肖天骄 魏晨婧 赵强 李燕
摘 要：我国正在快速步入老龄化阶段，老年人的出行问题已经凸显并将持续加深。通过分析市面现有辅具产品的不足，结合照护轮椅使用者的出行需求，基于“人—技术—环境”统筹协调理念，设计了一款适用于中重度肢体障碍老人护理轮椅助力辅助装置。由该装置的应用验证结果可知助力轮可以为老年群体乘坐轮椅的照护推行过程提供安全、有效的移动助力，为老龄群体的便利出行提供了条件。
关键词：助力装置 护理轮椅 结构设计 适老辅具
中图分类号：U463.46 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）11（b）-0079-02
1 研究背景
全国老龄办、民政部、财政部共同发布第四次中国城乡老年人生活状况抽样调查结果显示，我国失能、半失能老年人大致4063万人，占老年人口比例为18.3%，预计2025年我国60岁以上的人口将超过3亿[1-2]。随着时间的推移，失能、半失能老年人基数会越来越大。同时，我国老龄化还呈现以下一些特点：（1）老人照料老人比例高;（2）失能半失能老人多;（3）绝大多数都有轮椅，大都存在着看病、外出等推行距离长、社区或街道路况坑洼、障碍较多，推行费力的情况。由此可见，老年人的出行问题已经凸显并将持续加深。
2 出行问题分析
经调研发现，居家养老群体中高龄半失能老人、失能老人、残疾人所占数量居多，该群体使用最多的辅助器具是轮椅，甚至很多家庭唯一的辅助器具就是轮椅。对于这些老人、残疾人而言，平时日常的外出、就医、购物等活动都要借助轮椅完成。
市面上可供使用的轮椅主要是手动轮椅和电动轮椅两类，电动轮椅适合上肢还具有操控能力且具有清楚认知意识的使用者。随着年龄的增长，老年人的肢体协调能力和认知能力会持续降低，从安全方面考虑已不适用于需要自主操控意识的电动轮椅。同时，由于体积与重量的问题，电动轮椅在外出使用时携带不便，尤其在遇到建筑障碍时无法搬运，都给出行带来了很大困难。因此，他们对手动轮椅的需求会越来越大。
四轮手动轮椅行进过程需要推行者施以力量，在路面条件不好的情况下驱动会更加沉重，一般的推行者可以应对，但如果是老人推行老人、或是老人自己手动驱动轮椅外出，在遇到路面条件不好的情况时，出行会出现严重困难。因此，迫切需要研发助力辅助装置辅助轮椅推行过程，帮助乘坐者与照护人员减轻出行的困难与负担。
3 装置方案设计
3.1 总体设计原则
产品设计基于“人—技术—环境”统筹协调理念，产品既要能够满足人的生活需求，解决功能障碍者的专项功能需要，又要具备友好的人机交互方式，符合人机工程学的运动规律。结构设计突出精致化，兼具小型化与轻量化，并保证产品的使用安全性和操作容错性，从技术层面做好成本控制;设计过程中考虑使用环境因素，保证产品可以适应日常生活中多样、多变的路况，保证产品的可用性和易用性。
3.2 产品的结构形式
（1）为实现快速拆装和手动轮椅高适用性的要求，设计了“定制卡具+外置挂接”的动力连接方式。分别针对手动轮椅产品最为常用的“X”字和“一”字轮椅车架结构设计挂接结构卡具;
（2）为满足护理人员后侧驱动要求，助力轮位置应尽量不超出轮椅轮后后侧边缘，结合重量控制规划，设计中选用单轮轮毂电机作为助力装置驱动部件;
（3）为保证助力装置所能提供的推进力和越障能力，需设计助力装置与地面间的倾角，以最大化前驱力和下压力综合作用产生的推进效果，经计算及测试验证，装置与地面倾角为 （50°±2°）范围时驱动效果最佳;
（4）为兼顾助力装置在不同路面条件下的推行效率，设计助力轮驱动高速档位和低速档位，其中高速档位用于上坡、不平坦地面等路况下的助力，低速档位用于平地路况推行;
（5）为满足使用人员携带出行的要求，电池容量需支撑慢速档位状态下助力20km，为满足飞机出行要求，助力轮电池系统设计为可快速拆卸结构。
4 应用验证
根据设计方案进行了样机研发，并对样机挂接手动轮椅后的应用性能进行了测试，结果如下。
（1）裝置结构测试。经测试，研发样机总重量为4.37kg，整机尺寸为159mm×385mm×154mm，相较于其他类型的轮椅助力装置在总体重量控制和结构紧凑性方面具有较大优势，携带便捷;
（2）装置续航测试。经测试，在复杂路况慢速档位状态下，轮椅搭载体重70kg用户负载时，平均每6km耗电25%，估算总体续航里程约为24km;
（3）拆装便捷性测试。对经过培训后使用者进行助力装置拆装测试，共计10人完成200次测试结果表明，平均拆卸/安装时间为3.2s，拆装便捷;
（4）上坡能力测试。经载人测试，在高速档位可实现对20°坡面的上坡无困难。
（5）稳定性测试。助力装置连接轮椅后，整体静态特性无变化，在实际路况测试过程中，未出现稳定性问题。
5 结语
根据受照护老年人的出行需求，设计了一款适用于中重度肢体障碍老年人的护理轮椅助力辅助装置，该装置采用单轮后置式助力方式，加载于普通手动护理型轮椅后侧，实现手动推行的动力辅助功能，解决普通手动护理轮椅在长距离及上坡、坑洼地段推行困难问题。同时进行小型化、轻量化设计，配合精巧装配连接装置，实现快速拆装，解决电动辅助装置不易携带运输等问题。轮椅助力装置可直接附加在目前市面60%以上的轮椅上，能够解决失能、半失能老人使用的非电动轮椅推行费力的问题，帮助减轻轮椅使用时的推行体力。
参考文献
[1] 国务院.“十三五”国家老龄事业发展和养老体系建设规划（国发（2017]13号）[Z].2017-03-06.
[2] 民政部.2016年社会服务发展统计公报[Z].2017-08-03.
