(吉林化工學(xué)院 吉林 吉林 132022)

一、背景

世界人口發(fā)展的趨勢(shì)是人口老齡化，人口老齡化已逐漸成為一個(gè)社會(huì)化的問(wèn)題。我國(guó)許多城市已進(jìn)入人口老齡化社會(huì)。在老齡化人口中，他們一個(gè)很大的障礙就是戶外出行的能力減弱，更甚者可能無(wú)法行走。而且他們中大部分自理能力差,需要家人及醫(yī)護(hù)人員的長(zhǎng)期照顧，對(duì)家庭、社區(qū)、政府造成很大負(fù)擔(dān)。

目前市場(chǎng)上的輪椅存在兩大主要問(wèn)題：一是國(guó)內(nèi)輪椅發(fā)展緩慢，很多國(guó)內(nèi)廠商對(duì)殘疾人的關(guān)注度不高,大部分輪椅都是從國(guó)外進(jìn)口的電動(dòng)輪椅價(jià)格昂貴，不是一般的殘疾者可以承受的。二是手動(dòng)輪椅設(shè)計(jì)大同小異，很多針對(duì)肢體殘疾者的輪椅都是一樣的，只是作為一個(gè)代步工具，對(duì)殘疾人的身體康復(fù)沒(méi)有起到很大的作用。多功能康復(fù)輪椅正是基于解決此類問(wèn)題而被加以研究。

二、項(xiàng)目簡(jiǎn)介

多功能康復(fù)輪椅結(jié)合多種機(jī)械結(jié)構(gòu)于一體，包括往復(fù)踏板、類太極輪轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)盤、折疊遮陽(yáng)罩等，這些機(jī)械結(jié)構(gòu)可以輔助病人做一些簡(jiǎn)單康復(fù)運(yùn)動(dòng),本方案中的康復(fù)輪椅以解決現(xiàn)有技術(shù)中普通型輪椅不能活動(dòng)下肢的問(wèn)題，外加鍛煉上肢的功能。輪椅包括機(jī)架，椅座兩側(cè)設(shè)有后輪，減震彈簧前叉中部用橫架與椅架相連，前叉上端與轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)盤連接，下端與前輪輪軸連接。通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)鏈條實(shí)現(xiàn)前輪的驅(qū)動(dòng)，前輪轉(zhuǎn)軸兩側(cè)裝有腳踏板，通過(guò)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)腳踏板做類似于走路的往返運(yùn)動(dòng)，幫助病人活動(dòng)腳踏板上的下肢。腳踏板采用雙頭螺桿結(jié)構(gòu)調(diào)整擺動(dòng)幅度以適應(yīng)病人需求。轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)盤借鑒于健身太極輪盤原理，增強(qiáng)肩、肘、腕等關(guān)節(jié)部位的活動(dòng)能力。通過(guò)簡(jiǎn)單的操作調(diào)節(jié)控制器可實(shí)現(xiàn)輪椅的速度調(diào)節(jié)，而且可以切換鍛煉模式和正常代步模式。

三、項(xiàng)目特色

多功能康復(fù)輪椅的特色主要體現(xiàn)康復(fù)訓(xùn)練的功能，集康復(fù)訓(xùn)練和代步功能于一體，滿足不同類型用戶的需求設(shè)計(jì)出的多功能康復(fù)可針對(duì)下肢及上肢通過(guò)不同模式進(jìn)行特定的康復(fù)訓(xùn)練并同時(shí)滿足代步功能。

創(chuàng)新之處主要是對(duì)比傳統(tǒng)普通輪椅和現(xiàn)代化智能輪椅而言：①省力且便捷。電機(jī)驅(qū)動(dòng)替代傳統(tǒng)輪椅手搖驅(qū)動(dòng)比傳統(tǒng)輪椅節(jié)省力量；因?yàn)榇溯喴问窃趥鹘y(tǒng)輪椅的基礎(chǔ)上改進(jìn)，多種功能實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合，機(jī)械結(jié)構(gòu)達(dá)到占空最小，效率最高的特點(diǎn)，相比現(xiàn)代化智能輪椅更輕巧便捷。②性價(jià)比高?，F(xiàn)代化智能輪椅的價(jià)格昂貴，普通人群無(wú)法承擔(dān)而傳統(tǒng)輪椅無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)代步功能，所以既結(jié)合智能輪椅的自動(dòng)化又結(jié)合傳統(tǒng)輪椅的簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)，使得此輪椅的性價(jià)比更高。③易操作。僅通過(guò)幾個(gè)按鍵即可切換為不同模式并不是完全的智能化使得控制系統(tǒng)趨于簡(jiǎn)單，更易實(shí)現(xiàn)傻瓜式的操作。④安全可靠。在簡(jiǎn)易輕巧的基礎(chǔ)上能更好的保證輪椅的安全性和可靠性。并將車速限定在安全范圍內(nèi)并設(shè)置剎車裝置。⑤舒適度高：考慮到用戶的實(shí)際需求。通過(guò)大量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、不斷改進(jìn)，使產(chǎn)品達(dá)到最大舒適度以及最好的康復(fù)效果。

四、關(guān)鍵技術(shù)

往復(fù)踏板：往復(fù)踏板利用軸承及鏈條來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬人正常走路時(shí)腿部及下肢人體結(jié)構(gòu)的習(xí)慣，再加以動(dòng)力系統(tǒng)的輔助，運(yùn)用仿生學(xué)使病人能在下肢不方便運(yùn)動(dòng)時(shí)，在輪椅上實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的康復(fù)訓(xùn)練。它可以確保肌肉和構(gòu)成關(guān)節(jié)的軟組織的柔韌性，維持關(guān)節(jié)正常的活動(dòng)范圍，防止因關(guān)節(jié)長(zhǎng)期制動(dòng)而出現(xiàn)攣縮。對(duì)于運(yùn)動(dòng)功能障礙的患者通過(guò)被動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)誘發(fā)正常的運(yùn)動(dòng)感覺、強(qiáng)化肌力、提高協(xié)調(diào)性、改善肢體的運(yùn)動(dòng)功能。

類太極輪轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)盤：多功能康復(fù)從太極圖中得到靈感，假古人智慧與現(xiàn)代機(jī)械相結(jié)合，利用軸承制成圓盤，在病人不需要時(shí)可以折疊到輪椅后面以節(jié)省空間

技術(shù)路線：該產(chǎn)品在傳統(tǒng)輪椅上做出整體外型改造，并在其附加功能上做出多方面修改。第一、傳統(tǒng)輪椅移動(dòng)需要靠外力才能完成移動(dòng)，而該產(chǎn)品通過(guò)在車架底部安裝可充電鋰電池，從而為為輪椅提供動(dòng)力，車把上安裝有搖桿可控制輪椅的自由移動(dòng)；第二、輪椅下半部分安裝有單車腳蹬，腳蹬上配備有移動(dòng)搖桿，使用者可根據(jù)需求選擇最合適的位置。輪椅上部分安裝有左右手動(dòng)搖盤，利用軸架技術(shù)將支撐桿與搖盤相連接，從而起到轉(zhuǎn)動(dòng)的作用。

五、運(yùn)動(dòng)機(jī)理

該產(chǎn)品安裝有蓄電池，電動(dòng)機(jī)。蓄電池通過(guò)線路分別將車輪和搖桿相連接，根據(jù)其工作原理：蓄電池-電流-電力調(diào)節(jié)器-電動(dòng)機(jī)-動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)提供輪椅移動(dòng)的動(dòng)力。根據(jù)電動(dòng)機(jī)原理電生磁，將金屬導(dǎo)線通過(guò)電流，在導(dǎo)線周圍的空間將產(chǎn)生圓形磁場(chǎng)，產(chǎn)生實(shí)物的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，利用通電線圈產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)并作用于轉(zhuǎn)子形成磁電動(dòng)力旋轉(zhuǎn)扭矩，達(dá)到帶動(dòng)搖盤和單車腳蹬的轉(zhuǎn)動(dòng)。利用蓄電池和電動(dòng)機(jī)分別發(fā)揮和保持輪椅的能動(dòng)性和零件的轉(zhuǎn)動(dòng)性，使輪椅做到持續(xù)且有效的進(jìn)行下去。

可動(dòng)靠背原理及分析：可動(dòng)靠背底部安裝有液壓千斤頂，使用者可根據(jù)具體需求操作遙控桿調(diào)整靠背的傾斜程度，根據(jù)不同時(shí)間段的需求找到最合適舒服的位置。液壓升降機(jī)油泵把液壓油輸送到集成插裝閥塊，通過(guò)各個(gè)單向閥和溢流閥把液壓油分配到油缸的上腔或者下腔，使油缸進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，使用者可操作遙控桿自由控制液壓機(jī)升降，從而起到任意調(diào)整靠背傾斜程度的作用。此靠背的安裝可以為使用者提供更為方便快捷的放松身體，緩解疲勞，更好的起到康復(fù)身體的作用。

康復(fù)功能：①多功能康復(fù)輪椅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

針對(duì)腿部活動(dòng)有障礙的醫(yī)院患者：通過(guò)腳踏板的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)腳部運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)腿部的恢復(fù)訓(xùn)練。對(duì)于長(zhǎng)期躺在病床上而感到身體不適的醫(yī)院患者(腿部功能健全)：可以通過(guò)腳踏踏板來(lái)活動(dòng)腿部肌肉以減輕不適。若還在打吊針，輪椅上有專門懸掛輸液瓶的支架，讓病人能在輸液的狀態(tài)下，放松身體同時(shí)可以移動(dòng)到自己想去的地方，通過(guò)改變位置，放松心情。

針對(duì)上肢活動(dòng)有障礙的醫(yī)院患者：通過(guò)按鈕，可設(shè)定鍛煉模式。胳膊因?yàn)榉较虮P的轉(zhuǎn)動(dòng)而隨著轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到鍛煉的目的，同時(shí)此模式也可用于長(zhǎng)期躺在病床上的醫(yī)院患者配合踏板運(yùn)動(dòng)達(dá)到鍛煉全身的目的。

結(jié)語(yǔ)

以新的技術(shù)，好的理念去打造一個(gè)全新理念的輪椅，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，我們一直在努力，我們的目標(biāo)是制造出成型的多功能康復(fù)輪椅，同時(shí)不斷改進(jìn)作品的實(shí)用性能，為最終的市場(chǎng)化產(chǎn)品研制奠定基礎(chǔ)，接下來(lái)我們?cè)诹慵倪x擇及加工、各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的聯(lián)動(dòng)協(xié)調(diào)、控制系統(tǒng)準(zhǔn)確性可靠性的實(shí)現(xiàn)等多方面繼續(xù)努力的。