一種輔助老人站立與行走的機械裝置

王明霞 楊磊 周玉龍 袁理思

摘 ? 要：近年來，老齡化程度持續(xù)加深，老年人口健康狀況不容樂觀，失能和半失能老年人口數(shù)量較大，隨著低生育狀況的持續(xù)、家庭規(guī)模的小型化，龐大的失能、半失能老年人口數(shù)意味著巨大的照護服務(wù)需求。同時智慧城市、智慧社會是目前社會發(fā)展的主旋律，而針對人口老齡化的健康養(yǎng)老問題，也已經(jīng)成為當前我國必須面對和解決的社會問題。

關(guān)鍵詞：助老 ?家用 ?機械裝置 ?站立軌跡

中圖分類號：TH789 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）04（c）-0103-03

隨著城市化、工業(yè)化以及人口老齡化的不斷發(fā)展，家庭結(jié)構(gòu)也受到了巨大的影響，使家庭老人病痛護理以及養(yǎng)老護理等方面所面臨的壓力不斷增加，因此家用助老機械產(chǎn)品正好順應(yīng)時代的發(fā)展以及養(yǎng)老需求而出現(xiàn)，可以使老年人的生活水平得到提高和保障。本文就一種家庭使用的助老機械產(chǎn)品進行分析與介紹。

1 ?國內(nèi)外助老機械發(fā)展概況

1.1 國外助老機械發(fā)展概況

國外的電動輪椅發(fā)展較為超前，在國內(nèi)市場售價也較高。在歐美和日本等發(fā)達國家，電動輪椅已逐漸代替了普通輪椅，其市場也進入穩(wěn)定發(fā)展期，臺灣工研院經(jīng)資中心2003年的調(diào)查資料顯示，日本2001年電動輪椅市場約為45萬臺，占其總?cè)丝跀?shù)的0.3%，而歐美國家的電動輪椅市場也與日本基本相當。歐美廠商品牌知名度較高，但因其人工成本高昂，因此售價偏高。近年來為了降低成本，歐美廠商大多委托日本、韓國以及臺灣進行代工生產(chǎn)，而臺灣的電動輪椅OEM產(chǎn)品發(fā)展很快，已經(jīng)占有歐美市場30%左右。

另外，國外肢體康復(fù)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)相較于國內(nèi)研究現(xiàn)狀更為健全。

國外電動護理床產(chǎn)業(yè)與技術(shù)已經(jīng)非常發(fā)達，已開發(fā)并生產(chǎn)出各種檔次和多種功能的智能護理床或病患護理機器人。

1.2 國內(nèi)助老機械發(fā)展概況

目前國內(nèi)的電動輪椅市場還處于早期開發(fā)階段，產(chǎn)品的價格較高，種類很多，既有價格較低的簡易電動輪椅產(chǎn)品，也有價格很高的高檔進口產(chǎn)品和進口組裝部件組裝產(chǎn)品。其中中檔電動輪椅銷量最高，但是，由于此類產(chǎn)品都采用了進口控制器，生產(chǎn)成本很高，因而產(chǎn)品價格居高不下，難以進一步擴大市場。

國內(nèi)護理床除了簡陋的固定式普通病床外，目前縣級以上醫(yī)院大多采用手動式護理床。該類型護理床姿態(tài)調(diào)節(jié)范圍有限，功能單一。早期多以蝸輪與蝸桿相配合，利用杠桿原理分別支撐并驅(qū)動多折疊床面板，實現(xiàn)臥床者體位的改變。近年來，傳統(tǒng)手搖式已被電機驅(qū)動取代，出現(xiàn)了許多國產(chǎn)電動護理床。

國內(nèi)肢體康復(fù)產(chǎn)品價格低廉，但是在其質(zhì)量和技術(shù)水平較低，存在運動定位精度低、作用力難以控制的嚴重缺點，并且售后質(zhì)量無法保證，因此不受醫(yī)院和用戶歡迎。

2 ?助老機械主要類型介紹

2.1 輪椅

目前市場上的普通輪椅結(jié)構(gòu)大致相同，分為手動輪椅和電動輪椅兩種。手動輪椅多用手輪圈驅(qū)動，電動輪椅則由直流電機帶減速箱驅(qū)動，搖柄控制。電動輪椅與傳統(tǒng)手動輪椅比起來，具有獨特的優(yōu)勢，只要給電動輪椅蓄電池充好電，就能隨心所欲地使用電動輪椅。電動輪椅往往是在經(jīng)典手推車上疊加了電子操控系統(tǒng)，更加便于操作和人性化。機身高強度、高承重但重量不大，安全舒適，方便出行。其科學(xué)的設(shè)計、新穎的款式，加上合理的價位，很快成為國內(nèi)外市場最受歡迎的新型輪椅選擇。無論是國內(nèi)還是國外，輪椅的發(fā)展都經(jīng)歷了由重型到輕型、單一功能到多功能、手動到電動的階段，輪椅行業(yè)開始向現(xiàn)代高科技方向進發(fā)。

醫(yī)用護理床，包括床架和翻身機構(gòu)，起坐機構(gòu)，坐便機構(gòu)，支腿裝置。醫(yī)用護理床要求設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，適宜久臥病人左右翻身、起坐、大小便，可減少患者痛苦，減輕護理人員負擔。由于社會進步，科技發(fā)展，傳統(tǒng)的醫(yī)用護理床逐漸向智能護理床發(fā)展，而智能護理床相比傳統(tǒng)護理床有很多優(yōu)點。第一，輔助換姿、排便系統(tǒng)。電動護理床的基本功能有：實現(xiàn)抬背起坐、屈腿、伸腿、站立、左右翻身、洗頭、輔助大小二便處理等。第二，人體生理參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)。對于電動護理床來說，人體生理參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)主要是通過傳感器檢測人體的相關(guān)生理參數(shù)，看其是否屬于正常范圍內(nèi)，如有異常情況，則進行報警。第三，人機交互接口。用戶在使用智能護理床過程中需要不斷地與服務(wù)機器人溝通，人機接口的靈活、簡便易用是智能護理床高效運行的基礎(chǔ)。

3 ?目前助老機械的不足之處

目前在不少產(chǎn)品中功能越來越多樣化，而不少老年產(chǎn)品設(shè)計中采用了一鍵多能的方式，在功能大幅度增加的同時，也增加了老年人的記憶負擔。針對這一問題，本文在基本站立的機械裝置和助行杖基礎(chǔ)上提出了一種輔助老人站立與行走的機械裝置，其能很好地解決上述問題。如圖1所示為其結(jié)構(gòu)圖。

4 關(guān)于一種輔助老人站立與行走的機械裝置的結(jié)構(gòu)與運動介紹

4.1 結(jié)構(gòu)介紹

參照圖1，一種輔助老人站立與行走的機械裝置，包括兩個組成部分。

第一部分：包括支撐桿1、連桿2和套筒3等，剛準備從床邊或者沙發(fā)上站立起來的老人，先握住握把15，再調(diào)整支撐桿1位置，穩(wěn)定好身體，將雙腳放置在踏板7上，按下按鈕12啟動踏板上的力傳感器，并驅(qū)動連桿2帶動支撐桿1按照運動軌跡曲線輔助老人站立。

第二部分：包括支撐桿4和拐杖13等，通過第一部分輔助站立起來的老人，松開按鈕12，使支撐桿1、支撐桿4以及拐杖13形成自鎖，隨后老人將拐杖從支架17中拔出，并在屋內(nèi)進行走動，最終裝置實現(xiàn)輔助老人站立與行走的目的。

4.2 針對輔助老人站立與行走的機械裝置的支撐桿的運動軌跡曲線

考慮到老人腿部力量退化但并非殘疾人的完全無力狀態(tài)，同時考慮到不同老人的身高體重等身體之間的差異，由此設(shè)計出按特殊運動軌跡曲線運動的連桿機構(gòu)，按照老人正常的起身路線輔助老人從床邊或沙發(fā)邊站立起來。經(jīng)試驗，描繪出運動軌跡如圖2所示，并對應(yīng)到機械裝置的特殊狀態(tài)，如圖3所示。

4.3 一種輔助老人站立與行走的機械裝置實現(xiàn)功能的過程

當腿腳不便的老人想要從床上坐起身來，或者想要從沙發(fā)上站立起來的時候，往往會因為腿部力量不足而引起摔倒甚至是受傷的風險。因此，當老人想要從床邊或者沙發(fā)上起身時，可以先通過支撐桿將身體架住，雙腳踩在踏板上，通過力傳感器裝置，從而驅(qū)動支撐桿，支撐桿按一定運動軌跡將老人抬至正常站立的姿態(tài);

老人借助裝置站立后，支撐桿連同小臂桿與拐杖形成自鎖，隨后老人便可以將自鎖形成的拐杖從套桿中抽出，并在房屋內(nèi)進行活動;

老人活動完畢后，可以拄著自鎖形成的拐杖回到裝置處，并將拐杖插入套桿內(nèi)，完成了裝置對其輔助站立與行走的過程;