胡義華，諶炎輝，張樹林

（1.廣西工學(xué)院 鹿山學(xué)院，柳州 545616；2.廣西工學(xué)院 機(jī)械工程系，柳州 545006）

0 引言

殘疾人士由于身體上的缺陷，存在著各種各樣的不便和苦惱，很多殘疾人士都選擇了輪椅作為工具出行，但是現(xiàn)在市面上的輪椅雖然給殘疾人士帶來了很大程度的方便，但是很多現(xiàn)實(shí)生活的實(shí)際問題也同樣的擺在了他們的面前，例如不能自如的上下樓梯，不能起身拿高處的物品，需要助手的輔助才能坐上輪椅等等。到目前為止，依然沒有一個(gè)更好的、更人性化的、更多功能、更方便簡(jiǎn)捷的自助式輪椅面世，針對(duì)殘疾人士所碰到的以上生活的各種各樣的現(xiàn)實(shí)困難，設(shè)計(jì)一種新型的多功能自助輪椅。

1 多功能自助輪椅的結(jié)構(gòu)及其功能

多功能自助輪椅主要由座椅機(jī)構(gòu)部分、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)部分、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)部分、座椅升降機(jī)構(gòu)部分、控制機(jī)構(gòu)部分、滾輪機(jī)構(gòu)部分和遙控器組成，如圖1所示。其中座椅機(jī)構(gòu)部分包括輪椅底座、輪椅靠背、輪椅扶手等；轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括前輪、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向電機(jī)、轉(zhuǎn)向齒輪、電器控制系統(tǒng)等；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)部分包括后輪、驅(qū)動(dòng)軸、動(dòng)力轉(zhuǎn)換軸、動(dòng)力轉(zhuǎn)換齒輪、皮帶輪、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電器控制系統(tǒng)等；座椅升降機(jī)構(gòu)部分包括液壓油缸、液壓控制元器件、液壓控制電路等部分；控制機(jī)構(gòu)部分由各種電氣元?dú)饧涂刂凭€路組成；滾輪機(jī)構(gòu)部分由滾輪、滾輪支撐軸、滾輪支撐座組成；遙控器為多功能自助輪椅的遠(yuǎn)程控制設(shè)備。

圖1 多功能自助輪椅結(jié)構(gòu)功能圖

座椅機(jī)構(gòu)部分實(shí)現(xiàn)對(duì)人體的支撐功能，人可以通過操縱控制機(jī)構(gòu)的搖桿和按鈕或遙控器控制轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)部分實(shí)現(xiàn)自助輪椅的靈活轉(zhuǎn)向，以此來實(shí)現(xiàn)輪椅的轉(zhuǎn)向功能，同時(shí)還可以通過操縱控制機(jī)構(gòu)的搖桿和按鈕或遙控控制驅(qū)動(dòng)部分的自動(dòng)前進(jìn)和后退，并可以進(jìn)行平地驅(qū)動(dòng)模式和上下樓梯模式的相互轉(zhuǎn)換，以實(shí)現(xiàn)自助輪椅的自動(dòng)化功能；此外人還可以通過控制機(jī)構(gòu)或遙控器的按鈕控制輪椅的自動(dòng)升降功能，以實(shí)現(xiàn)人體的自動(dòng)升降，從而極大的方便了殘疾人士的活動(dòng)范圍。

多功能自助輪椅的電源通過固定在輪椅上的可充電式便攜蓄電池來提供，同時(shí)還配備有液壓控制系統(tǒng)。

2 座椅機(jī)構(gòu)及其功能

圖2 座椅機(jī)構(gòu)及其功能圖

圖3 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)及其功能圖

多功能自助輪椅的座椅機(jī)構(gòu)部分主要由座椅支撐部位、座椅護(hù)手部位和座椅靠背部位組成，如圖2所示。座椅的支撐部位不僅起到對(duì)輪椅使用者的支撐和保護(hù)作用，同時(shí)它還是整個(gè)多功能自助輪椅的基體，其他的各個(gè)功能部件都通過相應(yīng)的緊固件聯(lián)接在該基體上，并最終實(shí)現(xiàn)該自助輪椅的各項(xiàng)功能；座椅護(hù)手部位安裝在座椅支撐部位上，主要是為使用者提供更好的安全和保護(hù)作用；座椅靠背部位也安裝在座椅支撐部位上，該部件可通過相應(yīng)的機(jī)構(gòu)調(diào)整其與座椅支撐部件的角度，以滿足使用者對(duì)各種坐姿與體位的要求，例如使用者可以選擇將座椅靠背部件與座椅支撐部件的夾角調(diào)節(jié)成95度，以便坐立使用該自助輪椅，也可以將座椅靠背部件與座椅支撐部件的夾角調(diào)節(jié)成180度，以便使用者以臥姿使用該自助輪椅等等。

3 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)及其功能

轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)部分主要由輪椅滾輪部件、轉(zhuǎn)向座部件、轉(zhuǎn)向齒輪箱部件、滾輪支撐軸部件、轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)電機(jī)等組成，如圖3所示。首先控制單元通過對(duì)電機(jī)的控制驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向齒輪箱中的齒輪作正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并通過齒輪的換向輸出到轉(zhuǎn)向座，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向座的左右擺動(dòng)從而通過滾輪支撐軸驅(qū)動(dòng)輪椅滾輪進(jìn)行左右擺動(dòng)，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)整個(gè)部件安裝在輪椅支撐座的底板上，并實(shí)現(xiàn)多功能自助輪椅的轉(zhuǎn)向功能。該部件屬于機(jī)械裝置和電器集成控制機(jī)構(gòu)，其使用的便捷性和技術(shù)含量都得到了更大的提高，也為使用者提高了更加人性化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

4 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及其功能

圖4 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及其功能圖

圖5 座椅升降機(jī)構(gòu)及其功能圖

驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是多功能自助輪椅的關(guān)鍵部件，正是該部件的設(shè)計(jì)和運(yùn)用才使得該產(chǎn)品不僅可以在平地上安全、方便的行進(jìn)，同時(shí)通過動(dòng)力的轉(zhuǎn)換，還可以實(shí)現(xiàn)輪椅的上下樓梯等特殊行進(jìn)。該功能部件主要由輪椅滾動(dòng)輪、驅(qū)動(dòng)軸I、驅(qū)動(dòng)軸II、動(dòng)力轉(zhuǎn)換部件、驅(qū)動(dòng)軸III、驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及若干齒輪和軸承組裝而成，如圖4所示。其運(yùn)動(dòng)的過程是：1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過驅(qū)動(dòng)軸III將動(dòng)力由動(dòng)力轉(zhuǎn)換部件傳給驅(qū)動(dòng)軸I，從而帶動(dòng)輪椅滾動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)輪椅的在平地上行進(jìn)；2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過驅(qū)動(dòng)軸III將動(dòng)力由動(dòng)力轉(zhuǎn)換部件傳給驅(qū)動(dòng)軸II，從而帶動(dòng)輪椅的滾動(dòng)輪沿支撐軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)輪椅上下樓梯的行進(jìn)。其結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵所在就是：1）動(dòng)力轉(zhuǎn)換部件可以通過一個(gè)電動(dòng)撥叉實(shí)現(xiàn)動(dòng)力不同傳動(dòng)方向，從而帶動(dòng)不同的運(yùn)動(dòng)部件以實(shí)現(xiàn)輪椅的不同行進(jìn)方式；2）輪椅滾動(dòng)輪的滾動(dòng)方式可以分為小輪單獨(dú)滾動(dòng)和三個(gè)滾輪沿支撐軸滾動(dòng)兩種滾動(dòng)方式。正是這兩個(gè)關(guān)鍵功能部件的運(yùn)用才真正實(shí)現(xiàn)了輪椅的多功能方式。

該部件屬于機(jī)械裝置和電器集成控制機(jī)構(gòu)，其使用的便捷性和技術(shù)含量都得到了更大的提高，也為使用者提高了更加人性化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

5 座椅升降機(jī)構(gòu)及其功能

座椅升降機(jī)構(gòu)主要由升降坐板、油缸固定板、升降油缸及其控制單元組成，如圖5所示。該機(jī)構(gòu)的主要功能即通過控制單元控制升降油缸的上下運(yùn)動(dòng)從而現(xiàn)實(shí)升降坐板的上下運(yùn)動(dòng)，并達(dá)到將輪椅使用者升高或降低身位的目的，更大程度的提高使用的方便性和其自動(dòng)化程度。

6 結(jié)束語

該新型多功能自助輪椅結(jié)合了自動(dòng)行走、上下樓梯，升降式座椅，遙控系統(tǒng)等多種使用而簡(jiǎn)便的功能，將極大的改善殘疾人士的生活質(zhì)量和提升他們的生活自信心。

[1] 張錫玉, 關(guān)天民, 等.一種腦性癱瘓患者專用輪椅的設(shè)計(jì)[J].中國(guó)臨床康復(fù), 2006, 41: 37-39.

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