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北京市西城区广安门
内广义街5号广益大厦
大赛作品详情

作品名称:老年助力椅
学校名称:山东交通学院
参赛队伍:努力即收获队
参赛学生:孙一凡 蒋涛 刘辰凤  
指导老师:张志峰 于海洋  

详细说明

助力椅着重于解决老年人由于年龄的增长或者意外伤害,他们的下肢各关节可能不足以去支撑他们的身体自重的状况。主要功能有助力老人起立和在老人休息时展成简易床,根据助起过程的特点设计椅背联动已达到保护老人的目的,且属于“帮助老年人独自活动起居的机械装置”。为了实现上述功能设计的机械结构是基于连杆机构,蜗轮蜗杆结构,齿轮传动结构等机械基础结构为主进行机械创新设计而成。

本作品主要功能有助力起立和展开成为简易床,根据助起过程的特点设计椅背联动,设计尺寸为高11(坐垫高41.5cm),长50cm,宽54cm,机架选择空心钢管进行焊接而成,采用连杆机构,蜗轮蜗杆结构,齿轮传动结构等机械基础结构为主进行机械创新设计。

随着国民生活水平不断提高以及医疗事业快速发展,我国已经步入老龄化社会,老年人口在总人口中所占的比例日渐升高。而高龄老年人的自我照料能力差,生活无法自理。一种助力器的研制对于这些问题的解决具有正面积极的作用,这对于提高老年人的生活质量,保证我国社会稳定发展具有重要意义。然而,高龄老年人在并不能像正常人一样轻松站立或坐下,而且由于年龄的增长或者是意外伤害,他们的下肢各关节可能不足以去支撑他们的身体自重。这就需要一种特殊的辅助其站立的装置。而目前市场的助力装置有很多种类,但是设计都有弊端,没有真正的为高龄“空巢”老人的家居生活问题考虑,所以并不真正试用老人家居生活。本设计解决了这些弊端,并且是切身实地的为老人着想,设计了一种结构简单,使用方便,且拥有较强的实用性和安全性的一种新型助力装置—助力椅。

本设计的主要技术问题是将连杆机构、蜗轮蜗杆结构和齿轮传动结构等机械基础结构,进行机械创新设计并且结合程序软件,达到椅子能在老人手中,通过简单的操作帮助其轻松的站立和坐下。克服目前助力椅不够安全、助力效果不明显、不够智能化的问题。使得老人能够通过椅子上的按钮,在一个人的情况下也能轻松并且安全的站立和坐下。椅子的智能控制是通过椅子把手上的遥控装置,这种遥控装置简单且易维修,机构虽简单但却不容易坏。机架则是选择空心钢管进行焊接而成,焊接简捷结构简单、使用方便,是一种有较强的实用性和安全性的一种新型助力装置。

    助力椅主要包括三大部分:机架结构、椅背搁脚部分、遥控传感部分

    机架结构:是椅子的主要结构,帮助使用者站立和坐下。通过将连杆机构、涡轮杆机构和齿轮结构等机械基础结构,在机械原理的的基础下,运用机械设计的方法将空隙钢管的材料进行焊接。

    椅背搁脚部分:长时间的坐着或躺着往往会造成肩颈不适,特别是本就身体不好的老年人。座椅的舒适度和设计的科学性也是我们研发的重要考量,我们设计上将人体工学落到实处,通过靠背的后仰、扶手的调节、搁脚板的伸缩、头枕的支撑实现座椅的科学支撑。并且椅背部分配有加热装置,解决了老年人冬天怕冷的问题。

 遥控传感:传统的电动类、普通类是通过机械零件改变座面倾斜角度来实现助力起身的功能,存在一定的安全隐患和操作性较差。通过单片机的程序设计实现对电机的控制,进而控制座椅的联动装置、加热装置,最终实现对座椅各式功能的调节。为了便于操作,将控制器安装于扶手上运用无线遥感技术控制,避免了传统的布线复杂问题,并且便于维修。如上图所示。此作品通过联动装置将连杆机构、蜗轮蜗杆结构和齿轮传动结构等机械基础结构的结合,让遥控发出信号,经过单片机的程序传达到电机,从而驱动助力椅的进行一系列的操作。达到帮助老人轻松的站立和坐下的效果,具体如下。

1、辅助站立和坐下功能是通过电机驱动机械结构的滚动力和机械挤压,将座椅的坐垫部分倾斜和推动至一定的角度,从而达到帮助老人起身站立和坐下的效果。在坐下的时候,只需要按一下按钮,座椅就会自动调节到和辅助站立时一样的角度,这时候只需靠在座椅上再次按动按钮,座椅便会继续进行余下的过程。站立的时候,操作和流程也是如此。2、人体工学模式是在坐下的基础上,通过靠背的后仰、扶手的调节、搁脚板的伸缩、头枕的支撑实现座椅的科学支撑。整个过程缓慢且稳定,丝毫不会感到机械颤动感。机械传动的伸缩杆件精密的结合,加上齿轮的高精度缝合以及SGS认证四级气压杆让一切过程变得非常流畅。3、座椅加热是通过座椅内部的电阻丝等对座椅进行加热,使座椅在短时间逐渐升温,在加热工程中没有任何的安全隐患,内部的材料就算长时间的使用也不会轻易短路、断路和老化。并且为了增加舒适的,座椅内安置有两个温度控制器:(150℃断开,30℃接通;(243℃断开,23℃接通

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