一種助老起床裝置的設計探索

李玉涵，石先念，鄧子輝，孫世龍，盧辰宇，吳恒

（西安石油大學機械工程學院，陜西 西安 710000）

老年群體需要我們用心關懷，他們當中一部分人行動遲緩、肌肉乏力，兒女又不能隨時在身邊照顧，出現了老年人晚上需要起夜時，身體處于虛弱無力的狀態，導致起身困難的情況，他們需要一款能夠幫助自己生活起居的輔助設備。為了解決老年群體的煩惱，我們設計了一款床上起身輔助器以幫助他們解決起坐問題。床上起身輔助器是一個外附在床上的工具，扣在床邊，可以將人從平躺位置抬起到坐姿，內部采用電機驅動蝸輪蝸桿，不用時靠背可以折疊收納，操作簡便又節省空間，且由于擺脫了床機一體化，大大降低了成本，使得產品更具性價比。

1 工作原理與結構設計

本產品目的在于提供一種家用的輔助臥床者起身的床上起身裝置。本產品主要由機盤、電機驅動裝置、蝸輪蝸桿傳動機構、曲柄搖桿機構、可折疊支桿、可調節卡扣組成，具體結構圖如圖1所示。

圖1 助老起床器結構圖

固定卡扣分別在卡扣固定孔2、10、17與機架1通過螺栓聯接，卡扣固定于家用床床沿上。電機支架3通過螺栓與機架1連接，電機4通過螺釘與電機支架3連接，使機架1、電機支架3和電機4緊密固定。聯軸器5將電機4與蝸桿6聯接，傳遞運動與轉矩。蝸桿支架7和蝸桿支架9通過螺栓與機架1連接，蝸桿6通過蝸桿支架7和蝸桿支架9進行軸向固定。蝸桿6和蝸輪8嚙合組成普通圓柱蝸桿傳動。機架1和蝸輪8、曲柄14通過軸11軸向聯接，平鍵12用于聯接蝸輪8和曲柄14以實現周向固定。曲柄14和連桿15需安裝于軸13上以進行回轉運動，同理連桿15和搖桿19通過軸16聯接。機架1、搖桿19和支撐架22通過軸20軸向聯接，搖桿19和支撐架22通過平鍵21周向固定。

如圖1所示，裝置可進行規律性伏起運動。開關18控制電機4正轉時，聯軸器5帶動蝸桿6順時針轉動，蝸桿6與蝸輪8嚙合使蝸輪8順時針轉動。軸13、曲柄14、連桿15、軸16、搖桿19構成曲柄搖桿機構。在軸11與平鍵12的軸向與周向固定下，曲柄14繞軸11做0°~180°的順時針轉動，搖桿19做逆時針擺動。在軸20與平鍵21的作用下，支撐架做0°~80°的逆時針緩慢轉動，給使用者垂直于支撐架的作用力，從而達到“扶起”老年人起床的效果。同理，開關控制電機4逆轉時，蝸輪8、曲柄14、搖桿19做順時針轉動，支撐架順時針緩慢恢復至水平，幫助老年人緩慢躺下。

2 計算部分

圖2 原理示意圖

由于蝸輪蝸桿傳動機構具有放大作用，且蝸輪為60齒，故：

聯軸器的效率：η1= 0.99;滾動軸承的效率：η2= 0.98;蝸輪蝸桿的效率：η3=0.7;工作機的效率：η4= 0.97，得出:

由于聯軸器作用，電機轉速n=500r/min。

最終得出T= 4.731N·m，電機功率P=240W，轉速n=500rad/min。

3 使用方法

根據床沿厚度及高度調節卡扣，裝置固定完成后按下開關按鈕進行啟動，支撐架開始勻速扶起，最大運行至80°，運動至既定角度后裝置停止運動，再次按下開關按鈕，進行反向圓周運動從而復位。

4 結語

該裝置具有如下優勢：

(1)擺脫了傳統助力裝置床機一體化設置，可以與大部分起居床結合使用，只需固定安裝在床的一側，方便日常起居，節約空間。

(2)操作簡單，搬運方便、安裝快捷，不需使用時，可將其拆卸收起。

(3)采用輕便、安全、耐用的材料，在使用及攜帶方面能夠更加趨于人性化。而且符合環保要求，對環境沒有破壞。

(4)可自動感應、自動斷電，在使用過程中不浪費能源，不會因為電力供給不足而造成無法使用的現象。

(5)多方位的傳感設計，為老年人提供了更貼心的服務。