淺析一種全自動助老起身坐墊的設計

石先念，李玉涵，孫世龍，鄧子輝，盧辰宇，吳恒

（西安石油大學機械工程學院，陜西 西安 710000）

隨著我國老齡化趨勢愈加明顯，老年人的各類生理問題也越發突出，其中老年人坐起站立行為是影響老年人日常生活的重要因素。因為年齡增長，膝蓋無力，導致老年人從座位起立時容易昏眩暈倒，發生危險，造成老年人生理和心理的創傷。同時老年人的站立問題通常需要他人照顧，這會給家人造成不小的負擔。本項目實施的目的就是為了解決老年人站立困難的問題，設計一款滿足老年人生理和生活習慣的、可放置于大部分座椅從而輔助站立的全自動升降坐墊。希望借此輔助產品可以幫助老年人解決因站立困難造成的生活不便，可以滿足老年人生理和心理需求，擁有一個健康獨立的老年生活。

1 裝置的原理與結構

本項目所設計的全自動助老升降坐墊主要有：壓力傳感器、頂蓋、底板、電機、傳動裝置，其中包括雙向錐齒輪兩次變向傳動裝置、傳動螺桿與滑塊傳動裝置和類四邊形連桿機構傳動裝置三部分，并有滾輪承受壓力。具體結構圖如圖1所示。

圖1 全自動助老升降坐墊具體結構

電機支架3、軸支座5、軸支座8、軸支座20通過螺栓組固定在底盤7上，電機4通過螺釘固定在電機支架3上，錐齒輪1、錐齒輪10通過螺絲固定電機4、傳動軸11上，傳動軸6通過軸肩軸向固定在軸支座5和軸支座8上，傳動滑塊17旋在傳動軸11上，傳動軸11通過軸肩軸向固定在軸支座8和軸支座20上，錐齒輪2、錐齒輪9通過螺絲分別固定在傳動軸6的兩端，并調節錐齒輪1、錐齒輪2、錐齒輪9、錐齒輪10的位置，使其正確嚙合。支撐桿29、滾輪18通過銷釘32固定于傳動滑塊17上，支撐桿29和支撐桿26通過銷釘27進行連接，支撐桿13和支撐桿14通過銷釘16進行連接，支撐桿29和支撐桿14通過銷釘15進行連接，支撐桿14和支撐桿支座30通過銷釘19進行連接，滾輪12和支撐桿13通過銷釘24連接，軸支座8和支撐桿26通過銷釘25連接，滾輪頂柱23、壓力傳感器28、支撐桿支座30分別通過螺栓組固定在頂蓋22上，海綿坐墊21與頂蓋22進行膠合固定，在整個裝置外套上布袋。

當使用者想要起立，把身體上抬，壓力傳感器28感受到壓力減小，則電機4進行正時針旋轉，帶動錐齒輪1，并通過錐齒輪2、錐齒輪6、錐齒輪9、錐齒輪10傳遞到傳動軸11，再將轉動變為傳動滑塊17順著傳動軸11的軸向移動，并帶動滾輪18的滾動，同時帶動支撐桿29的移動，支撐桿13、支撐桿14、支撐桿26、支撐桿29組成的四邊形桿組進行伸長，滾輪12順著頂蓋22進行滾動，滾輪12與支撐桿支座30將頂蓋22頂起并使得頂蓋22與底盤7的夾角增大，當傳動滑塊17被推動在傳動軸上移動110mm時，頂蓋22到達了最高位置。使用者此時大腿與水平夾角接近。當使用者需要坐下，壓力傳感器28感受到壓力增大，則電機4進行逆時針運動，其運動過程為抬起過程的逆運動，最終坐墊處于事宜位置。

傳感器可根據壓力變化利用電機驅動裝置調節滑塊在滑軌上的位置，支撐桿位于底盤兩側分別成為X型構成升降裝置，其支撐桿相交處可繞軸轉動，同時一端連接在滑塊上隨滑塊的運動而運動。通過錐齒輪的換向、傳動將電機動力傳動給升降裝置，轉換為助推老人起立的動力。通過蝸桿實現坐墊的止推，通過壓力傳感器控制升降裝置的升降，以此實現坐墊的緩慢升降，防止老人摔倒。

2 計算

其中絲桿提供F力，粗略計算：T1=F0d，最終得出T1= 0.47N/m，電機功率P=50W，轉速n=1000rad/min。

3 結語

本文所設計的產品在傳統機械產品的基礎上，結合壓力傳感器、錐齒輪、蝸桿等零件，解決了老年人站立困難的問題。并且該產品具有體積小、重量輕等特點，適用于多種場景，前景十分廣闊。