一种基于智能多功用爬梯式康复助行器的研究

崔有正 王泽旭 杨绍震 温佳霖 殷晓冬

摘   要：智能多功用爬梯式康复助行器由三星轮爬梯系统、紧急制动报警系统、腿部锻炼康复系统、弹簧减震系统、照明系统和GPS定位系统组成，其中的腿部康复锻炼机构可以调整高度，在支架上安装了许多带有凸点的按摩装置，这些装置可以让使用者将腿部或背部靠放在助行器上，以达到在任何地点随时完成锻炼的效果。中间的座位板，采用了卡扣设计，可以方便随时收起和放下。底部的车轮采用前轮和三星轮的结合，前轮与手柄相连可以保证助行器的转向，后轮采用由3个轮组成的三星轮，可以克服地势障碍（爬梯），自由行走。整体支架符合人体设计，肘部有扶手柄杆设计，橡胶设计针对人体穴位设有按摩垫，锻炼手部，手臂无力时，可靠在U型台上。在助行器的杆件上，安装多个防意外接触点，当剧烈碰撞或与接触物非常近时，助行器自动自锁的同时发出信号给看护人，防止二次伤害的发生，在最大程度上减少危险系数。因此，本装置是结合辅助爬梯、辅助行走、腿部锻炼、紧急报警于一体的多功用助行器装置。

关键词：多功用;可爬梯;紧急制动;发送报警信号;康复锻炼;GPS定位

进入21世纪，中国的老龄化已经十分严重。针对老年人的设计是不可缺少的，而现在市面上的助行器还不足以满足老年人或患者的要求，也不能减少其出现危险的系数，所以针对此点进行研究。此设计的目的在于：助行器作为一种辅助人们行走、支撑平衡的工具，真正做到使用者在没有看护人员的帮助之下，实现自我照顾、自由走动以及外出的生活状态。

1    设计理念概述

1.1  研究内容

将助行与爬梯两个单独功能元有机结合在一起是非常必要的，智能多功用爬梯式康复助行器能够同时满足病人对行走和爬梯的双需求。

此设计除了传统的助行及备有爬梯功能外，还配备紧急制动系统、紧急报警系统、照明系统、康复训练装置和GPS定位系统。康复训练装置可以加快使用者的恢复和满足日常锻炼的需求，其中助行器在支架上安装了许多带有凸点的按摩装置，这些装置在主动锁定的状态下可以让使用者将腿部放在助行器上，以做到在任何地点随时完成锻炼的效果。底部的车轮采用三星轮，前轮与手柄相连可以保证助行器的转向，后轮采用由3个小轮组成的三星轮，可以克服地势障碍，自由行走（见图1）。当助行器发生剧烈碰撞，轮上配备的自锁装置对助行器进行紧急制动。助行器上配备的GPS定位可以将无线信号传输到家属手机上，家属能够随时通过手机查看使用者的位置。这几项功能的加入进一步提高了智能多功用爬梯式康复助行器的安全性和实用性，在降低看护人员负担的同时，在最大程度上提高安全系数，减少意外的发生。

1.2  研究目的

（1）提供一种可让使用者独立进行爬梯的助行装置。

（2）改变现有技术中的背向爬梯，使用者可以面对楼梯爬梯，调整重心，从而提高稳定性和安全系数。

（3）进一步提高助行器在使用过程中的安全性和实用性。

1、2扶手;3、4U型台;5、6紧急制动点;7、8、9腿部按摩棒;10、11照明灯;12、13卡扣;14、15 弹簧;16、17主动轮;18、19 防触碰装置;20、21三星轮;22动力箱;23座板;24、25控制杆

2    系统结构示意图及工作流程设计

2.1  爬梯装置原理

爬梯装置主要由三星轮装置完成，并由低速电动机提供爬梯装置的动能。基于它的传动工作可靠并且具有结构相对简单、紧凑节省空间、运转效率高、寿命长等特点，可以作为助行器的传动装置。在助行器爬楼梯时通过翻转电机工作并让减速装置带动中心轴旋转，从而带动整个三星轮系旋转完成翻转动作，来实现爬梯。其中还会设有手动锁定主动轮功能，应对各种突发状况的发生，让助行器始终可控。

2.2  紧急制动报警装置工作原理

在助行器的杆件上，安装多个防意外接触点，当使用者在使用多功能助行器的过程中，发生剧烈碰撞、摔倒、行动不便、意外等各种情况时，第一时间启动报警器并向看护人员發出报警信号，同时助行器的主动轮上附带的紧急制动装置触发，将助行器的主动轮卡死，同时发送无线信号给看护人，如果想要解除紧急制动状态，可以通过控制杆件上的遥控装置，解除紧急制动状态。

2.3  康复装置工作原理

在竖直支架正前方设有腿部康复装置，在任何地方使用者都可以进行腿部锻炼训练以及背部康复锻炼。在很大程度上满足绝大部分残疾人以及因疾病患有行走不便后遗症的人群进行康复训练。

2.4  GPS系统工作工作原理

GPS装置装于防意外触碰点中，在发生意外时，能及时将使用者的位置信息通过无线信号的方式传递给看护者，让看护者第一时间制定出即及时又有效的处理方法。在平时锻炼时，GPS系统也会每隔一段时间都会向看护者发送实时位置，也可记录当天的行走路线，供使用者记录，达到最大程度的看护效果。

2.5  照明反光装置工作原理

助行器上的照明装置采用了LED灯管，并且助行器的杆件通体由反光涂料镀漆，在夜晚或者昏暗环境下可以为使用者提供很好的照明视野，同时反光涂料镀漆反射出带有颜色的光，可以提醒往来的车辆。

2.6  智能多功用爬梯式康复助行器工作原理

智能多功用爬梯式康复助行器由三星轮爬梯系统、紧急制动报警装置、康复锻炼系统、弹簧减震系统、照明反光装置和GPS定位系统组成。中间的座位板采用了卡扣设计，可以方便随时收起和放下。底部的车轮采用三星轮和主动轮，前轮使用主动轮，可以保证助行器的转向，后轮采用由3个小轮组成的三星轮，可以克服地势障碍，自由行走。整体支架符合人体设计，肘部有扶手柄杆设计、橡胶设计，可锻炼手部，手臂无力可靠在U型台上。在助行器的杆件上，安装多个防意外接触点，当使用者在使用助行器的过程中，发生剧烈碰撞、摔倒、意外等各种情况时，报警器就会发出报警信号，同时主动轮上附带的紧急制动装置将会自动触发，将助行器的主动轮卡死，避免更加严重的情况发生;并在自动自锁的同时通过发送无线信号给看护人，以便于家属能在第一时间赶到使用者的身边，在最大程度上减少危险系数。如遇夜间出行或光线昏暗道路不清的情况，助行器前方有照明系统，可手动开启照明灯，并且助行器主要框架均用反光涂料镀漆，来保障夜间出行的安全性。同时GPS定位系统会每间隔一段时间将使用者的实时位置发送到看护人的手机上，同时会记录下使用者一天的行走路线。因此，本装置是结合辅助爬梯、辅助行走、紧急制动报警、腿部康复锻炼、GPS定位系统于一体的多功用助行器装置。不仅功能完善，而且进一步增强了装置的安全性和实用性，能够更大限度地满足使用者的需求。

3    创新理念

此项研究的意义在于通过对现有助行器的设计要素進行分析，不光针对老年人，还针对由先天缺陷或因为某些意外最终导致行走不便的后遗症或术后做康复锻炼却行走不便的人群，对此设计出一款真正能够适合行走不便的人群需求的产品，使其能够独立生活，提升其生活品质，让他们也能够积极面对生活并且享受生活。其次本项研究携带的紧急制动报警系统可以在使用者发生任何突发情况时，助行器会进行自动自锁并发出报警信号，便于家属或路人能在第一时间赶到使用者的身边，来最大程度上的减少危险系数。此项研究所使用的三星轮系统可以很好地解决使用者上楼不便的困惑，并且轮上附带的弹簧减震装置和紧急制动装置，可以让此助行器在各类地面使用，还可防止意外的发生。

4    结语

（1）智能多功用爬梯式康复助行器是集自动爬梯、辅助行走、紧急制动报警、腿部康复锻炼于一体的多功能助行器装置。同时还具有照明、夜间反光、GPS定位等功能。在绝大程度上克服任何地形，并且可作为行走不便人群的康复器械。

（2）对于使用者家属来说，此装置的研发将会在很大程度上减轻陪护人员的负担。智能多功用爬梯式康复助行器助行器具备紧急制动报警系统，在发生任何突发情况时，会第一时间启动报警器并向看护人员发出报警信号。同时触发紧急制动装置，将助行器的主动轮卡死，避免更加严重的情况发生。该装置最大限度地提高安全性和实用性，能够更大限度地满足使用者及家属的需求。

（3）此智能多功用爬梯式康复助行器具有良好的市场前景，造价低，实用性高，针对各类人群，能产生较高的经济效益。

综上所述，设计一种智能多功用爬梯式康复助行器解决了传统助行器的不足，为人们开发、设计新型助行器提供新的途径和方向，具有广阔的市场前景和巨大的现实意义。

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