智能大環(huán)境下智能拐杖的設(shè)計研究

楊奧立　高夢星

摘要：隨著社會與經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人口日益老齡化，老年人的行動成為關(guān)注的焦點。老年人無論在大腦反應(yīng)速率變得遲鈍，肌肉變得松弛，骨骼在支撐這一能力上明顯變得弱勢。不僅僅是老年人，對于運動員及醫(yī)院腿部受傷的患者們，骨骼在支撐方面顯然存在著行動不便的問題，拐杖對這些人就顯得極為重要。然而目前市場上拐杖其用法單一，功能性不夠完善，不能充分滿足使用者的需求，因此，拐杖需要更加的智能化，來完成幫助使用者的使用需求。

關(guān)鍵詞：智能拐杖;輔助行走;康復(fù)治療

1引言

當(dāng)前，隨著全民健康理念的普及，百姓對體育鍛煉也有更豐富的理解和認(rèn)知。隨著2009年《全民健身條例》的頒布，也促使國家在政策制定上，將政策的關(guān)注點從競技體育轉(zhuǎn)移到全民健身方面上來，這也在國內(nèi)掀起了全民健身的熱潮。對于老年人而言，由于年齡越來越大，老年人行動代不便，所以很多老年人青睞通過拐杖行走。

2市面上拐杖存在的問題

2.1普通拐杖的使用限制

當(dāng)前市場中拐杖包含了醫(yī)用腋下拐杖、折疊手杖以及老年人手杖、四足助行器共計四類。其中醫(yī)用腋下拐杖主要是針對一些腿傷或是腳傷患者推出的專用輔助行走醫(yī)療產(chǎn)品。折疊手杖可以輕松折疊，攜帶方便，但是不具備出色的剛性。老年人手杖和折疊手杖有類似功能，但是無法折疊，是為了滿足老年人行走便利推出的產(chǎn)品。四足助行器，主要是使用雙手握住在身前，確保身體的穩(wěn)定，一般在康復(fù)訓(xùn)練時常使用這種產(chǎn)品。雖然當(dāng)前市場中有較多拐杖類別，但是這些產(chǎn)品有單一用法，使用靈活性不足。所以急需推出一款有較高靈活性的拐杖產(chǎn)品。

2.2普通拐杖的改進(jìn)方向

由于當(dāng)前市場中既有拐杖在使用過程中有較為突出的單一表現(xiàn)，而且人們在使用拐杖時，常會出現(xiàn)彎腰撿東西、系鞋帶的動作，需要人們在使用拐杖同時，也能夠輕松完成下蹲動作，但是當(dāng)前市場中既有拐杖難以滿足這種需求。為此在進(jìn)行拐杖產(chǎn)品的研發(fā)上，需要充分兼顧不同人群的個性化需求，進(jìn)行一款多功能拐杖產(chǎn)品的研發(fā)。

3伸縮拐的研究方向

3.1伸縮拐定位

相較于其他拐杖產(chǎn)品來說，伸縮拐最大的特點是可伸縮，能夠滿足患者彎腰、撿拾東西以及其他復(fù)雜動作的要求。該產(chǎn)品主要是面向一些受傷的年輕患者、骨科康復(fù)人群以及老年人等使用需求。

對于年輕骨傷患者而言，要求使用的拐杖有出色的變形特點，能夠滿足其起身時壓力支撐需求，或是滿足其日常生活中復(fù)雜動作完成需求。對于老年人而言，伸縮拐不僅可以出色滿足老年人使用需求，而且其中搭載的傳感器也可以對老年人身體健康狀況進(jìn)行監(jiān)測，做出摔倒奉獻(xiàn)預(yù)警。

3.2伸縮拐的功能分析

伸縮拐的特點是有出色的剛性，攜帶容易，而且在產(chǎn)品中進(jìn)行了傳感器搭載，能夠?qū)照仁褂眠^程中的受力表現(xiàn)進(jìn)行分析。

3.3伸縮拐的機械結(jié)構(gòu)

伸縮拐身具有與拐腿套接的套筒結(jié)構(gòu)，套筒結(jié)構(gòu)位于手扶桿下方，且為具有中心腔和夾層腔的雙層結(jié)構(gòu);拐腿上部為空心筒狀，其空腔中心具有支撐柱，支撐柱的頂部安裝有活塞;支撐柱置于中心腔，活塞與中心腔的內(nèi)側(cè)壁滑動配合，活塞頂部的中心腔構(gòu)成密閉;拐腿外側(cè)壁置于夾層腔，拐腿外側(cè)壁頂部的夾層腔構(gòu)成密閉;通過機括打開密閉，拐腿的活塞在人體重力作用下壓縮密閉內(nèi)的氣體沿中心腔上行，以使拐杖收縮，或者無人體重力時，活塞在密閉內(nèi)壓縮氣體作用下沿中心腔下行，拐杖伸長復(fù)位可實現(xiàn)使用者站立狀態(tài)和彎腰、下蹲狀態(tài)的快速切換，并在動作過程中提供使用者需要的支撐力。 伸縮拐三維模型圖如下所示：

拐杖自身要完成三種功能相結(jié)合，拐杖具有三個連接塊、三根輔助支撐腿，三個連接塊沿套筒結(jié)構(gòu)底部外側(cè)壁周向均勻布置并與套筒結(jié)構(gòu)固定連接，三根輔助支撐腿的頂部分別與三個連接塊轉(zhuǎn)動連接，且三根輔助支撐腿同向傾斜，共同夾持拐腿。進(jìn)一步的，所述輔助支撐機構(gòu)還包括三個收束塊，三個收束塊通過彈簧繩串聯(lián)成環(huán)，并緊箍于所述拐腿外側(cè)壁，且三根輔助支撐腿分別與三個收束塊轉(zhuǎn)動連接，通過三個收束塊進(jìn)一步夾持拐腿。進(jìn)一步的，所述拐腿由上部的空心筒狀、下部的實心柱體構(gòu)成，空心筒狀的外徑大于所述實心柱體的外徑，且兩者的連接處以錐面過渡。進(jìn)一步的，所述收束塊在與拐腿接觸處為與拐腿外側(cè)壁匹配的弧面。

拐杖的用料選取也要選擇低成本材料制作，結(jié)構(gòu)簡單，材料低廉，輕便易攜。滿足經(jīng)濟(jì)實用性。

4伸縮拐未來發(fā)展策略

4.1伸縮拐所帶來的商業(yè)價值

當(dāng)前，人們對于拐杖產(chǎn)品也提出了更高的使用需求。在伸縮拐研發(fā)上，其可以結(jié)合不同用戶需求為用戶提供針對性的服務(wù)體驗，有較好的市場前景。

4.2伸縮拐的發(fā)展策略

在伸縮拐的研發(fā)上，其目標(biāo)受眾是老年人、骨科康復(fù)人群以及運動致殘人士等。為此在進(jìn)行伸縮拐的市場營銷和推廣過程中，要充分結(jié)合產(chǎn)品的定位出發(fā)，有針對性的進(jìn)行產(chǎn)品的針對性推廣。

為更好滿足目標(biāo)受眾對產(chǎn)品的使用咨詢和售后服務(wù)，應(yīng)該專門進(jìn)行24小時全天候服務(wù)的網(wǎng)站平臺構(gòu)建，并篩選某一個城市作為試點，逐步向全國普及和擴(kuò)散。在進(jìn)行伸縮拐產(chǎn)品的銷售過程中，還可以有針對性進(jìn)行電商渠道的拓展，配合線下體驗店，打造“體驗店體驗服務(wù)——網(wǎng)上下單——網(wǎng)下配送調(diào)試”營銷體系，并可以綜合運用微博微信、抖音等新媒體平臺開展產(chǎn)品營銷。

結(jié)論

隨著時代智能化的發(fā)展，各個方面要做到智能便捷化，拐杖作為市面上常見的工具，更要有突破，做到使用者對拐杖使用的最便捷化，多功能拐杖，實現(xiàn)使用者彎腰下蹲，信息采集，滿足不同人群的使用需求。創(chuàng)新改良設(shè)計，一直是今年來設(shè)計熱點之一，隨著‘以人為本’的理念貫穿到設(shè)計環(huán)節(jié)的沒一點，將便捷化實用化帶到人們生活中的點點滴滴，運用創(chuàng)新思維來改變我們的生活，帶給生活便捷，這是我們創(chuàng)新設(shè)計的出發(fā)點;不斷完善，不斷改進(jìn)，不斷進(jìn)步是這個時代的特點，努力滿足方便人群使用是我們的目標(biāo)。

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[3]王瑩，朱彥，丁嘉明，唐潔.基于老齡化社會的生活輔助機器人設(shè)計[J]科教匯2017（6）：178.

第一作者簡介：

姓名：楊奧立，出生：2001-09-29，性別：男，籍貫：甘肅省天水市，名族：漢族，單位：揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，職稱：學(xué)生，學(xué)歷：專科，專業(yè)：機械制造與自動化。

第二作者簡介：

姓名：高夢星，出生：1991年8月25日，性別：女，籍貫：江蘇揚州，民族：漢族，單位：揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，職稱：助教，學(xué)歷：研究生，研究方向：機械設(shè)計。