一种起身站立助老椅机构的设计★

李书阁

（重庆电子工程职业学院，重庆 401331）

引言

目前随着老年人口的快速增长，老龄化趋势在不断加剧。据相关统计数据表明，在我国的老龄群体中，有将近20%是失能或半失能老人，有的行走不便，有的存在视力或听觉障碍等问题，日常的独立生活起居存在很大障碍，需要借助人力或设备来辅助生活[1]。自20世纪80年代实行计划生育政策以来，我国的家庭结构逐渐向小型化发展，出现大量的独生子女家庭。由于年轻人面对现代生活及工作的压力，能够陪伴和照顾老人的时间很少，致使大量老年人面临独居与空巢问题，日常生活行动只能依靠自己，生活质量不高。关爱老年人，提高生命质量，实现健康老龄化，已成为衡量社会进步和科技发展水平的重要标志。因此，设计和生产助老机械产品，为老年人提供安全舒适的助老产品和服务，提高老年人的生活自理能力，解决老年人独自生活存在的一系列问题，具有重要的社会意义。

由于老年人身体机能随年龄的增长而不断下降，特别是下肢和腰腹力量的下降，普遍存在着坐下后难以起身站立的问题[2]，因此助老起身站立设备的需求逐年增加。目前市场上虽然已推出种类繁多的辅助站立设备[3-5]，然而针对老年人设计的起身站立设备较少，并且在操作便捷性和人性化方面存在欠缺，不能满足老年人独立使用的需要[6]。因此，需要在全面分析老年人独自起身站立需求的基础上，对传统的助老站立设备进行优化设计。本文据此设计一款家用起身站立助老椅，通过助老椅的抬升翻转机构和防跌机构，可辅助坐在该椅子上的老年人轻松而安全地站立起来，从而提高老年人的自理能力和生活质量。

1 起身站立助老椅的设计方案及工作原理

1.1 设计方案

在人机工程学分析的基础上，设计助老椅的外观、尺寸、形状结构等细节。本文设计的起身助老椅由椅子本体、抬升翻转机构和防跌机构三部分组成，其结构组成如图1所示。椅子本体与传统的座椅相比座位面板安装位置降低了高度。该助老椅的座位面板安装在抬升翻转机构上，抬升翻转机构安装在椅子本体上后，其上方的座位面板高度在水平状态下与传统的座椅面板高度相同。抬升翻转机构主要由直流减速电机、丝杆传动机构和双力剪连杆机构组成。通过直流减速电机驱动丝杆传动机构转动，丝杆螺母拖动双力剪连杆机构工作，实现座位面板的抬升翻转，辅助老年人起身站立。防跌机构由限位装置和防护杆组成。本文设计的起身站立助老椅具有以下优点：

图1 起身站立助老椅整体结构

1）采用电力驱动和电控控制，节省人力，操作方便。

2）传动系统采用丝杆机构，在断电后具有自锁性，防止座位自动下落，保证了使用者的安全。

3）设计有防跌机构，具有更高的安全性和可靠性。

1.2 工作原理

老年人从助老椅上起身站立时，只需按下控制面板上的“起身”按钮，直流减速电机开始工作，带动固定丝杆转动，固定丝杆带动螺母向后方移动，与螺母连接的两个滑块也一起向后方移动，滑块带动双力剪连杆机构运动，将助老椅座板由后往前向上翻转，从而将老年人的臀部慢慢抬升起来，辅助老年人起身站立。当座椅面板抬升翻转到极限位置时，滑块端面会触碰到行程开关，致使行程开关响应，控制直流减速电机停止转动。老年人在起身站立过程中助老椅座板的翻转过程是可中断的，只需按下控制面板上的“停止”按钮，直流减速电机停止转动，座板即可停止翻转。由于丝杆传动具有一定的自锁特性，能有效防止断电后的直流电机反转，即使切断电机电源，直流减速电机在失去动力的情况下，抬升一定高度的助老椅座板不会翻转下落，老年人也不会随之下落和跌倒。当老人完全站立起来后，只需按下控制面板上的“落座”按钮，助老椅座板便会缓慢落下，直至触碰到底部的行程开关，直流电机停止转动，这时座板下落到水平状态，停止下落。老年人在从助老椅上起身站立起来之前，可将防护杆向上扳动到水平状态，此时限位装置的限位销下落到防护杆转轴的限位孔中，将防护杆锁死，能够防止老年人起身站立重心不稳而跌倒。当老年人稳定地站立起来之后，可提起限位销手柄，将限位销从防护杆转轴的孔中拔出，此时防护杆靠自身重力自动下落到竖直状态。

2 起身站立助老椅的机构设计

2.1 座板抬升翻转机构

座板抬升翻转机构由直流减速电机、双力剪连杆机构和丝杆传动机构组成，如图2所示。该机构的主要功能是通过控制座位面板的抬升翻转角度，帮助老人起身站立。直流减速电机通过联轴器与丝杆连接，可驱动丝杆转动。丝杆螺母通过一块连接板与两个双力剪连杆机构的下部滑块连接，可同时带动两个滑块同步移动。双力剪连杆机构上部的两个滑块导轨和两个摇块端部安装在座位面板，当双力剪连杆机构下部的两个滑块移动时，带动整个连杆机构运动，可实现助老椅座板由后往前向上翻转，辅助老人慢慢起身站立。当老人完全站立离开助老椅后，可控制直流减速电机反转，通过丝杆机构带动双力剪连杆机构下部的两个滑块反方向移动，将助老椅座板降落到水平状态。

图2 座板抬升翻转机构

2.1.1 双力剪连杆传动机构

双力剪连杆传动机构如图3所示。其上部滑块的导轨连接可抬升翻转的座位面板，上部滑块与连杆铰接；下部滑块连接丝杆传动机构的螺母，下部导轨固定安装在支架上。为了保证座板抬升翻转运动的稳定性，助老椅两侧各安装一套双力剪连杆机构。当丝杆螺母带动下部滑块沿着导轨滑动时，下部滑块通过连杆1和连杆2将运动和动力传递至上部滑块和摇块，从而实现座板的翻转运动。合理设计下部滑块的行程和各连杆的长度，能够使座板相对于水平位置抬升翻转至少80°。

图3 双力剪连杆机构

2.1.2 丝杆传动机构

丝杆传动机构摩擦阻力较小，传动精度高，在抬升翻转机构中的主要作用为将直流电机的转动转化为丝杆螺母的移动，从而带动双力剪连杆机构工作；具有一定的减速功能，降低助老椅座板抬升翻转的速度，保证座板抬升翻转装置的安全性；具有自锁性，在断电后，能够防止电机反转带动座位自动下落，保证了使用者的安全。

2.2 防跌机构

防跌机构由限位装置和防护杆组成，如图4所示。该机构的主要功能是在老年人从助老椅上起身站立时，为老年人提供保护，防止老人意外从座位面板上跌倒。限位装置的转轴通过滚动轴承安装在壳体上，转轴伸出壳体的端部安装防护杆。转轴的中间部位设计一个圆形滑槽，在滑槽的底部加工一个限位孔。限位销在弹簧压力载荷的作用下，与转轴滑槽底部抵紧接触。当防护杆向上扳动到水平状态时，限位销将会下落到转轴的限位孔中，此时可将防护杆锁死在水平状态，起防护作用。当提起限位销手柄时，可将限位销从转轴上的限位孔孔中拔出，此时防护杆靠自身重力自动下落到竖直状态。

图4 防跌机构

3 结论

本文设计的起身站立助老椅能够有效地辅助老年人久坐后独自起身站立，操作方便，安全可靠，可被广泛用于普通家庭、养老院等场所，在助老设备市场具有较大的竞争力和良好的推广价值。同时对同类型的助老设备的结构设计与研究也具有一定的参考价值。