基于空巢老年人群的自立拐杖设计*

华北理工大学 李雪龙，韩影，向子敏，白晓渤，段浩楠

根据国家统计局数据，在“十四五”期间，我国60岁以上老年人口年均增长约为1000万，其人口比重将超过20%，65岁以上人口也将超过14%，预计到2030年，全国空巢老人家庭将占老年家庭的90%[1]。而且由于老年人的身体机能衰退，腿脚不灵活，导致老年人极易摔倒，且老年人跌倒后不仅会造成他们日常生活能力下降，还会致伤致残，这不但会增加家庭的负担，更会增加医疗卫生负担，所以尽早采取相应措施预防老年人跌倒尤为重要。

一、老年人多功能拐杖产品设计现状

对于老年人来说，拐杖是方便他们出行的工具。他们在使用拐杖的过程中喜欢更为简单易操作的使用方法，因此使用简单，易上手，操作方便，并且能够减少体力和脑力负担的拐杖更受老年人欢迎。

根据调研和大量查阅资料得知，虽然目前中国市场上已经出现了形形色色的为老年人设计的智能拐杖，而且也具有很多功能，但是仍然缺少对老年人的人性化关怀功能，比如说功能众多但真正能够让老人改善使用现状的拐杖很少，并且不够人性化，技术含量不高，从而导致质量不稳定，不能够满足大多数老年人的日常生活需求。而且对于拐杖掉落后如何避免老年人俯身去拾的研究特别少，已经出现的自立拐杖是为了减少拐杖的掉落几率，并没有从根本上解决问题，所以我们设计了一款自立拐杖，在拐杖掉落时能够自行站立，从而降低老年人因为拐杖掉落而跌倒的风险。

二、设计思路

现阶段，我国已进入老龄化社会，空巢老年人的安全成各国学者的关注点。空巢老年人随着年龄的增长，身体机能不断衰退，特别容易发生意外伤害，在我国，跌倒是造成伤害、死亡的第四位原因，在65岁以上的老年人中则为首位。而且老年人的跌倒发生率随着年龄和虚弱水平而增加（WHO2016）。

为了方便老年人活动，多数老年人在日常出行中会选择辅助行走器具，但是在不使用的时候器具容易发生掉落。根据研究发现，老年人在俯身拾物时会增加跌倒的风险。鉴于此，设计本产品，降低老年人跌倒风险，增加老年人自救的几率。

三、自立拐杖的主要功能（见图1）

图1 拐杖的主要功能

（一）伸缩性

不同的老年人身高不同，所以对拐杖的长度需求也不同，为了提高老年人使用拐杖时的舒适度，把拐杖设计成可伸缩模式，老年人可以自由调节拐杖至自身舒适的高度。

我们在此方面设计的是伞式伸缩调节的模式，方便老人能够自助调节，增加老人的独立性，而且操作简便，这样的设计更加适合老年人，不会让老年人有落后的失落感，增加了对老年人的人文关怀。

（二）储物功能

从老年人的生理变化特点来看，老年人的记忆力下降，这导致老年人易忘记一些重要的事情，比如出门未带钥匙等，而且由于老年人身体机能下降，需要吃药来维持日常生活功能，因此我们在此拐杖内上部设计了三个储物盒，三个储物盒之间均有隔板，可以用来放置不同的小物品，通过按下开关，储物盒可以自动弹出，方便储存物品和取用物品。

（三）计时器模块

计时器的安装是为了配合储物盒的使用，老年人药物的服用需要有一定的时间间隔，同时也要定期定量服用，防止出现意外。计时器能够根据设置按时发出声音提醒老年人服用药物，防止老年人忘记吃药而产生不良影响，而且通过时间的设置，也会使老年人的生活越来越规律，从而提高老年人的幸福感。

（四）自立模块

本产品的特色之处是自立模块，自立指的是该拐杖相对于传统的拐杖而言，不仅可以实现在不同情况下的自主自立，而且还可以实现拐杖在掉落后自主自立。为了实现拐杖在不同情况下自主自立，我们在底座设计方面设计了四个圆形支撑加固式底座，相较于传统底座有更好的稳定性。我们还在底座上使用橡胶材质，并在它的上面设计花纹形状，加强了拐杖的防滑功能，防止日常生活中因底座不牢而损伤的不良事件发生。为了实现拐杖在掉落后能够自主自立，我们在拐杖内部添加了一个微型电机和重力传感器。重力传感器有较高的灵敏度，当拐杖掉落时，由于重力传感器的感应，会使微型电机产生电流，带动拐杖上的支撑架打开，从而使拐杖完成自立。在拐杖正常使用的过程中，支撑架会收缩与拐杖在同一条直线上，节省了空间。（见图2）

图2 自立装置

四、自立拐杖的整体结构设计图（见图3）

图3 拐杖结构

五、外观设计

（一）外形

老年人的自立拐杖外形，主要是对原来的拐杖形状进行改进，弥补了之前拐杖的不足。在把手方面（如图二所示），我们根据人体工程学的原理，设计了有弧度的握柄，增加了老年人在使用时的舒适感与满足感。

（二）材质

拐杖的材质方面，把手部位采用的是Pu材质，Pu材质物理性能好，耐曲折，柔软度好，抗拉强度大，具有透气性和防水性，并且质量较轻，会增加老年人使用拐杖时的舒适度；拐杖的主体我们选用碳纤维复合材料为主要材料，碳纤维复合材料具有质量轻、强度高、刚度高的优异性能，而且具有优良的减震性、耐疲性和耐腐蚀性。并且拐杖的主体部分质量轻会降低拐杖的整体重量，减轻老年人使用拐杖时的负担，减震更有助于老年人在行走时保持平稳。该材料还能够回收利用，有利于减少社会资源的浪费。拐杖的底座我们选用橡胶脚套，能够增大与地面接触时的摩擦系数，从而保持拐杖的稳定性。

（三）四角圆形支撑加固式底座结构

我们设计的底座为四角圆形底座（如图二所示），相对于传统的底座，我们的加固式底座平衡性更稳定，而且在底座底部设计了花纹式橡胶底座套，增加了底座的摩擦系数，平衡性更加稳定。

六、总结

尽管我们这个拐杖已经能够实现自立，而且相比于传统拐杖进行了多方面的改良，但是仍然还有很多需要改进的地方，接下来我们的团队还会经过调研、资料查找、分析、设计不断对拐杖进行深入研究，找到老年人更多的需求，根据老年人的需求完善功能，使老年人在使用拐杖的过程中体会到满足感，提高老年人的幸福感。