立卧两用电动轮椅车的设计

　　摘 要：在研究坐姿对身体产生的不利影响的基础上，突破传统轮椅的功能和结构，提出了一种可实现站立及仰卧姿态的电动轮椅车的设计方案，阐明了轮椅机构的工作原理，并对站立机构进行了运动分析.,在 UG/Motion Simulation 模块中建立了轮椅虚拟样机，并进行了运动仿真，结果验证了轮椅机构的合理性.

　　目前，在我国人口中有 8,296 万残疾人，占全国总人口的比例为 6.34%，其中肢体残疾人数 2,412万，占 29.07%[1]. 据老龄委统计结果显示，截至 2004年底，我国 60 岁以上的老年人已达到 1.43 亿，占全国人口总数的 10.97%以上，预计 2010 年将达到 1.6亿[2]. 高龄人一个很大的障碍就是步行能力减弱，最后还可能无法行走.,因而，残疾人和老年人这个庞大的弱势群体需要一种适合他们心理和生理的代步工具来满足日常生活及参与社会活动的需要[3-4].

　　坐姿是人体的一种自然姿势，它能够免除站立时人体的足裸、膝部、脊椎等关节部位产生的静态肌力，减少人体的耗能. 但坐姿限制了人体的活动性，长期的坐姿对健康很不利，它会引起腹部肌肉松弛、下身肿胀、静脉压力增大、大腿局部受到压力增加血液回流阻力、脊柱不正常的弯曲，以及对某些体内器官的功能(如消化器官、呼吸器官)造成损害，并且坐姿会在人体的主要支撑面上产生压力，一段时间内就会引发不舒适的感觉[5-6]

　　.对于下肢残障者来说，由于下肢活动性的限制，坐姿是他们日常生活中最主要的行为方式，长时间坐在轮椅上对他们身体所产生的不利影响更为显著，因而需要一种使用舒适并能够辅助他们改变身体姿态的轮椅车来解决生活中的不便及身体康复问题.

　　我国市场上现有的多数轮椅车功能单一，对于残障患者所需要的身体康复锻炼、高端取物及与床之间的对接等功能的实现还停留在实验室或少数定做的模式，并没有产业化，在一定程度上还无法满足残障者的需要[4]，而为了满足不同功能需求而购买多种医疗辅助器械又会增加患者的经济负担. 因此，设计一种多功能轮椅车，使残障者无需他人协助便能够实现以上动作，达到减轻护理人员工作强度、提高残障者生活质量的目的是非常必要的.

　　本文针对长期坐姿对人体产生的不利影响，设计了一种立卧两用电动轮椅车，并对其进行了运动分析与仿真.

　　1 轮椅的整体结构

　　针对下肢残障者的使用需求，新型轮椅车需满足几点要求：(1)通过座面倾斜和脚踏板的内收辅助使用者站立;(2)轮椅在站立姿态下能够正常行驶;(3)椅背能够达到平躺位置.这样的功能不仅能够解决残障者日常生活中的不便问题，提高行动自由度，还能够辅助完成一些简单的身体康复锻炼，促进残障者血液循环、增强心肺功能，减少长时间坐姿疲劳. 对于护理人员来说减少了将残障者在轮椅与床之间移位的次数，降低了劳动强度.传统轮椅的设计是将椅背、座面、脚踏、底架、驱动轮及从动轮安装在整体焊接架上，这样是无法实现辅助站立及平躺功能的.,本文提出的设计思想是将椅背、座面、脚踏板和底架简化为多个杆件以铰链形式联接起来.,为了能够使轮椅车在站立姿态下行驶，防止由于站立过程中重心前移而导致的轮椅车失衡，考虑在脚踏板连接架上加装两个小轮机构，使得站立姿态时轮椅车的支撑点前移，保证了重心的稳定性. 轮椅车的整体机构简图如图 1 所示.