)使以及新靈感的啟發(fā)，很多企業(yè)開始關(guān)注多功能輪椅的研發(fā)和生產(chǎn)。四、國內(nèi)輪椅市場的空缺，設計出來能夠生產(chǎn)，銷售并服務于大眾的很少。我們結(jié)合所查資料所知，未來輪椅的設計可以分為如下幾點。

（1）作為代步工具，首先是質(zhì)量較小，多功能輪椅的能源系統(tǒng)一般采用的是機載電源，也可根據(jù)自身對續(xù)航以及充電頻率的期望來選擇電池，以延長續(xù)航時間。電池容量大，充電頻率越低，越不容易出現(xiàn)虧電情況，虧電狀態(tài)易加快蓄電池的損耗，減少使用壽命。更重要的是，減輕重量也可相應的提高上下樓梯時的靈敏度，減小操作難度。（2）多功能輪椅的市場對象是老年人以及殘障人士，因此輪椅的設計應從細微處出發(fā)，增加稍后減震設計，靈感來源于汽車減震系統(tǒng)，減少顛簸，靠背小角度傾斜，可向后調(diào)整，平地推行時坐感更加舒適?？紤]到安全舒適、性能穩(wěn)定，爬樓梯過程中應保證重心基本平衡，安全保證措施能夠及時響應。與市面上其他剎車系統(tǒng)相比，該款輪椅即使坡上緊急停車也能穩(wěn)固不倒溜，不下滑剎車系統(tǒng) ，后置剎車和停駐剎車，多重防護，駐坡剎車，設有后置防傾輪防止后翻車，增加安全帶防止剎車前傾。（3）多功能輪椅在設計上應最大限度地體現(xiàn)人性化需求，建立良好的人機交互系統(tǒng)，讓殘障人士使用時能夠擁有最佳的體驗效果，使輪椅的各方面的設計在使用時能夠充分滿足日常需求。（4）多功能輪椅投入市場能被大眾所選擇的一個重要原因是價格，多功能輪椅要實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，必須采取模塊化的理念，這樣使用者不僅可以自主定制輪椅，而且也可以在某種程度上降低生產(chǎn)成本，縮短創(chuàng)研周期，提升產(chǎn)品的性價比，更有利于本輪椅開拓市場，在獲得社會效益的同時取得顯著經(jīng)濟效益。只有考慮到了以上的四個方面，我們所研發(fā)的多功能輪椅，才能真的應用于生活，造福于殘障人士及其需要使用輪椅的人。

本發(fā)明提供的自動爬樓梯裝置，包括縱向運動系統(tǒng)、橫向運動系統(tǒng)、驅(qū)動裝置和固定裝置;所述縱向運動系統(tǒng)，用于實現(xiàn)沿縱向升降到預設高度;所述橫向運動系統(tǒng)，與所述縱向運動系統(tǒng)連接，并實現(xiàn)沿橫向移動到預設距離;所述驅(qū)動裝置，設置于所述縱向運動系統(tǒng)的底部和所述橫向運動系統(tǒng)的兩側(cè)，為所述縱向運動系統(tǒng)和橫向運動系統(tǒng)提供運動的動力，所述固定裝置，用于固定所述橫向運動系統(tǒng)、縱向運動系統(tǒng)和驅(qū)動裝置，在所述驅(qū)動裝置的作用下使得橫向運動系統(tǒng)實現(xiàn)橫向運動以及使得縱向運動系統(tǒng)實現(xiàn)縱向運動。進一步，所述縱向運動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括底部框架和設置底部框架上的多個縱向伸縮衍架，所述縱向伸縮衍架之間通過剪式結(jié)構(gòu)連接;所述剪式結(jié)構(gòu)包括多個鉸接的縱向伸縮臂，用于進行豎直方向上的升降。進一步，所述橫向運動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括多個橫向剪式結(jié)構(gòu)，每個所述橫向剪式結(jié)構(gòu)包括多個橫向長臂和橫向短臂，所述橫向長臂通過中間銷與固定裝置連接，再與所述橫向短臂連接，所述橫向短臂另一端固定在固定裝置上，與對應的縱向運動系統(tǒng)連接。所述驅(qū)動裝置包括履帶裝置和推桿裝置;所述履帶裝置與縱向運動系統(tǒng)連接，用于為所述縱向運動系統(tǒng)提供動力;所述推桿裝置包括橫向推桿和縱向推桿，所述縱向推桿通過旋轉(zhuǎn)固定軸及縱向推桿固定塊與縱向運動系統(tǒng)連接，所述縱向推桿頂部通過縱向推桿頂部固定架與縱向伸縮臂連接，所述橫向運動系統(tǒng)和縱向運動系統(tǒng)在所述橫向推桿和縱向推桿的推力下進行伸縮。所述固定裝置包括承力滑軌、l板、固定塊、頂部固定板;所述承力滑軌與所述縱向運動系統(tǒng)連接，用于限制橫向運動系統(tǒng)的運動方向，所述l板包括內(nèi)側(cè)l板和外側(cè)l板，所述內(nèi)側(cè)1板設置于中間的縱向伸縮衍架上，用于固定待用設備，所述外側(cè)l板設置在兩側(cè)的伸縮衍架上，用于與外滑軌連接;所述頂部固定板設置于縱向運動系統(tǒng)上部，所述頂部固定板設置有u形凹槽，所述u形凹槽與設置有u形滑槽的鋼管連接;所述頂部固定板的u形凹槽通過固定孔與橫向推桿連接，所述頂部固定板內(nèi)所固定的橫向推桿與所述橫向剪式結(jié)構(gòu)通過固定塊連接，所述縱向運動系統(tǒng)的底部框架設置有旋轉(zhuǎn)固定軸，所述旋轉(zhuǎn)固定軸設置于旋轉(zhuǎn)固定推桿支座上，用于固定縱向推桿。

本課題研究的多功能輪椅主要是設計一款幫助老年人和大部分殘障人士自行外出并且安全可靠的多功能輪椅。我們希望在普通輪椅上進行創(chuàng)新改造，輪椅設計的主要功能為爬樓梯功能。我們在傳統(tǒng)輪椅的輪子上添加履帶，這種履帶機爬階梯式多功能輪椅車，包括上車架和下車架，上車架和下車架通過旋轉(zhuǎn)軸連接，上車架的扶手上設有控制單元盒，控制運行效果。其中，根據(jù)近幾年的發(fā)展，履帶型爬樓梯輪椅的技術(shù)比較成熟了，因為它的傳動效率比較高，行走重心波動很小，而且運動非常平穩(wěn)。這些優(yōu)點被人喜歡，但是它的靈活度較低，難以應付多種樓梯設計。所以這就引起了我們的思考，是不是可以對其改進再使用呢？所以我們想到增加星型輪式爬樓梯輪椅的上下樓梯平穩(wěn)性，這就應該是將來爬樓輪椅的主要趨勢。隨著當前電動車的普及，將來輪椅也更多的是采用電動驅(qū)動，不需要旁人的幫助，操作者自己就可以輕松掌握一系列功能，從而可以方便自己的生活?，F(xiàn)在的生活越來越高科技化，我們的家電、汽車、手機等等都逐漸升級，越來越智能化，可見輪椅也一定是朝著這方面發(fā)展，它將會在殘障人士及年老人群發(fā)揮積極作用，成為他們生活中的幫手，而不僅僅是一種用途有限的代步工具。

3 結(jié)論

多功能輪椅的設計研究涉及到許多相關(guān)以及其他領(lǐng)域的計算機科學技術(shù)。并且國內(nèi)外目前也開始關(guān)注多功能輪椅的研究與開發(fā)，就目前預測多功能輪椅的發(fā)展前景非常可觀，并且市場也是較大的。我們設計的是一款簡單也很容易操作、智能但不繁瑣也真正能投入市場的輪椅，因為針對國內(nèi)人口逐漸老齡化的國情，我們目的是在創(chuàng)造一個履帶式的多功能輪椅，讓行動不便的人可以擁有一個較之前更為方便快捷的生活方式，無論國內(nèi)外，目前多功能輪椅的設計使用熱度一直不減，國內(nèi)外都有很多這方面的研究：比如偉大的物理學家霍金的多功能輪椅，霍金的智能輪椅上具有許多智能系統(tǒng)，像鷹眼系統(tǒng)、紅外線識別系統(tǒng)、腦電波感應系統(tǒng)……其中，智能的鷹眼系統(tǒng)非常神奇，它可以看到輪椅四周一米的地方，并且可以分析數(shù)據(jù)、規(guī)劃路線。據(jù)統(tǒng)計，在霍金的輪椅中已存有九萬多個視頻，一千多萬張圖片，但因為制作難度太大，價格太昂貴，從而無法真正投入市場。因為有了調(diào)查，所以我們設計的這一款是面向大眾的，價格適中，而且我們相信一旦我們打開了市場，自然就會出現(xiàn)更多更好用途更全面的多功能輪椅，那時多功能輪椅就不再是昂貴的代步車了，而是人人有能力消費的平價品了，此時價格因素是多功能輪椅在市場上的有利競爭力，并且多功能輪椅如果想要實現(xiàn)大量生產(chǎn)，必須要運用模塊化的設計思想，這樣的話不但用戶可以隨意選擇自己想要的輪椅類型，而且，也可降低制造成本，減少設計時間，提高性價比。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷發(fā)展，多功能輪椅的面貌也以多種方式出現(xiàn)，隨著現(xiàn)代人工智能科學技術(shù)的不斷發(fā)展，相信在不久的將來，多功能輪椅將真正進入到老年人和殘障人士的生活中，大大提高他們的生活水平，使他們的出行更加方便快捷，樓梯和路障將不再是他們出行的障礙，幫助他們更好的融入社會當中去。本文所描述的升降式座椅、上下樓梯等功能的一體化，使使用者的生活更加便捷并且對于提高使用者的生活質(zhì)量有著重大的作用。在對多功能輪椅進行結(jié)構(gòu)設計規(guī)劃的時候，要考慮以下幾個因素：結(jié)構(gòu)是否安全，設計是否人性化，使用是否舒適，材料是否牢固，具體表現(xiàn)在滿足輪椅功能結(jié)構(gòu)設計合理的同時讓輪椅的使用對象可以毫無顧慮的在心理上接受它，并且要注意合理的選擇輪椅制造的材料，提高輪椅的安全性保障，增加可使用時長，保證其高質(zhì)量，從而來提升多功能輪椅的性價比，使更多人可以接受它。

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【通聯(lián)編輯：梁書】