鄧佳慧 梅瑩瑩 夏婷婷 金曉慧 錢明凡 蔣心悅 衛(wèi)倩雯

摘要：近年來中國殘疾人士的數(shù)量每年逐漸增多，輔助性工具需求量日益上漲，如拐杖、代步車、助行器、輪椅等，根據(jù)市場(chǎng)數(shù)據(jù)顯示，其中選擇輪椅的消費(fèi)者更多，然而國內(nèi)市場(chǎng)上的輪椅專業(yè)化程度低，產(chǎn)品種類單一，靈活性較差，針對(duì)此類現(xiàn)象，在這里介紹一種智能輪椅的構(gòu)思設(shè)計(jì)，在普通輪椅的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新提升，設(shè)計(jì)輪椅爬樓梯功能，使輪椅作為代步工具能幫助他們提高在城市中的行動(dòng)自由度及減輕社會(huì)負(fù)擔(dān)。

關(guān)鍵詞：功能輪椅;升降;履帶

中圖分類號(hào)：TP31? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）10-0233-02

1 引言

隨著我國人口的增加，除了老齡化問題越來越嚴(yán)重，相應(yīng)的也帶了其他方面的問題，隨著現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展，車禍等其他意外事故的發(fā)生，肢體殘疾人數(shù)量的逐漸增加，人們急需一種可幫助行動(dòng)的輔助性工具。從而多功能輪椅成為他們的首選，因?yàn)椴僮骱?jiǎn)單，功能性強(qiáng)，應(yīng)用方面廣，越來越被人們認(rèn)可需要。多功能輪椅的未來市場(chǎng)可期，每年中國因?yàn)樯』蛘咭馔庖蛩囟鴮?dǎo)致行動(dòng)不便的人不計(jì)其數(shù)。此時(shí)多功能輪椅就被迫切需要了，它們的功能派上了用場(chǎng)，多功能輪椅是對(duì)傳統(tǒng)的輪椅進(jìn)行了改進(jìn)，應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，使其具有運(yùn)行方便、安全，以及超長(zhǎng)待機(jī)的特點(diǎn)。它能夠幫助老年人和殘障人士方便生活，一方面也可以提升自尊心，另一方面也可以減輕社會(huì)負(fù)擔(dān)。我們?cè)O(shè)計(jì)多功能輪椅，具有自動(dòng)升降、爬樓梯、服務(wù)方便等功能，是因?yàn)槟壳皣鴥?nèi)輪椅市場(chǎng)空缺，而且這一款輪椅服務(wù)于大眾且有能被大眾所接受的價(jià)格。目前，多功能輪椅的市場(chǎng)還是非?？善诘?。

2 正文

隨著現(xiàn)代化的高速發(fā)展，除了給我們帶來了快捷的生活方式，同樣也帶來了不可預(yù)知的意外，由此而產(chǎn)生的殘障人士不斷增加。我們通過調(diào)查數(shù)據(jù)可知，國內(nèi)外多功能輪椅的市場(chǎng)非常廣闊，發(fā)展前景非?？捎^。一、我國有龐大的消費(fèi)市場(chǎng)，廣闊的消費(fèi)途徑以及巨大的物資需求。二、根據(jù)殘疾人調(diào)查數(shù)據(jù)顯示中國有八千多萬的殘疾人且中國老年人偏多且日益增加，數(shù)據(jù)截止2005年年中，全國共有各類殘疾人總數(shù)約達(dá)八千多萬人，高達(dá)人口總數(shù)的比例為6.5%，其中肢體殘疾類高占總殘疾人口的比例為30%，殘疾人數(shù)共二千四百多萬。截至2005年底，中國超過六十周歲的老年人口占1.44億，占總?cè)丝诘慕种?。我國現(xiàn)有60周歲以上老年人口數(shù)以3%的年速度增長(zhǎng)，高于60周歲人口中，大部分老年人在工作和生活、在疾病治療和康復(fù)階段以及未來的日常中，輪椅的力量不可忽視。這對(duì)于家庭生活、社會(huì)壓力與國家經(jīng)濟(jì)都產(chǎn)生不利影響。三、受利益的驅(qū)使以及新靈感的啟發(fā)，很多企業(yè)開始關(guān)注多功能輪椅的研發(fā)和生產(chǎn)。四、國內(nèi)輪椅市場(chǎng)的空缺，設(shè)計(jì)出來能夠生產(chǎn)，銷售并服務(wù)于大眾的很少。我們結(jié)合所查資料所知，未來輪椅的設(shè)計(jì)可以分為如下幾點(diǎn)。

（1）作為代步工具，首先是質(zhì)量較小，多功能輪椅的能源系統(tǒng)一般采用的是機(jī)載電源，也可根據(jù)自身對(duì)續(xù)航以及充電頻率的期望來選擇電池，以延長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間。電池容量大，充電頻率越低，越不容易出現(xiàn)虧電情況，虧電狀態(tài)易加快蓄電池的損耗，減少使用壽命。更重要的是，減輕重量也可相應(yīng)的提高上下樓梯時(shí)的靈敏度，減小操作難度。（2）多功能輪椅的市場(chǎng)對(duì)象是老年人以及殘障人士，因此輪椅的設(shè)計(jì)應(yīng)從細(xì)微處出發(fā)，增加稍后減震設(shè)計(jì)，靈感來源于汽車減震系統(tǒng)，減少顛簸，靠背小角度傾斜，可向后調(diào)整，平地推行時(shí)坐感更加舒適?？紤]到安全舒適、性能穩(wěn)定，爬樓梯過程中應(yīng)保證重心基本平衡，安全保證措施能夠及時(shí)響應(yīng)。與市面上其他剎車系統(tǒng)相比，該款輪椅即使坡上緊急停車也能穩(wěn)固不倒溜，不下滑剎車系統(tǒng) ，后置剎車和停駐剎車，多重防護(hù)，駐坡剎車，設(shè)有后置防傾輪防止后翻車，增加安全帶防止剎車前傾。（3）多功能輪椅在設(shè)計(jì)上應(yīng)最大限度地體現(xiàn)人性化需求，建立良好的人機(jī)交互系統(tǒng)，讓殘障人士使用時(shí)能夠擁有最佳的體驗(yàn)效果，使輪椅的各方面的設(shè)計(jì)在使用時(shí)能夠充分滿足日常需求。（4）多功能輪椅投入市場(chǎng)能被大眾所選擇的一個(gè)重要原因是價(jià)格，多功能輪椅要實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，必須采取模塊化的理念，這樣使用者不僅可以自主定制輪椅，而且也可以在某種程度上降低生產(chǎn)成本，縮短創(chuàng)研周期，提升產(chǎn)品的性價(jià)比，更有利于本輪椅開拓市場(chǎng)，在獲得社會(huì)效益的同時(shí)取得顯著經(jīng)濟(jì)效益。只有考慮到了以上的四個(gè)方面，我們所研發(fā)的多功能輪椅，才能真的應(yīng)用于生活，造福于殘障人士及其需要使用輪椅的人。

本發(fā)明提供的自動(dòng)爬樓梯裝置，包括縱向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、橫向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)裝置和固定裝置;所述縱向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)沿縱向升降到預(yù)設(shè)高度;所述橫向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，與所述縱向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)連接，并實(shí)現(xiàn)沿橫向移動(dòng)到預(yù)設(shè)距離;所述驅(qū)動(dòng)裝置，設(shè)置于所述縱向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的底部和所述橫向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的兩側(cè)，為所述縱向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和橫向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)提供運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，所述固定裝置，用于固定所述橫向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、縱向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)裝置，在所述驅(qū)動(dòng)裝置的作用下使得橫向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)橫向運(yùn)動(dòng)以及使得縱向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)縱向運(yùn)動(dòng)。進(jìn)一步，所述縱向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括底部框架和設(shè)置底部框架上的多個(gè)縱向伸縮衍架，所述縱向伸縮衍架之間通過剪式結(jié)構(gòu)連接;所述剪式結(jié)構(gòu)包括多個(gè)鉸接的縱向伸縮臂，用于進(jìn)行豎直方向上的升降。進(jìn)一步，所述橫向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括多個(gè)橫向剪式結(jié)構(gòu)，每個(gè)所述橫向剪式結(jié)構(gòu)包括多個(gè)橫向長(zhǎng)臂和橫向短臂，所述橫向長(zhǎng)臂通過中間銷與固定裝置連接，再與所述橫向短臂連接，所述橫向短臂另一端固定在固定裝置上，與對(duì)應(yīng)的縱向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)連接。所述驅(qū)動(dòng)裝置包括履帶裝置和推桿裝置;所述履帶裝置與縱向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)連接，用于為所述縱向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力;所述推桿裝置包括橫向推桿和縱向推桿，所述縱向推桿通過旋轉(zhuǎn)固定軸及縱向推桿固定塊與縱向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)連接，所述縱向推桿頂部通過縱向推桿頂部固定架與縱向伸縮臂連接，所述橫向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和縱向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)在所述橫向推桿和縱向推桿的推力下進(jìn)行伸縮。所述固定裝置包括承力滑軌、l板、固定塊、頂部固定板;所述承力滑軌與所述縱向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)連接，用于限制橫向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方向，所述l板包括內(nèi)側(cè)l板和外側(cè)l板，所述內(nèi)側(cè)1板設(shè)置于中間的縱向伸縮衍架上，用于固定待用設(shè)備，所述外側(cè)l板設(shè)置在兩側(cè)的伸縮衍架上，用于與外滑軌連接;所述頂部固定板設(shè)置于縱向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)上部，所述頂部固定板設(shè)置有u形凹槽，所述u形凹槽與設(shè)置有u形滑槽的鋼管連接;所述頂部固定板的u形凹槽通過固定孔與橫向推桿連接，所述頂部固定板內(nèi)所固定的橫向推桿與所述橫向剪式結(jié)構(gòu)通過固定塊連接，所述縱向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的底部框架設(shè)置有旋轉(zhuǎn)固定軸，所述旋轉(zhuǎn)固定軸設(shè)置于旋轉(zhuǎn)固定推桿支座上，用于固定縱向推桿。

本課題研究的多功能輪椅主要是設(shè)計(jì)一款幫助老年人和大部分殘障人士自行外出并且安全可靠的多功能輪椅。我們希望在普通輪椅上進(jìn)行創(chuàng)新改造，輪椅設(shè)計(jì)的主要功能為爬樓梯功能。我們?cè)趥鹘y(tǒng)輪椅的輪子上添加履帶，這種履帶機(jī)爬階梯式多功能輪椅車，包括上車架和下車架，上車架和下車架通過旋轉(zhuǎn)軸連接，上車架的扶手上設(shè)有控制單元盒，控制運(yùn)行效果。其中，根據(jù)近幾年的發(fā)展，履帶型爬樓梯輪椅的技術(shù)比較成熟了，因?yàn)樗膫鲃?dòng)效率比較高，行走重心波動(dòng)很小，而且運(yùn)動(dòng)非常平穩(wěn)。這些優(yōu)點(diǎn)被人喜歡，但是它的靈活度較低，難以應(yīng)付多種樓梯設(shè)計(jì)。所以這就引起了我們的思考，是不是可以對(duì)其改進(jìn)再使用呢？所以我們想到增加星型輪式爬樓梯輪椅的上下樓梯平穩(wěn)性，這就應(yīng)該是將來爬樓輪椅的主要趨勢(shì)。隨著當(dāng)前電動(dòng)車的普及，將來輪椅也更多的是采用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)，不需要旁人的幫助，操作者自己就可以輕松掌握一系列功能，從而可以方便自己的生活?，F(xiàn)在的生活越來越高科技化，我們的家電、汽車、手機(jī)等等都逐漸升級(jí)，越來越智能化，可見輪椅也一定是朝著這方面發(fā)展，它將會(huì)在殘障人士及年老人群發(fā)揮積極作用，成為他們生活中的幫手，而不僅僅是一種用途有限的代步工具。

3 結(jié)論

多功能輪椅的設(shè)計(jì)研究涉及到許多相關(guān)以及其他領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)。并且國內(nèi)外目前也開始關(guān)注多功能輪椅的研究與開發(fā)，就目前預(yù)測(cè)多功能輪椅的發(fā)展前景非常可觀，并且市場(chǎng)也是較大的。我們?cè)O(shè)計(jì)的是一款簡(jiǎn)單也很容易操作、智能但不繁瑣也真正能投入市場(chǎng)的輪椅，因?yàn)獒槍?duì)國內(nèi)人口逐漸老齡化的國情，我們目的是在創(chuàng)造一個(gè)履帶式的多功能輪椅，讓行動(dòng)不便的人可以擁有一個(gè)較之前更為方便快捷的生活方式，無論國內(nèi)外，目前多功能輪椅的設(shè)計(jì)使用熱度一直不減，國內(nèi)外都有很多這方面的研究：比如偉大的物理學(xué)家霍金的多功能輪椅，霍金的智能輪椅上具有許多智能系統(tǒng)，像鷹眼系統(tǒng)、紅外線識(shí)別系統(tǒng)、腦電波感應(yīng)系統(tǒng)……其中，智能的鷹眼系統(tǒng)非常神奇，它可以看到輪椅四周一米的地方，并且可以分析數(shù)據(jù)、規(guī)劃路線。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在霍金的輪椅中已存有九萬多個(gè)視頻，一千多萬張圖片，但因?yàn)橹谱麟y度太大，價(jià)格太昂貴，從而無法真正投入市場(chǎng)。因?yàn)橛辛苏{(diào)查，所以我們?cè)O(shè)計(jì)的這一款是面向大眾的，價(jià)格適中，而且我們相信一旦我們打開了市場(chǎng)，自然就會(huì)出現(xiàn)更多更好用途更全面的多功能輪椅，那時(shí)多功能輪椅就不再是昂貴的代步車了，而是人人有能力消費(fèi)的平價(jià)品了，此時(shí)價(jià)格因素是多功能輪椅在市場(chǎng)上的有利競(jìng)爭(zhēng)力，并且多功能輪椅如果想要實(shí)現(xiàn)大量生產(chǎn)，必須要運(yùn)用模塊化的設(shè)計(jì)思想，這樣的話不但用戶可以隨意選擇自己想要的輪椅類型，而且，也可降低制造成本，減少設(shè)計(jì)時(shí)間，提高性價(jià)比。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，多功能輪椅的面貌也以多種方式出現(xiàn)，隨著現(xiàn)代人工智能科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，相信在不久的將來，多功能輪椅將真正進(jìn)入到老年人和殘障人士的生活中，大大提高他們的生活水平，使他們的出行更加方便快捷，樓梯和路障將不再是他們出行的障礙，幫助他們更好的融入社會(huì)當(dāng)中去。本文所描述的升降式座椅、上下樓梯等功能的一體化，使使用者的生活更加便捷并且對(duì)于提高使用者的生活質(zhì)量有著重大的作用。在對(duì)多功能輪椅進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)劃的時(shí)候，要考慮以下幾個(gè)因素：結(jié)構(gòu)是否安全，設(shè)計(jì)是否人性化，使用是否舒適，材料是否牢固，具體表現(xiàn)在滿足輪椅功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的同時(shí)讓輪椅的使用對(duì)象可以毫無顧慮的在心理上接受它，并且要注意合理的選擇輪椅制造的材料，提高輪椅的安全性保障，增加可使用時(shí)長(zhǎng)，保證其高質(zhì)量，從而來提升多功能輪椅的性價(jià)比，使更多人可以接受它。

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