机械创新设计-多功能拐杖

机械创新设计-多功能拐杖

机械创新设计

多

功

能

拐

杖

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2014年 12 月 7 日

多功能拐杖

摘要：鉴于我国人口渐趋老龄化，老年人口的健康和生活质量，已经成为社会各界的广泛关注焦点，作为老年人口广泛使用的一种工具，拐杖的设计衍生出许多新的研究课题。本文将从拐杖的发展现状、新型多功能拐杖的设计及原理、产品的发展前景等方面介绍此款智能拐杖。

关键词：拐杖、多功能、老年人、智能

一、产品背景及发展现状

根据美国普查的研究，世界性的人口老龄化是“历史上未曾出现的社会现象”。从根本上讲，这种人口转变是医疗进步、教育水平明显提高和经济发展的直接成就，因此，人们可以把这一现象当作历史进步来庆祝。但与此同时，老年人的健康保障以及生活起居问题也随之而来，老年人口的增多势必引发社会对老年人健康、安全的高度重视。人进入衰老阶段后，器官生理功能逐渐减退，机体代谢变得缓慢，免疫机能下降，应急能力日渐减弱，极易发生摔跤的事故，轻者疼痛不已，重则骨折，甚至有时会有丧命的危险。因此拐杖应运而生，拐棍能帮助老人站立，拐棍能作为助步器帮助老人行走，拐棍还能作为有视力障碍的老人的眼睛为他们的日常生活保驾护航。

作为老年人广泛使用的一种工具，拐杖的设计由此衍生出许多新的研究课题。

老年人需要锻炼与出行。但是由于疾病的侵扰，体能的下降，“行路难”问题不可避免地成为困扰着老人们的一个难题。调查显示，80%的老人不愿意在没有人搀扶的情况下独自出门。我们从这种问题上展开思考，设计了一款智能手杖，保障老年人出行的安全和锻炼的需要。

现在市场上的手杖品牌混杂，质量参差不齐，功能单一，只能单单起到支撑作用，并不能充分满足老年人生理要求。有不少老年人的手杖是不理想的，一根合适的手杖对老年人的安全十分重要。根据老年人的需求和消费特点，我们可以设计一款集多种功能于一体的手杖，来满足老

年人的出行需求，锻炼需求，安全需求，使他们的生活更加便利，更加舒适。

二、设计方案

市面上拐杖的缺点：单一的高度，没有升降功能；定位麻烦；携带不便；材料偏重。

改造拐杖的特点：

1.高度可随心调节

2.定位方便

3.携带方便

4.采用工程塑料

此款新型拐杖，主要包括把手部分、主体部分。

其中把手部分包括由壳体、前盖、后盖组成的手柄；主体部分包括既可拆卸又可旋转伸缩的主体杆、连接管；手柄内部中空形成空腔，利用这个空腔，可完成诸多功能的压缩设计，主体杆通过连接件与连接管活动相连，连接管固定在手柄的外侧面。

这种设计的优点在于：拐杖主体杆可伸缩，也可拆卸并内置一些其它物件，节约空间，储藏和携带方便。

三、设计原理

此款新型拐杖的设计引用TRIZ创造原理。TRIZ创造原理的核心内容是技术系统进化原理和技术冲突解决原理。首先，无论是一个简单产品还是复杂的技术系统，其核心技术的发展都是遵循着客观的规律发展演变的，即具有客观的进化规律和模式。其次，各种技术难题、冲突和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力。拐杖的设计多次援用了TRIZ理论的几种发明创造原理，归纳如下：

1.文中的此款新型拐杖利用分割原理，将拐杖分割为手柄和柱体，手柄和柱体有各自分为几个部分。

2.利用组合原理，把LED灯组与GPS、收音机、移动通讯以及其它适用设备组合在把手处。

3.利用多用性原理，拐杖原本的支持作用变为具有照明功能、导航功能等多功能集合的一体。

4.拐杖的收缩性运用了嵌套理论。

5.手柄的把手圆润适手的设计运用了去棉花原理。

6.复合材料原理的运用，使拐杖整体的重量减轻许多。

四、功能结构

1.电筒式手柄

在拐杖一个端面处内置一个小型LED灯头，旋转外露头部可控制手电筒的亮灭。安装在手柄上的手电筒，使手杖具备了照明功能，不必再额外备用照明设备，方便老年人在光线暗的地方以及夜间出行的时候使用。

2.GPS导航与定位

手柄内置GPS导航，当老年人在户外迷路或者要找近道回家时，利用GPS的导航功能即可实现自动导航并带有语音播报功能，即使无法自己回家，只要按一下GPS功能键，就能够把老人的当前地址发送给家人。

3. 通讯功能

手柄内置通讯器材，在把手处设置几个快捷按键，各个按键指定系统给不同的号码拨号，只要按下按键，就可以与对应的人进行通话。另外，设有急救按键，当老人感觉到身体异常时可立即按下此键，附近医院就能收到求救信号，并能及时施救。

4.收音机

当老人在户外散步时可打开安装在手柄里

的收音机，收听广播，解除老人的孤单寂寞、了解社会新闻、生活琐事。完全把自己融入正常人的生活之中。只需要按一下放行按钮，开启收音功能，旋转调频圈，转到恰当的频率上收听信息。偶尔几位老人坐在一起听一出黄梅戏，裳一段书评，忆一段小曲，闲暇之余，不缺玩乐。这一功能对老人来说也是一大好处。

5.红外感应

LED灯头上方设有一个红外传感器，当遇到前方有障碍物时，拐杖内的传感器可感应到然后引发报警装置报警，这样可以避免老年人因视线不好带来的危险。

6.报警功能

当老人不慎摔倒时，拐杖倾斜达到一定时间，报警器启动，并发出报警声，提醒家人及周边人发现老人情况，并及时救助，使老人在第一时间得到救护，防止造成危险。若达到一个小时无人受理，拐杖将自动触发通讯讲危险信号发送至就近医院。当老人要把拐杖放在一边时，为了避免不需要的报警，可手动关闭报警功能，当拐杖重新被拿起，水平仪被改变，报警系统自动复位，进入工作状态。

7.减震机构

减震机构包括减震触头和弹簧，其主体采用钢材料，减震触头采用橡胶材料制作。在手杖触头与支撑杆连接的部位安装弹簧的人性化设计使手杖在使用时拥有了减震功能，使人们在使用手杖时感觉更加舒适。

8.拐杖垫

拐杖垫的加入，不仅可以像普通的拐杖垫一样防滑、减震，触地点增多，稳定性好，避免了滑脱现象的发生，为残疾人和下肢骨折病人带来