多功能电动轮椅设计

丁晨

摘要：当前社会上孤寡老人日益增多，其原因是他们的儿女因工作的繁忙而不得不留老人独自在家，多方面的问题导致老人生活起居无人照料。据网上数据观察，我国城市老年人空巢家庭（包括独居）的比例已达49.7%，大中城市的老年人空巢家庭（包括独居）比例更高，·达到56.1%。因此改善老年人生活质量成了当前社会需攻克的主要难关之一。为解决这一难题，不少设计人员纷纷投入到了轮椅的相关开发与制作中。

關键词：辅助起立;简单储物;简易按摩

一、引言

据观察发现，目前国内市场上常见的轮椅可分为两种，一种是手动轮椅，另一种则是电动轮椅。手动轮椅的优势在于其便于携带，质量较轻，价格方面也较为低廉。但这种轮椅的动力是来源于人为施加，对于一些手脚不便或是残障人士而言这一点显然是无法实现的。于是，电动轮椅就成了一些老年人或是残疾人士的第一选择。

然而当前市场上的电动轮椅虽然种类繁多但功能却较为单一，并且价格也普遍较为昂贵。大多数轮椅在设计上仅仅考虑了产品的基本使用功能，而忽略了其中的使用体验和情感功能。轮椅不仅仅是身体不便和伤残人士的代步工具，更为主要的是可以使他们利用轮椅辅助完成一些锻炼或是可以参加社会活动等等。

整个装置分为辅助起立装置，简单按摩功能，简易储物功能三个组成部分。

辅助起立装置是由一根电动伸缩杆推动作用杆，使抬板实现缓慢上升做到辅助起立的作用。

简单按摩功能是采用电机带动齿轮传动使凸轮转动继而实现简单的推压功能。

简易储物则是利用了折叠杆的功能使其可以伸缩来实现轮椅的简单储物。

二、设计的主要机构

1）辅助起立装置

通过前期研究拟采用图1所示的机构，通过电动伸缩杆，推动两侧滚轮顺着导轨向前滑动再带动前一对作用杆向上摆动，后方一对滚轮由于运动范围被限制只能使另一对作用杆向上摆动，上方导轨中的滚轮也同时向前滑动继而使上抬板实现向上抬升的运动。人体的起立开始时身体会前倾，产生向上和向前的动力，身体离开椅面，直到髋、膝关节角度达 到最大值，使身体完全直立，处于站立平衡状态。

本装置的抬升为电动机的回转运动通过装置转化为滚轮向前的直线运动，运动作用在作用杆，使装置产生循环的抬升与下降，达到辅助起立的效果。运用了简单的抬升辅助人体的起立。伸缩杆通过电动机，将电动机回转运动转化为直线运动，带动滚轮，使作用杆缓慢抬升继而使抬板上升。图1伸缩推动杆，电动机带动其向前推进，使5能够顺着6向前转动。作用杆2和3向上抬升，使上抬板6上升实现辅助起立功能。

2）腰部的按摩装置设计

腰部按摩机构的初步方案，利用电机带动后方齿轮转动继而带动使前方齿轮转动，通过齿轮传动使上下两对凸轮进行转动从而实现简单的按摩推压功能。上下凸轮在转动过程中不会接触与同时后方杆件也不会接触，所以并不存在磨损的问题。只需将其装与轮椅椅背中就可以做到简单按摩推压的功能

3）简单的储物装置设计

初步设计的储物装置，采用折叠杆机构的原理，利用布料的柔软性制作出一个可以折叠伸缩的储物机构，利用轴在导轨中上下滑动从而使折叠杆可以做到前后拉伸，使储物的空间可以做到随意调整。

4）轮椅的控制系统

为了满足多数残疾人和老年人的需求，本课题采用按键的控制方法，按键控制是最为简单的控制方法，适合大部分残疾人和老人使用。通过单片机对几个按键的电平判断，来实现电动轮椅的前进、后退、加速、减速和停止。系统采用一个STC89C52单片机进行控制，主要控制直流电机，来实现电动轮椅的前进、后退、加速、减速、停止。

三、解决的主要问题

1）通过抬升机构辅助起立，解决老人或起立不自如的人士也能做到起立自由。

2）利用齿轮传动的按摩机构解决老人或久坐人士腰部肌肉不适的问题。

3）采用折叠杆机构解决坐轮椅人士外出难以储物的问题。

4）采用按键控制实现简单的前进与后退，解决老人和残疾人难以控制轮椅的问题。

全程运用了一些简单机构来实现某些实用功能。

1、采用简单推动抬升机构做到辅助起立功能，使不能自由起立的人群也能如常人一样可以自如起立。

2、按摩装置使人的腰部得以锻炼，让久坐不起的人士远离某些疾病。

3、简易的储物装置使轮椅不能储物变的更为可能，简单的折叠伸缩功能也做到了提供一些外出购物或是储物的方便

四、结语

随着社会的发展，老年人的生活质量越来越受人关注，此轮椅的设计解决了一些实际问题，针对老年人久坐而难以起立的的问题，设计一个辅助起立装置能够充分帮助老人完成起立，本作品意在改善老人生活质量，为当今社会在帮助老人方面做出贡献。

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（作者单位：浙江工业职业技术学院）