一種輔助老人站立與行走的機(jī)械裝置

王明霞 楊磊 周玉龍 袁理思

摘 ? 要：近年來(lái)，老齡化程度持續(xù)加深，老年人口健康狀況不容樂(lè)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(hù)服務(wù)需求。同時(shí)智慧城市、智慧社會(huì)是目前社會(huì)發(fā)展的主旋律，而針對(duì)人口老齡化的健康養(yǎng)老問(wèn)題，也已經(jīng)成為當(dāng)前我國(guó)必須面對(duì)和解決的社會(huì)問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：助老 ?家用 ?機(jī)械裝置 ?站立軌跡

中圖分類號(hào)：TH789 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：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(hù)理以及養(yǎng)老護(hù)理等方面所面臨的壓力不斷增加，因此家用助老機(jī)械產(chǎn)品正好順應(yīng)時(shí)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(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行分析與介紹。

1 ?國(guó)內(nèi)外助老機(jī)械發(fā)展概況

1.1 國(guó)外助老機(jī)械發(fā)展概況

國(guó)外的電動(dòng)輪椅發(fā)展較為超前，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)售價(jià)也較高。在歐美和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，電動(dòng)輪椅已逐漸代替了普通輪椅，其市場(chǎng)也進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展期，臺(tái)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(dòng)輪椅市場(chǎng)約為45萬(wàn)臺(tái)，占其總?cè)丝跀?shù)的0.3%，而歐美國(guó)家的電動(dòng)輪椅市場(chǎng)也與日本基本相當(dāng)。歐美廠商品牌知名度較高，但因其人工成本高昂，因此售價(jià)偏高。近年來(lái)為了降低成本，歐美廠商大多委托日本、韓國(guó)以及臺(tái)灣進(jìn)行代工生產(chǎn)，而臺(tái)灣的電動(dòng)輪椅OEM產(chǎn)品發(fā)展很快，已經(jīng)占有歐美市場(chǎng)30%左右。

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

國(guó)外電動(dòng)護(hù)理床產(chǎn)業(yè)與技術(shù)已經(jīng)非常發(fā)達(dá)，已開(kāi)發(fā)并生產(chǎn)出各種檔次和多種功能的智能護(hù)理床或病患護(hù)理機(jī)器人。

1.2 國(guó)內(nèi)助老機(jī)械發(fā)展概況

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

國(guó)內(nèi)護(hù)理床除了簡(jiǎn)陋的固定式普通病床外，目前縣級(jí)以上醫(yī)院大多采用手動(dòng)式護(hù)理床。該類型護(hù)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(dòng)多折疊床面板，實(shí)現(xiàn)臥床者體位的改變。近年來(lái)，傳統(tǒng)手搖式已被電機(jī)驅(qū)動(dòng)取代，出現(xiàn)了許多國(guó)產(chǎn)電動(dòng)護(hù)理床。

國(guó)內(nèi)肢體康復(fù)產(chǎn)品價(jià)格低廉，但是在其質(zhì)量和技術(shù)水平較低，存在運(yùn)動(dòng)定位精度低、作用力難以控制的嚴(yán)重缺點(diǎn)，并且售后質(zhì)量無(wú)法保證，因此不受醫(yī)院和用戶歡迎。

2 ?助老機(jī)械主要類型介紹

2.1 輪椅

目前市場(chǎng)上的普通輪椅結(jié)構(gòu)大致相同，分為手動(dòng)輪椅和電動(dòng)輪椅兩種。手動(dòng)輪椅多用手輪圈驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)輪椅則由直流電機(jī)帶減速箱驅(qū)動(dòng)，搖柄控制。電動(dòng)輪椅與傳統(tǒng)手動(dòng)輪椅比起來(lái)，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，只要給電動(dòng)輪椅蓄電池充好電，就能隨心所欲地使用電動(dòng)輪椅。電動(dòng)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(jī)身高強(qiáng)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(jì)、新穎的款式，加上合理的價(jià)位，很快成為國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)最受歡迎的新型輪椅選擇。無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)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(dòng)到電動(dòng)的階段，輪椅行業(yè)開(kāi)始向現(xiàn)代高科技方向進(jìn)發(fā)。

醫(yī)用護(hù)理床，包括床架和翻身機(jī)構(gòu)，起坐機(jī)構(gòu)，坐便機(jī)構(gòu)，支腿裝置。醫(yī)用護(hù)理床要求設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(hù)理人員負(fù)擔(dān)。由于社會(huì)進(jìn)步，科技發(fā)展，傳統(tǒng)的醫(yī)用護(hù)理床逐漸向智能護(hù)理床發(fā)展，而智能護(hù)理床相比傳統(tǒng)護(hù)理床有很多優(yōu)點(diǎn)。第一，輔助換姿、排便系統(tǒng)。電動(dòng)護(hù)理床的基本功能有：實(shí)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(cè)系統(tǒng)。對(duì)于電動(dòng)護(hù)理床來(lái)說(shuō)，人體生理參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是通過(guò)傳感器檢測(cè)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(jìn)行報(bào)警。第三，人機(jī)交互接口。用戶在使用智能護(hù)理床過(guò)程中需要不斷地與服務(wù)機(jī)器人溝通，人機(jī)接口的靈活、簡(jiǎn)便易用是智能護(hù)理床高效運(yùn)行的基礎(chǔ)。

3 ?目前助老機(jī)械的不足之處

目前在不少產(chǎn)品中功能越來(lái)越多樣化，而不少老年產(chǎn)品設(shè)計(jì)中采用了一鍵多能的方式，在功能大幅度增加的同時(shí)，也增加了老年人的記憶負(fù)擔(dān)。針對(duì)這一問(wèn)題，本文在基本站立的機(jī)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(jī)械裝置，其能很好地解決上述問(wèn)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(jī)械裝置的結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)介紹

4.1 結(jié)構(gòu)介紹

參照?qǐng)D1，一種輔助老人站立與行走的機(jī)械裝置，包括兩個(gè)組成部分。

第一部分：包括支撐桿1、連桿2和套筒3等，剛準(zhǔn)備從床邊或者沙發(fā)上站立起來(lái)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(dòng)踏板上的力傳感器，并驅(qū)動(dòng)連桿2帶動(dòng)支撐桿1按照運(yùn)動(dòng)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(guò)第一部分輔助站立起來(lái)的老人，松開(kāi)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(jìn)行走動(dòng)，最終裝置實(shí)現(xiàn)輔助老人站立與行走的目的。

4.2 針對(duì)輔助老人站立與行走的機(jī)械裝置的支撐桿的運(yùn)動(dòng)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(wú)力狀態(tài)，同時(shí)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(jì)出按特殊運(yùn)動(dòng)軌跡曲線運(yùn)動(dòng)的連桿機(jī)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(lái)。經(jīng)試驗(yàn)，描繪出運(yùn)動(dòng)軌跡如圖2所示，并對(duì)應(yīng)到機(jī)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(jī)械裝置實(shí)現(xiàn)功能的過(guò)程

當(dāng)腿腳不便的老人想要從床上坐起身來(lái)，或者想要從沙發(fā)上站立起來(lái)的時(shí)候，往往會(huì)因?yàn)橥炔苛α坎蛔愣鹚さ股踔潦鞘軅娘L(fēng)險(xiǎn)。因此，當(dāng)老人想要從床邊或者沙發(fā)上起身時(shí)，可以先通過(guò)支撐桿將身體架住，雙腳踩在踏板上，通過(guò)力傳感器裝置，從而驅(qū)動(dòng)支撐桿，支撐桿按一定運(yùn)動(dòng)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(jìn)行活動(dòng);

老人活動(dòng)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(duì)其輔助站立與行走的過(guò)程;