石慧君 王阳 陆旻炜 张宇 王府征奥 指导老师：张新星 王一芳
江苏大学工业中心
摘要：为缓解老人从轮椅上起来对膝盖部分的压力以及长期坐着对身体的不适，我们采用一个斜升降的方法以及对坐垫的设计，使老人坐下起来不会对膝盖造成损害，并且尽可能保证舒服。
关键词：轮椅 升降 坐垫
1 作品应用背景
当今世界，人口老龄化进程正在加快，而我国是世界上人口最多的国家，老龄化和残疾是我们不得不面对的问题。对于腿脚不便的老年人来说，轮椅无疑是他们生活中不可或缺的伙伴，但由于现有部分轮椅设计中仍存在不完善的地方，这些老年人在使用过程中仍有一些困难，例如在没有外力的帮助下，坐在轮椅上的老人很难独立站立起身，老人坐上轮椅比较困难。因此本设计是借助机械来为轮椅增添外在辅助功能，方便腿脚不便的老年人起身或者坐下。
2 国内外相关研究现状
轮椅是康复的重要工具，轮椅它不仅是肢体伤残者和行动不便人士的代步工具，更重要的是使他们借助于轮椅进行身体锻炼和参与社会活动。普通轮椅一般由轮椅架、车轮、刹车装置及座靠四部分组成。手摇轮椅在普通轮椅基础上，增加手摇装置。电动轮椅在普通轮椅基础上， 增加电子助力系统，减轻了使用者的体力消耗。智能轮椅在电动轮椅的基础上，增加了定位移动、站立移动、遥控移动以及相关互联网辅助生活。[2]
3 设计目标与实现方案描述
3.1设计目标
通过坐垫的斜向上运动和背垫的直向上运动相互协同，让老人背靠的同时用机械力完成站起而不是靠双腿带动膝盖用力，坐下时仍然利用后背的靠力而避免弯曲膝盖对老年人带来困难和损伤。
3.2实现方案描述
在坐垫下方使用机械杠杆或者弹簧来作为提供外力的装置，用压力传感器作为传输信号的工具，在左右把手处安置遥控按钮，对装置进行控制，从而坐垫尾部缓慢上升能够平稳的将使用者慢慢抬起，若单纯的起坐垫会造成重心不稳的情况，所以我们也让背垫同时直立升起，这样老人后背可以有一个地方受力，就不会因为坐垫的升起一直向前倾。坐垫在完成起立后会开启一个压力传感器，当老人靠上去后传感器接收到命令开始完成缓降，同样的利用机械力去代替人弯曲膝盖时对膝盖造成的负担。[1]
我们采用了遥控装置对轮椅进行控制，采用稳定灵敏的控制系统来控制丝杆的升降，加上丝杆的自锁功能，使得整个控制系统更稳定，让使用者更放心。
在轮椅的其它方面我们就按现在已有的轮椅进行设计，力求更加贴合老人，比如锁轮子，让老人弯腰去锁轮子明显会不是很舒服，我们采用电子控制的方法，由手边的按钮来控制，同时锁住轮子是起身的前提，不然轮子滚动会造成摔倒等隐患，但老人会比较容易忘记，所以我们会先锁住起身的按钮，当锁轮子的按钮被按下后，起身的按钮按下才有作用，我们力求在最大限度保证老人的安全。[3]
4 详细设计与制作描述
4.1 关键技术问题
对于轮椅升降过程中能够承载足够大的压力而保持稳定，采用了丝杆装置来进行升降，丝杆装置本身具有较好的自锁功能，所以可以大大提高升降过程的稳定性。
4.2作品实物图片
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左图为作品装配图纸，右图为作品重要部分丝杆的零件图。本项目的具体实施方案如左图所示，升降结构由6丝杆完成，丝杆上的7滑块在水平方向前后滑动，同时与4滑槽相连并带动7滑槽进行上下旋转，7滑槽推动底座9上下运动，8靠背在10轮椅主架的滑槽里也同时上下运动，从而完成整个升降过程。
作品图纸详见装配图
4.4创新特色
1.借助机械提供外力
2.利用压力传感器传输信号
3.轮椅坐垫形状的设计
4.4预期应用前景
该设计成本较低，绝大多数老年人都能购买。当然本设计不仅可以为老年人提供便利，也可以帮助残疾人。因此该设计能广泛应用于腿脚不便的老年人群体和无法行走的残疾人群体。
致谢
历时好多周的比赛钻研设计，在两位老师的指导下以及各位队友的不懈努力下，已经顺利完成了，在设计期间，老师以严谨求实的工作态度，科学的教育方法指导我们队每一位成员。在设计期间，每一位队员都快速的完成分工，老师也为我们详细讲解一些机构原理，也为我们搜索第一手相关资料。在设计期间，我们遇到许多难题，积极解决，老师也为我们答疑解惑，在设计最后阶段，老师对我们的设计方案和图纸进行了认真的审核，提出了宝贵的意见，让我们的设计力求完美。所以在此对两位指导老师表示衷心的感谢。
参考文献：
[1]刘鸿文.材料力学[M].北京:高等教育出版社, 2011.
[2]徐灏.机械设计手册[M].北京:机械工业出版社, 2000.
[3]孙恒, 陈作模.机械原理[M].北京:高等教育出版社, 2001.