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一种老人助行器的设计与分析

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李宏涛

摘要：人口老龄化现象日益加重，为帮助身体机能有所退化的老年人取得更好的出行体验，设计了一种可实现减重功能的老人外出助行器。通过该助行器升降、折叠、支撑等机构的配合，实现了电动轮椅模式与减重助行模式间的自由切换，并对关键承重结构进行了有限元分析校核，确保了助行器结构的稳定性和安全性。

关键词：老年人;出行;助行器;有限元分析

：TB472：A：1003-5168（2021）32-0051-03

TheDesignandImplementationofaWalkerfortheElderly

LIHongtao

（SchoolofMechanicalEngineering，AnhuiUniversityofTechnology，HuainanAnhui232000）

Abstract：Theagingphenomenonofthepopulationisincreasing.Inordertohelptheelderlywithdegradedphysicalfunctionandachieveabettertravelexperience，anauxiliaryelderlyaidisdesignedthatcanrealizetheweightlossfunctiontogoout.Throughthecooperationofthewalkerlifting，foldingandsupportinstitutions，thefreeswitchbetweentheelectricwheelchairmodeandtheweightlosssupportmodeisrealizedandcarriedoutthefiniteelementanalysisandcheckofthekeyload-bearingstructureandensurethestabilityandsafetyrequirementsofthewalkerstructure.

Keywords：theelderly;goingout;walker;finiteelementanalysis

根據我国第七次全国人口普查结果，我国60岁及以上人口达到了2.64亿，占总人口的18.7%;65岁及以上人口达到1.9亿，占总人口的13.5%。国家统计局局长表示，人口老龄化是社会发展的重要趋势，也是今后我国较长一段时间的基本国情[1]。

调查发现，老人助行器产品虽然种类繁多，但大多功能单一，集成度不足，难以满足老人的全部出行需要[2]。针对这一现象，设计了一款带有减重功能的智能助行器，不仅能够当成普通电动轮椅使用，还能够帮助老人站立行走，锻炼腿部肌肉，很好地完善了助行器的功能。

1多功能助行器的结构设计

1.1老人助行器的功能需求分析

为确定老人助行器的功能，在网络上查阅了部分国内外关于老人助行器的研究文献，并浏览了国内主要电商平台。经过总结分析，针对身体机能开始退化的老人，设计了一款具有多种功能的老人助行器。老人助行器的功能需求如下：①普通电动轮椅功能，可以满足老人长时间和长距离的出行需要，是助行器的基础功能;②辅助站立功能，由于腿部肌肉的退化，老人常需要他人的帮助才能够起身站立，而辅助站立功能可帮助老人独立完成起坐;③减重站立助行功能，可帮助老人减重站立行走，从而达到一定的康复锻炼效果。通过对老人助行器的功能需求进行分析，从使用者的安全性需求和心理需求出发，设计出一款可辅助减重的老人助行器，以改善老人的生活质量。

1.2方案设计

通过调查研究，减重助行设备的减重方案主要有3种，分别是悬吊式减重机构、外骨骼式减重机构及支撑式减重机构。悬吊式减重机构可以最大限度地减轻使用者腿部压力，但一般设备尺寸比较庞大，出行灵活性不高;外骨骼式减重机构体积小巧，灵活性好，但价格昂贵，且对控制系统要求较高，无法保证绝对安全性;支撑式减重机构相对前两者，成本较低，体积适中，安全性好，操作使用简单，且主要面向腿部功能开始有所退化的老人设计。因此，充分考虑到设备使用时的安全性、稳定性及舒适性后，选择支撑式减重机构。

1.3总体结构设计

该助行器主要由4大机构组成，分别是底盘机构、升降机构、座椅折叠机构和支撑架机构，如图1所示。升降结构通过轴承和杆件与底盘机构配合连接，支撑架机构和座椅折叠机构通过螺栓与升降架机构固定配合连接。在进行结构设计时，还应该满足以下设计原则：①从人机工程学的角度