李書閣

（重慶電子工程職業(yè)學院，重慶 401331）

引言

目前隨著老年人口的快速增長，老齡化趨勢在不斷加劇。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，在我國的老齡群體中，有將近20%是失能或半失能老人，有的行走不便，有的存在視力或聽覺障礙等問題，日常的獨立生活起居存在很大障礙，需要借助人力或設(shè)備來輔助生活[1]。自20世紀80年代實行計劃生育政策以來，我國的家庭結(jié)構(gòu)逐漸向小型化發(fā)展，出現(xiàn)大量的獨生子女家庭。由于年輕人面對現(xiàn)代生活及工作的壓力，能夠陪伴和照顧老人的時間很少，致使大量老年人面臨獨居與空巢問題，日常生活行動只能依靠自己，生活質(zhì)量不高。關(guān)愛老年人，提高生命質(zhì)量，實現(xiàn)健康老齡化，已成為衡量社會進步和科技發(fā)展水平的重要標志。因此，設(shè)計和生產(chǎn)助老機械產(chǎn)品，為老年人提供安全舒適的助老產(chǎn)品和服務，提高老年人的生活自理能力，解決老年人獨自生活存在的一系列問題，具有重要的社會意義。

由于老年人身體機能隨年齡的增長而不斷下降，特別是下肢和腰腹力量的下降，普遍存在著坐下后難以起身站立的問題[2]，因此助老起身站立設(shè)備的需求逐年增加。目前市場上雖然已推出種類繁多的輔助站立設(shè)備[3-5]，然而針對老年人設(shè)計的起身站立設(shè)備較少，并且在操作便捷性和人性化方面存在欠缺，不能滿足老年人獨立使用的需要[6]。因此，需要在全面分析老年人獨自起身站立需求的基礎(chǔ)上，對傳統(tǒng)的助老站立設(shè)備進行優(yōu)化設(shè)計。本文據(jù)此設(shè)計一款家用起身站立助老椅，通過助老椅的抬升翻轉(zhuǎn)機構(gòu)和防跌機構(gòu)，可輔助坐在該椅子上的老年人輕松而安全地站立起來，從而提高老年人的自理能力和生活質(zhì)量。

1 起身站立助老椅的設(shè)計方案及工作原理

1.1 設(shè)計方案

在人機工程學分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計助老椅的外觀、尺寸、形狀結(jié)構(gòu)等細節(jié)。本文設(shè)計的起身助老椅由椅子本體、抬升翻轉(zhuǎn)機構(gòu)和防跌機構(gòu)三部分組成，其結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。椅子本體與傳統(tǒng)的座椅相比座位面板安裝位置降低了高度。該助老椅的座位面板安裝在抬升翻轉(zhuǎn)機構(gòu)上，抬升翻轉(zhuǎn)機構(gòu)安裝在椅子本體上后，其上方的座位面板高度在水平狀態(tài)下與傳統(tǒng)的座椅面板高度相同。抬升翻轉(zhuǎn)機構(gòu)主要由直流減速電機、絲桿傳動機構(gòu)和雙力剪連桿機構(gòu)組成。通過直流減速電機驅(qū)動絲桿傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)動，絲桿螺母拖動雙力剪連桿機構(gòu)工作，實現(xiàn)座位面板的抬升翻轉(zhuǎn)，輔助老年人起身站立。防跌機構(gòu)由限位裝置和防護桿組成。本文設(shè)計的起身站立助老椅具有以下優(yōu)點：

圖1 起身站立助老椅整體結(jié)構(gòu)

1）采用電力驅(qū)動和電控控制，節(jié)省人力，操作方便。

2）傳動系統(tǒng)采用絲桿機構(gòu)，在斷電后具有自鎖性，防止座位自動下落，保證了使用者的安全。

3）設(shè)計有防跌機構(gòu)，具有更高的安全性和可靠性。

1.2 工作原理

老年人從助老椅上起身站立時，只需按下控制面板上的“起身”按鈕，直流減速電機開始工作，帶動固定絲桿轉(zhuǎn)動，固定絲桿帶動螺母向后方移動，與螺母連接的兩個滑塊也一起向后方移動，滑塊帶動雙力剪連桿機構(gòu)運動，將助老椅座板由后往前向上翻轉(zhuǎn)，從而將老年人的臀部慢慢抬升起來，輔助老年人起身站立。當座椅面板抬升翻轉(zhuǎn)到極限位置時，滑塊端面會觸碰到行程開關(guān)，致使行程開關(guān)響應，控制直流減速電機停止轉(zhuǎn)動。老年人在起身站立過程中助老椅座板的翻轉(zhuǎn)過程是可中斷的，只需按下控制面板上的“停止”按鈕，直流減速電機停止轉(zhuǎn)動，座板即可停止翻轉(zhuǎn)。由于絲桿傳動具有一定的自鎖特性，能有效防止斷電后的直流電機反轉(zhuǎn)，即使切斷電機電源，直流減速電機在失去動力的情況下，抬升一定高度的助老椅座板不會翻轉(zhuǎn)下落，老年人也不會隨之下落和跌倒。當老人完全站立起來后，只需按下控制面板上的“落座”按鈕，助老椅座板便會緩慢落下，直至觸碰到底部的行程開關(guān)，直流電機停止轉(zhuǎn)動，這時座板下落到水平狀態(tài)，停止下落。老年人在從助老椅上起身站立起來之前，可將防護桿向上扳動到水平狀態(tài)，此時限位裝置的限位銷下落到防護桿轉(zhuǎn)軸的限位孔中，將防護桿鎖死，能夠防止老年人起身站立重心不穩(wěn)而跌倒。當老年人穩(wěn)定地站立起來之后，可提起限位銷手柄，將限位銷從防護桿轉(zhuǎn)軸的孔中拔出，此時防護桿靠自身重力自動下落到豎直狀態(tài)。

2 起身站立助老椅的機構(gòu)設(shè)計

2.1 座板抬升翻轉(zhuǎn)機構(gòu)

座板抬升翻轉(zhuǎn)機構(gòu)由直流減速電機、雙力剪連桿機構(gòu)和絲桿傳動機構(gòu)組成，如圖2所示。該機構(gòu)的主要功能是通過控制座位面板的抬升翻轉(zhuǎn)角度，幫助老人起身站立。直流減速電機通過聯(lián)軸器與絲桿連接，可驅(qū)動絲桿轉(zhuǎn)動。絲桿螺母通過一塊連接板與兩個雙力剪連桿機構(gòu)的下部滑塊連接，可同時帶動兩個滑塊同步移動。雙力剪連桿機構(gòu)上部的兩個滑塊導軌和兩個搖塊端部安裝在座位面板，當雙力剪連桿機構(gòu)下部的兩個滑塊移動時，帶動整個連桿機構(gòu)運動，可實現(xiàn)助老椅座板由后往前向上翻轉(zhuǎn)，輔助老人慢慢起身站立。當老人完全站立離開助老椅后，可控制直流減速電機反轉(zhuǎn)，通過絲桿機構(gòu)帶動雙力剪連桿機構(gòu)下部的兩個滑塊反方向移動，將助老椅座板降落到水平狀態(tài)。

圖2 座板抬升翻轉(zhuǎn)機構(gòu)

2.1.1 雙力剪連桿傳動機構(gòu)

雙力剪連桿傳動機構(gòu)如圖3所示。其上部滑塊的導軌連接可抬升翻轉(zhuǎn)的座位面板，上部滑塊與連桿鉸接；下部滑塊連接絲桿傳動機構(gòu)的螺母，下部導軌固定安裝在支架上。為了保證座板抬升翻轉(zhuǎn)運動的穩(wěn)定性，助老椅兩側(cè)各安裝一套雙力剪連桿機構(gòu)。當絲桿螺母帶動下部滑塊沿著導軌滑動時，下部滑塊通過連桿1和連桿2將運動和動力傳遞至上部滑塊和搖塊，從而實現(xiàn)座板的翻轉(zhuǎn)運動。合理設(shè)計下部滑塊的行程和各連桿的長度，能夠使座板相對于水平位置抬升翻轉(zhuǎn)至少80°。

圖3 雙力剪連桿機構(gòu)

2.1.2 絲桿傳動機構(gòu)

絲桿傳動機構(gòu)摩擦阻力較小，傳動精度高，在抬升翻轉(zhuǎn)機構(gòu)中的主要作用為將直流電機的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為絲桿螺母的移動，從而帶動雙力剪連桿機構(gòu)工作；具有一定的減速功能，降低助老椅座板抬升翻轉(zhuǎn)的速度，保證座板抬升翻轉(zhuǎn)裝置的安全性；具有自鎖性，在斷電后，能夠防止電機反轉(zhuǎn)帶動座位自動下落，保證了使用者的安全。

2.2 防跌機構(gòu)

防跌機構(gòu)由限位裝置和防護桿組成，如圖4所示。該機構(gòu)的主要功能是在老年人從助老椅上起身站立時，為老年人提供保護，防止老人意外從座位面板上跌倒。限位裝置的轉(zhuǎn)軸通過滾動軸承安裝在殼體上，轉(zhuǎn)軸伸出殼體的端部安裝防護桿。轉(zhuǎn)軸的中間部位設(shè)計一個圓形滑槽，在滑槽的底部加工一個限位孔。限位銷在彈簧壓力載荷的作用下，與轉(zhuǎn)軸滑槽底部抵緊接觸。當防護桿向上扳動到水平狀態(tài)時，限位銷將會下落到轉(zhuǎn)軸的限位孔中，此時可將防護桿鎖死在水平狀態(tài)，起防護作用。當提起限位銷手柄時，可將限位銷從轉(zhuǎn)軸上的限位孔孔中拔出，此時防護桿靠自身重力自動下落到豎直狀態(tài)。

圖4 防跌機構(gòu)

3 結(jié)論

本文設(shè)計的起身站立助老椅能夠有效地輔助老年人久坐后獨自起身站立，操作方便，安全可靠，可被廣泛用于普通家庭、養(yǎng)老院等場所，在助老設(shè)備市場具有較大的競爭力和良好的推廣價值。同時對同類型的助老設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計與研究也具有一定的參考價值。