一款多功能助行器設(shè)計(jì)

齊金海 劉文爛

摘? 要：探討了針對(duì)一些行動(dòng)不便的老年人、腰腿部術(shù)后康復(fù)者的新型多功能助行器的設(shè)計(jì)思路、基本原理和主要功能特點(diǎn)，該多功能助行器主要實(shí)現(xiàn)腰腿部術(shù)后康復(fù)患者康復(fù)訓(xùn)練及行動(dòng)不便老年人自主站立、代步行走等功能，實(shí)現(xiàn)生活上的自我照料?？蓮V泛應(yīng)用于醫(yī)院康復(fù)中心、老年人護(hù)理單位及老年人家庭。本設(shè)計(jì)對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)上助行器所存在的不足之處提出了改進(jìn)建議。

關(guān)鍵詞：老年人;腰腿部術(shù)后康復(fù)者;壓力傳感器;計(jì)步器

中圖分類號(hào)：TH789 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）35-0021-03

Abstract： This paper discusses the design ideas， basic principles and main functional characteristics of a new type of multifunctional walking aid for some elderly people with mobility difficulties and postoperative rehabilitation of waist and leg surgery. The multifunctional walking aid mainly realizes the rehabilitation training of rehabilitation patients after waist and leg surgery， and the elderly with mobility disability can stand and walk independently， so as to realize self-care in their life. This product can be widely used in hospital rehabilitation center， elderly care unit and elderly family. This design puts forward some improvement suggestions for the deficiencies of walking aids in the current market.

Keywords： elderly; postoperative recovery of waist and legs; pressure sensor; pedometer

引言

目前，世界各國都面臨著殘疾人群數(shù)目龐大帶來的眾多民生問題。根據(jù)世界衛(wèi)生組織的調(diào)查數(shù)據(jù)可知，全球人口中殘疾人患者約占15%，在殘疾人口中其中約有2.85億名視力受損或失明患者[1]。人口老齡化和慢性疾病增多也導(dǎo)致殘疾率在不斷上升[2]。與非殘疾人相比，由于肢體損傷或活動(dòng)受限，殘疾人群的日常行走活動(dòng)或者行走康復(fù)訓(xùn)練都需要外界設(shè)備或護(hù)理人員來輔助。但護(hù)理人員數(shù)量匱乏，護(hù)理費(fèi)用昂貴，人工遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足眾多患者的日常生活中的輔助需求。因此在日常生活中，價(jià)格相對(duì)低廉的助行器設(shè)備是日常行走及康復(fù)訓(xùn)練中常用的輔助手段[3]。

助行器是輔助人體穩(wěn)定站立和行走的工具和設(shè)備的統(tǒng)稱， 其作用是幫助步行困難的肢殘者支撐體重、穩(wěn)定保持平衡、減輕下肢負(fù)荷。根據(jù)工作原理和功能的不同， 助行器分為無動(dòng)力式助行器、動(dòng)力式助行器和功能電刺激助行器（FES）三類[4]。市場(chǎng)上現(xiàn)有的助行器（如輕型助行架、交互式步行架、有輪助行架、輪椅助行兩用車等）功能比較單一，在使用時(shí)向前抬動(dòng)一步然后使用者向前一步，對(duì)于殘障人士或老年人等的使用者十分不方便。我們?cè)O(shè)計(jì)的助行器異于傳統(tǒng)的助行器，加入了壓力傳感器、單片機(jī)、加速度傳感器計(jì)步器、LED顯示模塊等元件，實(shí)現(xiàn)讓使用者能夠?qū)崟r(shí)了解雙手壓力、運(yùn)動(dòng)步數(shù)等信息，繼而對(duì)康復(fù)訓(xùn)練強(qiáng)度等進(jìn)行調(diào)整。

1 多功能助行器方案設(shè)計(jì)

（1）結(jié)合基于微型計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)反饋系統(tǒng)，能夠比較及時(shí)反映出各項(xiàng)參數(shù)，給予使用者實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示，可以使使用者及時(shí)調(diào)整。

a.使用者能夠及時(shí)看到左右手的壓力，讓腿部承受康復(fù)要求的壓力，及時(shí)把自己兩手的壓力平衡調(diào)整過來，以免出現(xiàn)身體傾向一側(cè)的問題。

b.使用者可以實(shí)時(shí)看到自己走了多少步數(shù)，什么時(shí)候該休息，讓使用者不會(huì)出現(xiàn)過度走路的情況。

（2）產(chǎn)品設(shè)計(jì)考慮到多種場(chǎng)合下的情景，結(jié)合了凳子與助行功能，可以實(shí)用大部分的使用場(chǎng)合。

（3）此多功能助行器如圖1、圖2所示可以做到讓不同年齡的老人和不同階段康復(fù)者的不一樣的階段，通過傳感器感受的壓力來轉(zhuǎn)化成LED顯示屏和蜂鳴器來及時(shí)提醒、可以讓使用者更加容易與方便的行走、鍛煉。

（4）計(jì)步傳感器是分3個(gè)等級(jí)，使用者可以根據(jù)需要調(diào)整訓(xùn)練步數(shù)。

2 多功能助行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）本設(shè)計(jì)凈重：2.55kg，規(guī)格：49*52*92（cm），毛重：3.6kg，材質(zhì)：鋁合金。產(chǎn)品采用鋁合金材質(zhì)不僅輕便、而且穩(wěn)固，結(jié)構(gòu)采用拼裝設(shè)計(jì)，只需把鋁合金管拼進(jìn)管道，安裝好單片機(jī)和LED顯示屏，連接好電路，然后裝上卡扣和上緊螺絲即可，易于安裝拆卸。不使用時(shí)，可折貼起來，減少空間的占用。

（2）本設(shè)計(jì)從結(jié)構(gòu)上做出了很大改進(jìn)，安裝了一個(gè)座椅（如圖4所示）和餐板（如圖3所示），餐板是拆卸式，使用時(shí)伸展出來，不使用時(shí)拆卸掉省下空間。座椅也有兩種形式，當(dāng)使用者需要休息時(shí)，直接坐在凳子上，當(dāng)使用者需要進(jìn)行方便時(shí)，可以把凳子上的蓋板揭開，可以直接當(dāng)作坐便器（如圖4所示）使用。使用方法：把坐墊左邊抬高一點(diǎn)，那個(gè)卡扣出來就行了，再向右推，坐墊就可以旋轉(zhuǎn)下去了，中間那塊藍(lán)色板可以取出來用繩子綁在旁邊（如圖5所示），計(jì)步傳感器以及電源皆設(shè)置在扶手里面的空心管道，省下空間，以免影響到使用者。

（3）本設(shè)計(jì)使用了三軸計(jì)步器、單片機(jī)、壓力傳感器、LED顯示模塊，從功能上也做出的很大的創(chuàng)新。設(shè)計(jì)采用用ADXL345三軸計(jì)步器，并采用新的測(cè)步方法，即通過設(shè)備上的加速器來計(jì)算步數(shù)，在不支持GPS的設(shè)備上也可正常工作，可以與GPS互相配合測(cè)步，讓應(yīng)用的使用場(chǎng)景更加多樣，反饋的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。結(jié)合單片機(jī)與壓力傳感器設(shè)計(jì)了一款壓力檢測(cè)和計(jì)步器結(jié)合一起的助行器裝置，該裝置比現(xiàn)行運(yùn)行速度恒定的裝置更有應(yīng)用前景。LED顯示屏是由發(fā)光二極管排列組成的一顯示器件，它采用低電壓掃描驅(qū)動(dòng)，不僅耗電低、使用壽命長、成本低、且亮度高、視角大、可視距離遠(yuǎn)、規(guī)格品種多。使我們的產(chǎn)品性價(jià)比更高。

3 多功能助行器相比傳統(tǒng)助行器的優(yōu)點(diǎn)

（1）此助行器結(jié)構(gòu)簡單、輕便、堅(jiān)固，易于安裝。

（2）結(jié)合基于微型計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)反饋系統(tǒng)，能夠比較及時(shí)反映出各項(xiàng)參數(shù)，給予使用者實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示，可以使使用者及時(shí)調(diào)整。

（3）產(chǎn)品設(shè)計(jì)考慮到多種場(chǎng)合下的情景，結(jié)合了凳子與助行功能，可以在大部分場(chǎng)合使用。

（4）產(chǎn)品設(shè)計(jì)從結(jié)構(gòu)上做出了很大改進(jìn)，安裝了一個(gè)座椅和餐板，餐板是折疊式，使用時(shí)伸展出來，不使用時(shí)折疊起來省下空間。

（5）產(chǎn)品設(shè)計(jì)使用了三軸計(jì)步器、單片機(jī)、壓力傳感器、LED顯示模塊，從功能上也做出的很大的創(chuàng)新。設(shè)計(jì)采用ADXL345三軸計(jì)步器，即通過設(shè)備上的加速器來計(jì)算步數(shù)，在不支持GPS的設(shè)備上也可正常工作，可以與GPS互相配合測(cè)步，讓應(yīng)用的使用場(chǎng)景更加多樣，反饋的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

（6）結(jié)合單片機(jī)與壓力傳感器設(shè)計(jì)了一款壓力檢測(cè)和計(jì)步器結(jié)合一起的助行器裝置，該裝置比現(xiàn)行運(yùn)行速度恒定的裝置更有應(yīng)用前景。LED顯示屏是由發(fā)光二極管排列組成的一顯示器件。它采用低電壓掃描驅(qū)動(dòng)，不僅耗電低、使用壽命長、成本低、且亮度高、視角大、可視距離遠(yuǎn)、規(guī)格品種多，使我們的產(chǎn)品性價(jià)比更高。

4 結(jié)束語

針對(duì)老齡化社會(huì)老人出行及腰腿術(shù)后康復(fù)訓(xùn)練的需求，基于市場(chǎng)上助行器功能單一、智能程度低的缺點(diǎn)，開展了多功能助行器的方案設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)方案包含機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)及運(yùn)動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)等功能擴(kuò)展系統(tǒng)，并且對(duì)其未來市場(chǎng)場(chǎng)景開展了展望。此多功能助行器具有功能多樣化、智能程度高、可擴(kuò)展的優(yōu)點(diǎn)，可滿足不同身體狀態(tài)的老人出行輔助需求，及腰腿部術(shù)后各階段康復(fù)訓(xùn)練的需求。

參考文獻(xiàn)：

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[3]陶春靜，晏箐陽，馬儷芳，等.殘疾人智能移動(dòng)助行器的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J].科技導(dǎo)報(bào)，2019（22）：37-50.

[4]譚維溢，戴紅.全科醫(yī)療中的康復(fù)醫(yī)學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，1999.