《【結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文】談?shì)喼汕袚Q無動(dòng)力助行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《【結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文】談?shì)喼汕袚Q無動(dòng)力助行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(5頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、【結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文】談?shì)喼汕袚Q無動(dòng)力助行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
摘要:中國人口老齡化趨勢(shì)加劇,老年人口基數(shù)龐大,但是針對(duì)老年人設(shè)置的服務(wù)機(jī)構(gòu)和人員極度匱乏,老年人的出行出現(xiàn)困難。針對(duì)于此,文章設(shè)計(jì)了一款適合老年人出行的助行器,助行器的設(shè)計(jì)以安全、舒適為主,并綜合考慮適合老年人的著色處理。
關(guān)鍵詞:助行架;無動(dòng)力;老年人;可切換
引言
我國從2000年就已經(jīng)進(jìn)入人口老齡化社會(huì)。有關(guān)專家預(yù)測(cè)到2050年,我國老齡人口將達(dá)到總?cè)丝诘娜种籟1]。老年人身體機(jī)能衰退,尤其是下肢肌纖維肌力退化,正常行走出現(xiàn)障礙,出行不便運(yùn)動(dòng)量減少,又導(dǎo)致肌纖維進(jìn)一步加速萎縮,
2、行動(dòng)能力減弱。目前市場(chǎng)上的助行器主要有三類:一是無動(dòng)力助行器,沒有外部動(dòng)力源,僅通過將下肢負(fù)重轉(zhuǎn)移到上肢來進(jìn)行步態(tài)輔助;二是動(dòng)力式助行器,動(dòng)力助行器擁有外部動(dòng)力源,多以電力驅(qū)動(dòng)輔助人體完成步行;三是功能性電刺激助行器,這類助行器在設(shè)計(jì)中加入功能性電刺激。我國的國情決定了價(jià)格低廉的無動(dòng)力助行器將在市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位,但市場(chǎng)上無動(dòng)力助行器存在功能不全、操作復(fù)雜和安全性不高等特點(diǎn),針對(duì)以上幾點(diǎn)設(shè)計(jì)出更具使用價(jià)值的助行器用以解決老年人自主出行方便和安全的問題[2]。
1功能分析
1.1無動(dòng)力助行器對(duì)比
(1)固定式助行器固定式助行器安全系數(shù)高,但使用頗為
3、費(fèi)力,不適宜長(zhǎng)時(shí)間外出使用。(2)前輪式助行器前輪式助行器不用抬起架身,對(duì)上肢力量弱的老年人很友好,而且操作簡(jiǎn)單,但只適合行走,不能坐下來休息。(3)平臺(tái)式助行器平臺(tái)式助行器有四個(gè)腳輪,可以向任意方向移動(dòng),但遇到坡道等復(fù)雜路面即使有剎車系統(tǒng)老年人也難以控制,安全性不夠。通過對(duì)無動(dòng)力助行器不同的類型進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)上現(xiàn)存的助行器存在或多或少的問題,本設(shè)計(jì)以此出發(fā)設(shè)計(jì)更適合老年人出行的助行器。
1.2功能需求
通過以上分析得出老年人助行器需具有以下功能:(1)剎車功能:在實(shí)際使用過程中既要起到輔助行走的功能,還能保護(hù)老年人的人身安全。(2)輪柱切換功能:即擁有輪式
4、和柱式兩種形態(tài),這樣老年人既可行走鍛煉,亦可在累時(shí)由護(hù)理人員送回。(3)舒適的座椅:符合老年人的靠椅和著色處理。
2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1框架
人的身高會(huì)隨著年齡的增加而逐漸降低,為使助行器更貼合老年人的實(shí)際情況,應(yīng)以老年人的身體數(shù)據(jù)來確定助行器的具體尺寸。助行器主要的使用對(duì)象是60歲~70歲的弱行動(dòng)能力的老年人,其身高(1538mm~1651mm)、臀寬(324mm~329mm)[3]。其握把高度應(yīng)設(shè)計(jì)為77cm~83cm范圍內(nèi)。老年人在使用助行器的過程中人需要進(jìn)入助行器框架內(nèi)進(jìn)行活動(dòng),因此助行器寬度應(yīng)加上左右各10cm的活動(dòng)距離即在52cm~53c
5、m范圍內(nèi)。
2.2折疊座椅
在坐姿狀態(tài)下,老年人的背部重量主要分布于胸椎上。應(yīng)在腰椎和頸椎部分設(shè)置相應(yīng)的支撐結(jié)構(gòu),在此條件下脊椎骨才會(huì)以正常的弧度彎曲,從而使脊椎各個(gè)部分均勻受力。座椅的設(shè)計(jì)應(yīng)該充分考慮老年人身體實(shí)際數(shù)據(jù)??紤]到步行途中需要座椅在折疊狀態(tài),用松緊螺紐來實(shí)現(xiàn)折疊。圖1為老年人測(cè)試坐姿角度圖,對(duì)助行器坐姿狀態(tài)下的舒適度的研究表明:大腿與軀干之間的夾角A2、軀干與豎直方向的夾角A1以及大腿與小腿之間的夾角A4之間存在如下線性關(guān)系:A2=48.55+0.925A1+0.318A4以上三個(gè)角度是關(guān)系到老年人坐姿舒適程度的主要因素,因此,需依據(jù)老年人的身體參
6、數(shù)來定義以上三個(gè)角度。在坐姿狀態(tài)下,人體頸部與豎直方向夾角A1為0時(shí)人體脊柱變形的程度最少,越向后傾斜腰椎的后凹程度越大。不正確的坐姿使脊柱形成不正常的彎曲,而由于老年人脊柱形態(tài)特點(diǎn)決定這種彎曲程度將逐漸加劇。因此,軀干傾斜的角度越小,老年人脊柱變形的程度越小。所以在老年人助行器的設(shè)計(jì)中,A1在10~15的區(qū)間取值。在實(shí)際使用的過程中為了避免老年人在坐姿狀態(tài)下向前滑動(dòng),座墊都會(huì)設(shè)計(jì)與水平面成3~8的夾角,即A3為3~8。同時(shí),由于在坐姿狀態(tài)下時(shí)小腿回縮,相對(duì)直立,大腿與小腿之間的夾角A4的取值范圍受到限制,取值范圍變小。由上圖的幾何關(guān)系可知:A2=A1-A3+90計(jì)算得到:A2∈[92,102
7、]從而得到:A4∈[93,139]老年人坐姿各角度的范圍如表1所示:
2.3剎車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
老年人注意力渙散,對(duì)危險(xiǎn)沒有可靠的預(yù)判,且上肢的握力較小,因此需設(shè)計(jì)一種僅依靠自身行走時(shí)的重力就可完成剎車動(dòng)作的剎車系統(tǒng)。設(shè)計(jì)時(shí)可將輔助行走的手柄和剎車系統(tǒng)的手柄結(jié)合起來,當(dāng)老年人完成移動(dòng)助行器的動(dòng)作后,以手柄為支撐進(jìn)行腿部運(yùn)動(dòng)時(shí)手部向下的力來完成剎車動(dòng)作。這樣既保證了老年人行走時(shí)的安全,也不用頻繁的用力緊握剎車手柄而造成手掌受傷。結(jié)構(gòu)如圖2所示。
2.4輪柱切換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
我國老年人的生活現(xiàn)狀是:一般是夫妻一起生活,且多數(shù)情況下其中一個(gè)老人行
8、動(dòng)能力較強(qiáng),能夠獨(dú)立自主生活并在一定程度上照護(hù)老伴兒。當(dāng)下市場(chǎng)上的無動(dòng)力助行器只有輪式、柱式和前輪式。雖然柱式可以切換為輪式,但需要攜帶、安裝螺栓固定相應(yīng)的配件,安裝復(fù)雜難以實(shí)時(shí)完成。因此助行器最好有輪式、柱式兩種形態(tài)可以隨時(shí)隨地完成輪柱的切換。由于老年人肌肉衰退,需較大力量來完成輪柱切換的結(jié)構(gòu)不可取??紤]到操作性和整體重量,將后兩條支撐柱設(shè)計(jì)為可伸縮,當(dāng)柱腿收縮時(shí)便實(shí)現(xiàn)了由柱式切換為輪式。伸縮結(jié)構(gòu)如圖3所示。
3基于老年人心理的著色處理
有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)老年人對(duì)黃、橙、紅的感知能力比對(duì)藍(lán)、綠、紫的感知能力要強(qiáng)得多。因此,助行器的剎車手柄應(yīng)選用老年人容易注意的橙色。
9、并且隨著年齡的增加,老年人的性格也會(huì)變得平和安詳,他們更加喜愛穩(wěn)重、素雅、低調(diào)的灰白黑的中間色,這些顏色能夠使老年人產(chǎn)生親切感和愉悅感,因此在助行架的框架顏色選擇灰色,座墊及靠背選擇黑色。老年人在使用助行器步行途中大概率要穿過馬路和交通繁忙的街道,過往車輛對(duì)老年人是一種威脅,為了警示來往車輛為老人讓行,還應(yīng)在助行器上設(shè)置灰色作為警示色,將部分桿件渲染成灰色,保障老年人的安全。最終產(chǎn)品如圖4所示。
4結(jié)束語
本文在中國老齡化的背景下,設(shè)計(jì)出一種適合老年人出行的助行器,這在一定程度上緩解了子女不在身邊,老年人得不到足夠照應(yīng)的問題。
參考文獻(xiàn):
[1]王霞.中國人口結(jié)構(gòu)變動(dòng)與老齡化問題研究[J].濟(jì)南大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2015,25(02):66-69.
[2]敬菲菲.老年人無動(dòng)力助行器研究與設(shè)計(jì)[D].西南交通大學(xué),2009.
[3]段凌,馬如彪,曾爾亢,等.1406例老年人身高、體重與體重指數(shù)調(diào)查分析[J].中國民康醫(yī)學(xué),2014,26(05):87-89.