基于社会需求背景下一种新式轮椅的研发

张 驰 李金泽 胡 淼 刘 巍

（北华大学 吉林吉林 132013）

一、研究背景及意义

老年化问题是我国面临的一个急需解决的社会问题。根据国家统计局发布的相关数据显示，2019年末，我国65周岁及以上老年人口达到1.76亿人，占总人口的12.6%，人口老龄化给社会发展带来了诸多影响，已引起了政府和社会的广泛关注，此部分老年人会逐渐的减退各项生理功能，主要表现为降低四肢的灵活程度、降低个人自理能力等[1-3]。同时，截止到2010年底，我国各类残疾人人口数量已经达到8502万，其中患有肢体残疾的人口数量已经达到2472万[4]，人口进入老龄化最直接的影响就是老年人的正常生活会受到极大的不便，给正常的生活需要造成了严重的影响。此外，人口老龄化也会给每个家庭生活造成一定的负担，有很多子女会为了照顾老年人耽误正常的工作和休息，同样每年各种事故的频发也会使残障人士的数量增多，所以说如何利用现代化技术使老年人和残障人士的生活变得更加便利显得尤为重要。随着老龄化程度的不断加剧和信息社会的深入发展，提高老年人行动便捷性的智能化养老助老产品需求日益高涨[5]。

现今社会轮椅的使用率还是比较高的，传统的国内无论是手动轮椅还是电动轮椅功能相对来说都是比较单一的，对于老年人或者是残障人士来说无法满足其需求的，所以在传统的轮椅基础上研制出功能多样，使用灵活的新一代轮椅来满足这种需要是时代所驱，以便更好地为老年人和残障人士服务，提高他们的生活水平。例如针对行动不便人群使用的轮椅，设计一种可用于轮椅上的姿态转换机构以及安装GPS定位导航系统进行智能定位等，均是重要的创新设计方案[6-7]。本文通过对传统轮椅的分析和对轮椅需求人士的了解，确定所设计的轮椅几大重点特色功能：第一是在两侧扶手及座位下设计了储物空间，放置应急药品，提高病人在户外时自救的能力；第二是本轮椅拥有独有的监测使用者生命体征功能，对病人进行数据指标监控，实时监控病人；设立实时定位系统，与患者家人以及医院建立定位系统；第三是可通过靠背与底座之间的连接转轴，做到调节轮椅的舒适度以及应急时变成一个担架，方便对使用者的搬运；第四，根据轮椅的基本功能对其进行设计，确定储物空间，体征监测模块，定位模块，轮椅变成担架转换。

二、设计方案

（一）常用功能

1.存储药箱

在满足正常轮椅的功能前提下我们将会在轮椅的扶手双侧面加装应急医药箱，当病人在突发状况时，可以在手触及的范围之内及时地拿到药箱中的药物，为了方便起见，将药箱的箱盖设置成滑盖模式，方便推拉即可打开药箱，在药箱的内部也是分成了不同的隔断，将不同的药品放在不同的隔断之内，这样方便进行药物的寻找及安放，不至于由于药物的混乱导致病情的延误和处理。

2.生命体征监测功能

本项功能主要是在生命体征监测的过程中当人体的生命体征参数发生变化时，机器系统会在第一时间发出警报提醒监测人，最主要的监测目标是人体的心率变化以及身体的温度和呼吸速率变化来判断人体的生命体征是否正常，是否需要及时地借助他人的帮助等一系列情况；这个生命体征监测主要是应用到了各种传感器集中在监测系统末端，采集人体信号主要是通过传感器自身的模数转换将采集到的数据以数字信号的形式上传到服务器当中，进行信号的处理及传输转换[8]。

3.定位功能

目前市面上的定位器及各种模块技术是非常成熟的，本设计可以选择给个人使用的基于GPS跟踪定位器，它不仅具有体积小巧、外观时尚、耐用、精度高的特点，这款应用产品主要是基于GPS卫星定位系统，自动获取GPS信息和其他数据数值，通过手机短信的方式将这些数据反馈给我们的用户，达到一个及时追踪的效果。我们用的这款定位器在全球范围内可以实现连续监控目标，实现全天24小时定位，定位精度可在3-5米，这样可以保证及时地找到轮椅位置，保证使用者的安全，同时也可以设定轮椅所在的活动范围，一旦轮椅的轨迹范围超出了我们预先设置好的范围之内，我们的手机将会接收到报警提示，当遇到紧急情况时，可以通过紧急求救按钮向预先设定的手机号码或监控号码发出紧急求救信号，并回传目标定位数据，同时对定位器设置速度后，定位器将在超速时自动向预先设定的授权号码或监控号码报警并回传目标位置、速度等信息。将定位器设定为移动报警的状态后，当移动的范围超出500米（可根据需要自行设置），定位器将自动向预先设定的手机号码或监控号码报警并回传目标位置、速度等信息，定位器低电时会自动向预先设定的手机号码或监控号码报警并上传位置数据。

4.担架功能

设计的轮椅在坐垫部位与下面车轮框架是通过手拧螺丝进行固定的，设计成4个螺丝，一边两个，那么会起到一个很好的固定作用，同时也会很方便地进行固定和取下。同时坐垫与靠背也是通过卡簧进行连接，主要目的是当我们的轮椅使用者一旦遇到突发情况，需要进入救护车或者是需要担架的时候我们可以将靠背放下变成平板简易担架，同时将手拧螺丝拧下与底盘脱落可以及时将轮椅使用者抬走，既可以节约时间，又可以大大的简便工作路程，方便又实用。

三、设计思路概述

此款轮椅的主要设计思路是在传统的电驱动轮椅的基础上加装存储药箱、生命体征监测系统、定位系统和担架功能，首先是在两侧手扶的下面加装药箱，通过滑盖式药箱盖来解决手动开药箱盖的问题，方便解决轮椅使用者对于药物的需求和及时触及药物的方便需求；生命体征监测仪挂在靠背上面，通过走轮椅电源进行供电，时刻监听轮椅使用者的生命体征，一旦出现突发情况可以及时得到反馈和救治；定位系统可以在轮椅使用者无人陪护的情况下进行使用，可以走轮椅电源，也可以根据需要自行供电，因为其小巧，可以安装在轮椅的任何安全可触及的范围，同时可以根据需要进行使用范围的设定等，极大地满足用户地使用要求；担架功能主要是在突发情况需要转运轮椅使用者时进行使用，虽然使用频率不是很高，但是为了应对突发情况的需要，也是在轮椅的整体框架上进行了可拆卸的合理设计，满足突发情况的使用。

四、设计结果

通过对设计的新型轮椅的反复推敲与论证，对于加装的主要四点功能技术在现今社会已经是成熟技术，不涉及到任何未开发的前沿科技，所以说我们设计的新式轮椅达到投入使用的要求和符合使用标准，满足当今社会使用要求，达到预期效果。

五、总结与展望

随着现代社会对于轮椅的需求量也是不断增加，越来越多的科研人员也是不断地投入到轮椅的研发工作当中，如何研发出使用效果好，同时还要满足各种人群的使用，价格上的优势也成为研发人员所要考虑到的问题。相对于市面上国外或者是主流高端产品的价格还是很昂贵的，所以说针对这些原因，设计的这款实用性轮椅还是有很多优点的。其主要优势在于：（1）简便药箱设计：满足各种实用人群的需要，方便又实用；（2）生命体征监测仪：时刻监测使用者的生命体征数值；（3）定位器：使用者独自外出时定位系统可以即时显示所处位置；（4）担架功能：遇到特殊情况，方便使用。实践证明，该创新型轮椅功能完善、移动灵活、操作简便、安全度与舒适度高，具有一定的应用前景[9]。