丁晨

摘要：多功能式輪椅作為輪椅發(fā)展的主要趨勢，無論是其結(jié)構(gòu)設(shè)計，還是其主要功能，都是輪椅設(shè)計人員們所追求創(chuàng)新的要點。目前市面上的輪椅大多都是將代步作為主要功能，然而功能的單一不僅局限了輪椅的作用，還難以解決輪椅使用者在日常生活中所遇到的各種困難。因此，設(shè)計一種適用于使用者解決生活方面問題的多功能輪椅就顯得十分重要。通過了解老年人主要的生活所需，將一些功能加于輪椅上，使其更為人性化與合理化。

關(guān)鍵詞：螺旋傳動;輔助起立

一、引言

老齡化加速這一困擾全世界的難題從未被真正的解決，時至今日，人口老齡化的嚴(yán)重性已愈演愈烈。老人獨居，老人生活無人照料等情況在我國并不少見，社會壓力的加重使得他們的子女無暇照顧，當(dāng)代年輕人與老人在生活方式上存有差異……種種因素讓老人獨自生活困難成了一個不小的難題。

考慮到輪椅作為老人主要的出行工具，在其功能設(shè)計方面也應(yīng)符合老人的生活習(xí)慣。隨著社會發(fā)展速度的加快，功能單一的輪椅已不再能滿足現(xiàn)在老人的生活需要。于是多功能式輪椅的研制已成了輪椅發(fā)展的必然趨勢。

二、主要研究目標(biāo)

輪椅的多功能化是未來滿足老人生活各方面需求的必然趨勢，國內(nèi)外雖然都有著各種類型的多功能輪椅，但因其使用人群的特殊性使得其設(shè)計與產(chǎn)品化愈發(fā)的艱難。目前老人們選購輪椅時會以進(jìn)口的輪椅作為優(yōu)先考量，這些輪椅雖然質(zhì)量較好，可靠性較高但其大多價格較為昂貴，普通的輪椅用戶難以承受。國內(nèi)的多功能輪椅雖然種類也較多，但其實際安全穩(wěn)定性與控制系統(tǒng)可靠性還不夠成熟，目前的多功能輪椅以將國外材料進(jìn)行組裝為主。設(shè)計一種價格低廉，實用性較好的輪椅就是本文的目標(biāo)。

從老人實際體驗與輪椅實用性兩個角度綜合考慮，本文研究的目標(biāo)主要有以下幾點：

1.從老人對輪椅的實際體驗出發(fā)，對輪椅的舒適性進(jìn)行優(yōu)化，不再只注重于輪椅的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

2.鑒于老人注意力難以集中，獨自坐輪椅時其安全性難以保證，對輪椅的安全性進(jìn)行設(shè)計，讓輪椅也能為老人增添一些安全幫助。

3.由于老人不喜歡太過繁瑣的操作，對輪椅的操作系統(tǒng)進(jìn)行簡化，可以使老人一目了然的理解如何控制輪椅。

4.從老人的生活需求方面進(jìn)行考量，從多角度出發(fā)來設(shè)計一種符合老人身體運動的輔助機構(gòu)，使輪椅不僅限于代步。

5.增添更多人性化的設(shè)計，使老人在坐于輪椅上時也能感受充實感，讓輪椅不再是冷酷的工具。

三、設(shè)計的主要機構(gòu)

有發(fā)現(xiàn)指出起立困難主要是由于下肢的關(guān)節(jié)力矩不足。研究表明，提升座椅的高度和加入上肢支撐都能極大的減小下肢關(guān)節(jié)力矩^[1] 。若是輔助起立僅僅采用上肢，長期以往會對其造成關(guān)節(jié)并發(fā)癥，并且僅采用上肢起立勢必會讓其承受身體全部重量，故而容易損傷^[2] 。顯然，若想完成真正的輔助起立只依靠上肢是不科學(xué)的。本文所設(shè)計輔助起立裝置包括坐椅處升降部分與扶手處抬升部分。其中座椅處升降機構(gòu)的原理是通過齒輪傳動與螺旋傳動的組合，將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動從而實現(xiàn)輪椅坐板的緩慢抬升與下降。扶手處抬升機構(gòu)則利用了若干電動伸縮桿的直線伸縮運動來實現(xiàn)扶手抬升。通過坐板與扶手的同時抬升，老人在起立時不會再因重心不穩(wěn)或上肢無力而產(chǎn)生摔倒的意外。

目前市場上較為常見的輪椅的抬升機構(gòu)大多通過氣壓棒或電壓缸等裝置的升降功能來實現(xiàn)。通過研究發(fā)現(xiàn)，其抬升裝置主要利用推桿的推力來將坐板進(jìn)行抬升，其作用面積較小，在老人起立時若姿勢不當(dāng)則有可能出現(xiàn)重心偏移而導(dǎo)致輪椅側(cè)翻等危險。鑒于此項隱患，本文所設(shè)計的輔助起立裝置決定拋棄傳統(tǒng)的推桿抬升原理，利用螺旋傳動的原理來進(jìn)行坐板的抬升。

輔助起立若僅采用坐板抬升機構(gòu)，在老人想要起立時便僅僅只是將其下肢抬高。老人身體機能遠(yuǎn)不如正常人，在下肢被抬高時可能會有因為重心不穩(wěn)而導(dǎo)致摔倒等隱患。本課題所設(shè)計的輔助起立裝置不僅有坐板處的抬升機構(gòu)，在輪椅扶手處也設(shè)計了一個通過電動伸縮桿上下伸縮的原理來實現(xiàn)的一個抬升機構(gòu)。

由圖1可知，坐板處的抬升機構(gòu)為錐齒輪傳動與螺旋傳動的組合結(jié)構(gòu)，電動機帶動錐齒輪1進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運動，通過與錐齒輪2及錐齒輪3的嚙合，帶動錐齒輪4與錐齒輪5旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過錐齒輪4與錐齒輪6嚙合使螺旋桿A進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運動，同理，螺旋桿B進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運動，使抬板進(jìn)行直線往復(fù)運動，從而實現(xiàn)抬板的升降。由于單個抬升機構(gòu)作用面積不大，本文采用兩個升降機構(gòu)組成為一個抬升裝置，從而使坐板抬升時更為安全可靠。

由圖2可知，扶手處的抬升是通過電動伸縮桿的上下往復(fù)運動實現(xiàn)的，在人體想要起立時，通過將其手肘部分緩緩抬起，與下肢抬升產(chǎn)生聯(lián)動，使得老人起立不再那么困難。本文采用單邊四個電動伸縮桿實現(xiàn)抬升，使其更為安全。

四、結(jié)語

本文從我國人口老齡化加速這一問題出發(fā)，引出了我國孤寡老人的生活無人照料的問題，通過明確研究目標(biāo)設(shè)計出一種輔助起立機構(gòu)，通過此機構(gòu)可以使老人的起立不再那么困難，借助機械的力量來輔助起立，是未來科技發(fā)展的主要趨勢。

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（作者單位：浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院）