機(jī)械創(chuàng)新大賽

1、參賽小組：機(jī)電201003、04班 余怡 王金柱 制作時(shí)間：2011、10、28 智能多功能拐杖一、設(shè)計(jì)目的：據(jù)了解，目前中國(guó)有60歲以上老年人1.69億，占總?cè)丝诒壤秊?2.5%，預(yù)計(jì)到2020年這一比例將達(dá)到20%，到2050年將達(dá)到31%。隨著中國(guó)老齡化的增長(zhǎng)，老年人的身體機(jī)能日益退化，行走成了老人一個(gè)很吃力的問(wèn)題，拐杖也成為高齡者行走的必備輔助工具，為了減輕老人的痛苦，關(guān)注老人的健康與快樂(lè)，于是本小組設(shè)計(jì)了一款更適合老年人，更切身，更人性化的智能多功能拐杖。讓老人無(wú)處不感受人們對(duì)他的關(guān)愛(ài)，社會(huì)對(duì)他的關(guān)懷。幸福生活有我們創(chuàng)造。二、結(jié)構(gòu)功能介紹： 本產(chǎn)品是一個(gè)智能多功能拐杖，是由三個(gè)部分組

2、成，拐桿分為上中下三個(gè)關(guān)節(jié)，通過(guò)空心的伸縮套管組成整個(gè)部分。第一節(jié)伸縮桿、第二節(jié)伸縮桿、第三節(jié)伸縮桿、各種控制按鈕構(gòu)成。上關(guān)節(jié)又有手柄、照明燈以及各種控制按鈕。中關(guān)節(jié)有導(dǎo)盲儀探測(cè)孔，用于探測(cè)前方物體。下關(guān)節(jié)有減震防滑材料裝置，平衡裝置，物體夾取夾。其結(jié)構(gòu)如圖（1）： 圖（1）照明設(shè)配：此款拐杖裝有一種照明燈，其特征在于手杖把內(nèi)有一空腔，空腔內(nèi)裝有電池，手杖把的前面安裝有聚光燈，手杖把的前上方安裝有一按鈕開(kāi)關(guān)，聚光燈聯(lián)接到按鈕開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)上。老年人晚上拄拐行走時(shí)，按下按鈕開(kāi)關(guān)，亦可照亮前方道路，也可照亮腳下障礙物，非常利于老年人晚上助行。具體如圖（2）： 圖（2）減震防滑：由于拐杖與地面接觸時(shí)的反

3、作用會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)和沖擊，使人感覺(jué)不適應(yīng)，以及拐與地面接觸時(shí)的打滑情況影響老人的使用，鑒于此，我們?cè)O(shè)計(jì)此款拐杖考慮到了一種減震防滑裝置，我們?cè)诠照葪U的下關(guān)節(jié)底部桿體之間設(shè)有減震彈簧和減震墊，且在底部設(shè)計(jì)一種叫做支腳墊的東西，所謂支腳墊就是拐杖與地面接觸的部件如圖（3-B）。受力分析：(扭矩忽略不計(jì)) 受力圖如圖（3-A）所施加拐杖上的載荷均為垂直方向，所以橫向力對(duì)支腳墊所產(chǎn)生的影響未計(jì)入。在實(shí)際的使用過(guò)程中，支腳墊不僅受垂直力的作用，同時(shí)也受水平力及扭矩的作用。支腳墊受力，是一個(gè)從支管的前端受力，過(guò)渡到直角，再過(guò)渡到支管的后端。而且是周期性變化的。如圖4所示。最劣之處是在前、后角受力時(shí)。在此兩種狀

4、態(tài)時(shí)，N力使墊片的尖角、棱邊、毛刺對(duì)支腳墊產(chǎn)生壓、剪切作用，損壞支腳墊。因此，支腳墊考慮的是一種摩擦系數(shù)大且有彈性的材料。 圖（3-A） 圖（3-B）拾取物能力：此款拐杖是一種在普通拐杖上設(shè)置夾物裝置，能從地上夾取物品的多功能拐杖。抓物裝置包括力把、傳力鋼繩、夾嘴、撐桿架、彈簧。所述力把按鈕活動(dòng)連接在拐杖握柄下方，傳力鋼繩一端與力把按鈕連接，另一端與撐桿架連接，夾嘴在撐桿架與彈簧活動(dòng)連接在一起。所述彈簧有四根彈力相向的邊固定于撐桿架上，夾嘴是閉合花瓣?duì)畹乃陌霕?gòu)成，在撐桿架上彈簧的作用力下使四半常閉夾嘴張開(kāi)夾取物體，自動(dòng)夾緊。拐杖不夾取物品時(shí)，夾嘴與防滑靴形成閉合夾口。握動(dòng)力把下方的按鈕，夾桿自

5、然張開(kāi)，對(duì)準(zhǔn)所要夾取的物品，放開(kāi)力把，物品即被夾住，然后通過(guò)拐桿的伸縮。能夠夾取墊圈、衣物、紙、筆等質(zhì)量不是很重的物品，操作時(shí)動(dòng)作少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，使用方便。具體如圖（4）：伸縮自由：本實(shí)用新型涉及一種可調(diào)節(jié)伸縮的拐杖，其特征在于包括與拐杖柄端聯(lián)接的外管和套置于外管內(nèi)可相對(duì)外管上下移動(dòng)的內(nèi)管，在其把手上設(shè)有自動(dòng)按鈕以及與其相連接、固定于把手內(nèi)的彈鉤，彈鉤向下伸出到把手下面所固定的上桿及其內(nèi)套裝的中、底桿上端管內(nèi)；彈鉤套在一根同設(shè)于底桿管內(nèi)的、下端固定在底桿底部的彈簧上。不用時(shí)三根管套在一起，攜帶存放都很方便，使用時(shí)，輕輕一按自動(dòng)按鈕，拐杖三桿便自動(dòng)伸長(zhǎng)，不勞他人幫忙。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理簡(jiǎn)單

6、、使用方便，適宜老弱病 殘者使用。 具體如圖(5)：多功能GPS定位及其通訊定位：此款拐杖配備了GPS定位，由于考慮到老人年紀(jì)大了，大腦有時(shí)不太好用，容易走失迷路，故設(shè)計(jì)了這個(gè)功能。 其特 圖（5） 點(diǎn)是在手柄設(shè)有貯物空腔，貯物空腔內(nèi)安置GPS定位終端，中央控制器和電源，側(cè)部設(shè)置應(yīng)急呼救器按鈕，所述GPS定位終端可與GPS服務(wù)中心聯(lián)絡(luò)配合，通過(guò)公共通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳送GPS定位終端所 獲得的定位信息。該裝置安裝與手柄腔內(nèi)。 識(shí)別導(dǎo)盲：此款拐杖的主要功能是利用語(yǔ)音提示障礙物，幫助盲人識(shí)別障礙物與自己間的距離。本設(shè)計(jì)受汽車(chē)倒車(chē)?yán)走_(dá)工作原理的啟發(fā),采用超聲波收發(fā)模塊測(cè)距,檢測(cè)盲人周?chē)?2米以?xún)?nèi)障礙物,并

7、發(fā)出語(yǔ)音報(bào)警。另采用光敏電阻檢測(cè)周?chē)h(huán)境的亮度,并將該亮度轉(zhuǎn)化為相反邏輯的紅色警示光。本作品實(shí)現(xiàn)了電子導(dǎo)盲拐杖預(yù)期的聲光報(bào)警功能,還具有高靈敏度、低成本、便于攜帶等特點(diǎn)。盲人出行拐杖，由手機(jī)大小的遙感裝置和一個(gè)別在衣服上的耳麥組成，一旦遙感裝置探測(cè)到障礙物，立刻通過(guò)耳麥語(yǔ)音告知使用者。具體如圖（6）： 圖（6）不倒平衡：普通的拐杖在老人使用時(shí)很可能因?yàn)椴恍⌒臎](méi)有拿穩(wěn)讓拐杖倒在地上，撿拐杖對(duì)于活動(dòng)不方便的老人來(lái)說(shuō)是十分痛苦的事情。這款 自平衡拐杖巧妙地應(yīng)用了不倒翁原理，在拐杖的半球形底部?jī)?nèi)安裝了 圖（7） 配重，在無(wú)人使用時(shí)它也能保持直立狀態(tài)。具體如圖（7） 設(shè)計(jì)計(jì)算： 計(jì)算具體過(guò)程省略可看具體零件，因缺少事物制作選材未定也省略。 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)：1、 拐杖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可自由伸縮方便調(diào)節(jié)，采用輕質(zhì)