莫澤明 徐茂能

（武漢東湖學(xué)院，湖北 武漢 430212）

一、研究背景

伴隨著我國(guó)的老齡化趨勢(shì)，老年人口規(guī)模不斷擴(kuò)大、增長(zhǎng)速度持續(xù)加快，高齡和失能老人數(shù)量增長(zhǎng)迅猛，但相應(yīng)的助老器械設(shè)施老舊落后，功能單一甚至缺失，對(duì)于身體機(jī)能下降、行動(dòng)不便的老人來(lái)說(shuō)，日常起居生活無(wú)疑成為一大困難。

老年人在日常生活中會(huì)遇到諸多麻煩，特別是隨著年齡增加，身體機(jī)能下降更加使得生活不便。由于下肢肌力和腰部力量不足，部分老年人無(wú)法像正常人一樣輕松的站立、坐下和躺下，日常的走動(dòng)也顯得十分吃力，因此他們?nèi)粘Ｉ钚枰蕾?lài)助老機(jī)械來(lái)提高生活自理能力。

二、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

針對(duì)老年人生活過(guò)程中會(huì)遇到的問(wèn)題并結(jié)合生活環(huán)境復(fù)雜、空間狹窄的特點(diǎn)，充分利用慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型的特點(diǎn)進(jìn)行創(chuàng)新組合，裝置將多種功能集合于一體，在不改變外部建筑設(shè)施的條件下進(jìn)行設(shè)計(jì)。

在對(duì)老年人最常見(jiàn)的幾種需要輔助的動(dòng)作進(jìn)行分析后，設(shè)計(jì)了“多功能起臥輔助裝置”。該裝置能輔助老年人實(shí)現(xiàn)日?！捌稹薄白薄芭P”“行”的需求，裝置集輔助起臥、輔助坐臥、輔助坐起和輔助移動(dòng)等多功能于一身。裝置主體由可轉(zhuǎn)動(dòng)的“背板”“腿板”，固定的“座板”及可翻折的“踏板”四塊主體板組成，主體骨架下對(duì)稱(chēng)安裝有六個(gè)移動(dòng)輪。圖1為裝置“躺姿”，裝置初始狀態(tài)四塊主體板在同一水平面為“床”，提供老年人的日常休息；圖2為裝置“坐姿”，通過(guò)裝置四塊主體板的變形，折疊成為“椅子”，輔助老年人從躺姿到坐姿，并提供座椅功能；圖3為裝置“站姿”，裝置再次變形，三塊主體板逐漸水平并翻轉(zhuǎn)，配合“踏板”可實(shí)現(xiàn)輔助老年人從坐姿到站姿的功能。各功能之間可插序運(yùn)行，可逆向運(yùn)行，能根據(jù)實(shí)際使用需求選擇運(yùn)行各個(gè)輔助功能。

（一）輔助坐臥機(jī)構(gòu)

圖4為輔助坐臥機(jī)構(gòu)，主要由連桿、絲桿滑塊、導(dǎo)向光軸、鉸鏈和驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成。主動(dòng)裝置安裝在座板下，座板兩端通過(guò)鉸鏈分別與背板和腿板連接，其背板翻轉(zhuǎn)角度為0°-70°，腿板翻轉(zhuǎn)角度為0°-90°。當(dāng)老年人想從臥姿轉(zhuǎn)為坐姿時(shí)，使用者臀部貼緊座板，背部枕靠背板，腿部搭靠腿板，腳部放至踏板上。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)傳動(dòng)鏈條帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使絲桿滑塊沿著導(dǎo)向光軸向后移動(dòng)，兩組對(duì)稱(chēng)安裝的連桿一端與絲桿滑塊通過(guò)銷(xiāo)軸連接一同運(yùn)動(dòng)，另一端分別通過(guò)銷(xiāo)軸連接背板和腿板，使其為可動(dòng)連接。連桿在滑塊的向后運(yùn)行下分別將背板向上推，將腿板向后拉。圖5為腳踏機(jī)構(gòu)，在背板和腿板動(dòng)作的同時(shí)，采用平行連桿連接在腿板同一水平面的踏板在氣缸頂升作用下，能從與腿板水平位置翻折至垂直位置，為老年人在姿態(tài)變化的過(guò)程中提供腳踩踏用力的平臺(tái)。當(dāng)?shù)竭_(dá)合適角度位置即可按動(dòng)控制開(kāi)關(guān)停止動(dòng)作，整個(gè)過(guò)程使裝置由“床”變成“椅子”形態(tài)，輔助老年人由臥姿轉(zhuǎn)換為坐姿。當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)構(gòu)逆向運(yùn)作，則為對(duì)老年人從坐姿到臥姿的輔助。

（二）輔助起臥機(jī)構(gòu)

圖6為輔助起臥機(jī)構(gòu)，主要由蝸輪、蝸桿、鉸鏈和驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成。主動(dòng)裝置安裝在座板下，在電機(jī)帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)的蝸桿對(duì)稱(chēng)分布安裝在座板下方兩側(cè)，鎖死的蝸輪與蝸桿嚙合固定在座板下的主體骨架上，骨架與座板之間通過(guò)銷(xiāo)軸可動(dòng)連接。當(dāng)老年人想從臥姿轉(zhuǎn)為站姿時(shí)，身體平躺貼靠由四塊主體板組成的平臺(tái)，腳部放至踏板上。首先，采用平行連桿連接在腿板一端的踏板在氣缸頂升下，先由水平翻折至垂直，為老年人在姿態(tài)變化的過(guò)程中提供腳踩踏用力的平臺(tái)。而后，電機(jī)使蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，由于蝸輪被鎖定，使得由主體板構(gòu)成的平臺(tái)會(huì)沿著蝸輪軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，平臺(tái)可由0°翻轉(zhuǎn)至70°，當(dāng)?shù)竭_(dá)合適角度位置即可按動(dòng)控制開(kāi)關(guān)停止動(dòng)作，完成輔助老年人由臥姿轉(zhuǎn)換為站姿。當(dāng)機(jī)構(gòu)逆向運(yùn)作時(shí)，則為對(duì)老年人從站姿到臥姿的輔助。

（三）輔助坐起機(jī)構(gòu)

輔助坐起機(jī)構(gòu)由輔助坐臥機(jī)構(gòu)和輔助起臥機(jī)構(gòu)組成。對(duì)老年人從坐姿到站姿的輔助，由輔助坐臥機(jī)構(gòu)和輔助起臥機(jī)構(gòu)相配合實(shí)現(xiàn)。當(dāng)老年人想從坐姿轉(zhuǎn)為站姿時(shí)，輔助坐臥機(jī)構(gòu)先運(yùn)行，使背板和腿板翻轉(zhuǎn)與座板逐漸成同一水平。同時(shí)，輔助起臥機(jī)構(gòu)運(yùn)行，將背板、腿板和座板形成的平臺(tái)整體翻轉(zhuǎn)豎立，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)老年人從坐姿到站姿的輔助。期間踏板與腿板始終保持垂直提供踩踏平臺(tái)。當(dāng)機(jī)構(gòu)逆向運(yùn)作時(shí)，則為對(duì)老年人從站姿到坐姿的輔助。

（四）輔助移動(dòng)機(jī)構(gòu)

圖7為輔助移動(dòng)機(jī)構(gòu)，主要由移動(dòng)輪、齒輪和電機(jī)組成。機(jī)構(gòu)成對(duì)稱(chēng)安裝在主體骨架下方，支撐起主體機(jī)構(gòu)，單側(cè)為三個(gè)移動(dòng)輪、四個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)及四套減速齒輪組成。為達(dá)到更大的扭矩驅(qū)動(dòng)裝置，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和兩套減速比為1:2的減速齒輪為一組，分別驅(qū)動(dòng)前兩個(gè)移動(dòng)輪，最后一個(gè)移動(dòng)輪無(wú)動(dòng)力起承重作用。移動(dòng)機(jī)構(gòu)為固定安裝，無(wú)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，采用滑移式轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)裝置前進(jìn)或后退依靠?jī)蓚?cè)移動(dòng)輪同時(shí)同向順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)改變驅(qū)動(dòng)電機(jī)個(gè)數(shù)，從而改變兩側(cè)移動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)扭矩，即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向半徑最小可到零。

三、結(jié)論

本文根據(jù)老年人獨(dú)自居家生活中一些需要輔助的動(dòng)作，利用“慧魚(yú)”模型創(chuàng)新設(shè)計(jì)了“多功能起臥輔助裝置”。該裝置巧妙利用一組推拉連桿使得裝置“折疊”實(shí)現(xiàn)輔助坐起功能，利用固定蝸輪配合蝸桿使得裝置“翻轉(zhuǎn)”實(shí)現(xiàn)輔助站起功能。本裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種助老功能的集合，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，功能豐富，還設(shè)置了扶手和護(hù)欄保證裝置運(yùn)作時(shí)的安全性，能有效地為老年人在日常起居中提供多項(xiàng)輔助功能。同時(shí)還可為其他老年輔助設(shè)備提供借鑒方案。