輪椅的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與人機(jī)

輪椅的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及人機(jī)分析摘要摘要:人機(jī)工程學(xué)是運用人體測量學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)等學(xué)科的研究手段和成果，即將人體特性、能力和活動限度等方面的數(shù)據(jù)用于機(jī)械系統(tǒng)及其所處環(huán)境的設(shè)計中去，使操作者能安全、舒適和高效率地工作。人機(jī)工程學(xué)就是研究與解決“人—機(jī)—環(huán)境”三者協(xié)調(diào)統(tǒng)一，使人機(jī)系統(tǒng)和諧的學(xué)科。輪椅是殘疾人依靠手臂以車代步的一種工具，隨著人類社會的進(jìn)步，殘疾人逐步受到重視，由于輪椅的運動特點，對于下肢肢殘者可以通過輪椅進(jìn)行適當(dāng)?shù)膽敉怏w育活動，輪椅越來越多的被殘疾人使用，輪椅的安全性、高效率性、乘坐舒適性等人機(jī)工程學(xué)方面的因素得到了設(shè)計者更多的重視。將輪椅置“人—機(jī)—環(huán)境”系統(tǒng)中，按人機(jī)工程學(xué)原理進(jìn)行設(shè)計。輪椅各方面的優(yōu)化設(shè)計將會直接影響到殘疾人的安全、健康及舒適程度。按照人機(jī)工程學(xué)中“以人為本”的設(shè)計理念，在輪椅的設(shè)計過程中要跟家注重“人—輪椅—環(huán)境”的統(tǒng)一協(xié)調(diào)。并要著重體現(xiàn)人性化設(shè)計的重要性。本文基于人體測量學(xué)理論，以及人機(jī)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計；針對不同消費水平和不同殘疾程度的人群，通過人體百分位的計算。在原有的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行了改良設(shè)計。使殘疾人擁有更舒適的運動及娛樂體驗。關(guān)鍵詞：人機(jī)工程學(xué)；輪椅；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；安全；舒引言研究背景隨著社會的不斷的進(jìn)步，人們對于殘疾人的關(guān)注度也逐漸上升。生產(chǎn)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展把社會的生產(chǎn)技術(shù)設(shè)計的人性化推向了一個全新的階段，設(shè)計的“人-機(jī)-環(huán)境”的相互統(tǒng)一與“以人為核心”的設(shè)計理念已經(jīng)成為整個現(xiàn)代社會設(shè)計生活運作的重要基礎(chǔ)，人們對于產(chǎn)品的舒適性以及安全性的要求也不斷督促著設(shè)計者們的推陳出新。隨著智能時代的來臨，專門為殘疾人設(shè)計的設(shè)施也已逐漸成為一項大從的迫切需求，殘疾人設(shè)施的人機(jī)因素的研究也越來越受到人們的重視。輪椅作為殘疾人的一種輔具，它以人作為動力，與人有著十分密切的關(guān)系。在輪椅的設(shè)計與使用過程中，包含著大量的人機(jī)工程學(xué)問題。為了使輪椅的設(shè)計更趨于成熟，為了使操作者在操作時更加方便和舒適，則需要運用人機(jī)工程學(xué)的原理來設(shè)計輪椅。并通過對其結(jié)構(gòu)的優(yōu)化時使用者更加舒適和安全。并基于人機(jī)工程學(xué)的原理和方法，根據(jù)人體測量數(shù)據(jù)，外形尺寸進(jìn)行了設(shè)計，并對其結(jié)構(gòu)尺寸、驅(qū)動系統(tǒng)和舒適性等進(jìn)行了分析，設(shè)計出結(jié)構(gòu)更加簡單、操作更加方便、安全可靠的輪椅。本設(shè)計研究的初衷隨著時代的迅速發(fā)展，人們對于自身用品的安全性和舒適性的要求也越來越高！殘疾人的座椅的設(shè)計業(yè)慢慢的加入了人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計因素，它設(shè)計中的人機(jī)工程學(xué)也越來越多的考慮到了殘疾人的自身感受和愿望。在輪椅的使用過程中，不斷發(fā)現(xiàn)的不足也讓人們不斷的生產(chǎn)中改進(jìn)這些缺陷。因此，本文在讀輪椅原本結(jié)構(gòu)的人機(jī)分析后，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。讓殘疾人在使用過程中，更加感受到安全、舒適和靈活性！人機(jī)工程學(xué)意義和重要性人機(jī)工程學(xué)是一門關(guān)于技術(shù)和人的協(xié)調(diào)關(guān)系的學(xué)科。是研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)等方面的各種因素；研究人和機(jī)器及環(huán)境的相互作用；研究人在工作中、家庭生活中和休假時怎樣統(tǒng)一考慮工作效率、人的健康、安全和舒適等問題的學(xué)科。該課程從不同的方面和角度向我們陳述講解了人體工程學(xué)的知識。用以設(shè)計使操作者能發(fā)揮最大效能的機(jī)械、儀器和控制裝置，并研究控制臺上各個儀表的最適位置。圖1人機(jī)工程分析與評價系統(tǒng)圖同時人體工程學(xué)是一門與人密切相關(guān)的學(xué)科，而人本身就是一種情感豐富卻又敏感脆弱的動物，他們對于生活充滿渴望和幻想，渴望生活、熱愛生活、追求生活的人便會希望自己所生活的環(huán)境舒適、充滿溫情。而這一夢想，便可以通過設(shè)計來實現(xiàn)。原始社會的設(shè)計，就像人類所有的發(fā)明創(chuàng)造一樣，總是抱著改天換地，方便生活的目的產(chǎn)生的。每一件物品，每一個造物的過程，都在無意的探詢?nèi)祟愔?。人們?chuàng)造物品的同時，也在自發(fā)的追求著使用產(chǎn)品時的舒服，安全等，考慮人的不同要求。其實人體工程學(xué)的重要性不是現(xiàn)在才顯得尤為重要，而是早在遠(yuǎn)古時代，它就處在了不可缺少的的地位，只是隨著時代的變遷、社會的進(jìn)步，這一學(xué)科便變得日益重要。國內(nèi)外人機(jī)工程學(xué)設(shè)計發(fā)展和現(xiàn)狀沃人機(jī)工程技仇術(shù)是21世爭紀(jì)信息領(lǐng)域插需要解決的部重大劈設(shè)計兄。美國21命世紀(jì)信息技櫻術(shù)計劃中的傲基礎(chǔ)研究內(nèi)掠容為4項：箭軟件、人機(jī)疊交互、網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)、高性能計桌算機(jī)。其中確，人機(jī)建模雪研究在信息乓技術(shù)中被列工為與軟件技宮術(shù)和計算機(jī)域技術(shù)等并列括的六項國家猶關(guān)鍵技術(shù)之尺一，并被認(rèn)軋為“對于計賴算機(jī)工業(yè)有薪著突出的重病要性，對其魄它工業(yè)也很鼠重要”。美爹國國防關(guān)鍵慎技術(shù)計劃不艇僅把人機(jī)交明互列為軟件播技術(shù)發(fā)展的駝重要內(nèi)容之惡一，而且還眨專門增加了災(zāi)與軟件技術(shù)唉并列的人機(jī)悄界面這項內(nèi)補容。日本也速提出了FP曾IEND2銷1計劃（F娛uture勞Pers錯onali宗zedI候nform帆ation邪Envi無ronme翅ntDe橡velop求ment）昨，其目標(biāo)就彈是要開發(fā)2助1世紀(jì)個性精化的信息環(huán)哲境。我國9添73、S-預(yù)863、十惱五計劃及未烤來的十一五選計劃均將人脊機(jī)交互列為死主要內(nèi)容。葡在中國，人機(jī)機(jī)工程學(xué)的娃研究在20這世紀(jì)30年竿代開始即有辟少量和零星凈的開展，但也系統(tǒng)和深入梯的開展則在茅“文革”以看后。198偶0年4月，賣國家標(biāo)準(zhǔn)局前成立了全國繁人類工效學(xué)擇標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)礙委員會，統(tǒng)評一規(guī)劃、研尖究和審議全疊國有關(guān)人類聲工效學(xué)的基嚇礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的制招定。198輔4年，國防滾科工委成立碧了國家軍用嚇人－機(jī)－環(huán)栽境系統(tǒng)工程紀(jì)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)斧委員會。這魔兩個技術(shù)委食員會的建立牧，有力地推潛動了我國人趨機(jī)工程學(xué)研鋤究的發(fā)展。每此后在19熔89年又成羅立了中國人穿類工效學(xué)學(xué)抽會，再在1奧995年9匆月創(chuàng)刊了學(xué)型會會刊《人瓶類工效學(xué)》鍵季刊。20摟世紀(jì)90年嘆代初，北京偉航空航天大蘇學(xué)首先成立錘了我國該專附業(yè)的第一個抖博士學(xué)科點虧，隨后南京院航空航天大祝學(xué)、西北工精大、北京理稍工大學(xué)、北抓大醫(yī)學(xué)部等藍(lán)大學(xué)也先后甚成立了相應(yīng)袋的專業(yè)。當(dāng)滋前，隨著我賞國科技和經(jīng)援濟(jì)的發(fā)展，奪人們對工作哨條件、生活臺品質(zhì)的要求稱正逐步提高早，對產(chǎn)品的綁人機(jī)工程特滲性也會日益眠重視。一些敗廠商把“以靜人為本”、葛“人體工學(xué)菜”的設(shè)計作住為產(chǎn)品的賣獄點，也正是動出于對這種提新的需求取轎向的意識。努1.13本移設(shè)計皺的來源和研桃究內(nèi)容還本傘設(shè)計興來源于掠早期的朗輪椅子設(shè)計。根據(jù)烘早期般輪椅步的設(shè)計，從傍人機(jī)貌工程學(xué)的角術(shù)度重去新使其結(jié)構(gòu)閘更加優(yōu)化，澤使使用者更轎加感受到它櫻的安全性和民舒適性。縮同是使人性糕化、綠色化榆和可持續(xù)化察在現(xiàn)代設(shè)計索中更充分的藝體現(xiàn)出來俗。眉在早期的歐輪椅豬設(shè)計中，憂輪椅堵一般由專業(yè)童人鼠員使用，對施其設(shè)計著重潑于追求功能瞧、工作效率毫和工作的可關(guān)靠性。現(xiàn)在堪，寨輪椅撓越來越多地省由碧非專業(yè)的殘團(tuán)疾人使用，浴輪椅誠的設(shè)計要考般慮它的使用瞇和工作環(huán)境葉滿足操作者顛的生理和心死理要求，達(dá)暴到工作環(huán)境桃舒適、安全摘、喊操作方便、咐減輕操作疲革勞的目的。堂將房輪椅溉置筒“剖人票—擦機(jī)墨—恒環(huán)境縱”艦系統(tǒng)中，按違人機(jī)工程學(xué)妹原理進(jìn)行設(shè)劍計，主要從霜座椅系統(tǒng)、隸操縱系統(tǒng)和混乘坐舒適性殼等方面討論祖輪椅望的人機(jī)工程蟻學(xué)設(shè)計問題校，對于鬧輪椅陸與人的釣“繁人姑—迎機(jī)效—釣環(huán)收境吊”倦系統(tǒng)如圖2憐所示情圖往友2鋸繳人－機(jī)－環(huán)殘境系統(tǒng)圖問題定義五在北京殘奧迎會召開后，撞人們在綠蔭磚場上看到了慰一抹美麗的村身影。那是術(shù)殘疾運動員盟們在運動場她上揮灑自如芬的表演和夢滅想的實現(xiàn)?？鸲嗌偃嗽谀寝o一刻激動的解留下了眼淚霸。正因為律輪椅轟的設(shè)計，它洗才讓很多身登體有殘疾的輕人們有了實延現(xiàn)夢想的工綱具。效而設(shè)計的發(fā)奸展總是要不杯斷的創(chuàng)新才靈能更上一層朝樓，才能更西符合人們的得生活和學(xué)習(xí)剃的要求。所糾以，本文是揪對駝輪椅優(yōu)的結(jié)構(gòu)和外年部材質(zhì)進(jìn)行痕改良設(shè)計，助使其更加符隙合運動員和迎普通人群的屠使用。閥結(jié)構(gòu)的優(yōu)化嫌與分析絮輪椅吵的操縱者是鳥在坐姿的狀費態(tài)下工作的勤，為了使操排作者在使用綠時處于舒適星的狀態(tài)和適栗宜的環(huán)境中斷，在設(shè)計中逢就必須充分沾考慮人體坐筐姿的尺度。屯以座椅的結(jié)慣構(gòu)為例，主什要考慮座寬禽、座高、座揪深的塑設(shè)計尺寸援。乎并為了使操世作者在操作須過程中始終冠處于安全和梅能夠準(zhǔn)確無奴誤的完成操柱作，對輪椅寒的驅(qū)動輪的些表面積的材質(zhì)完進(jìn)行一定的虧改農(nóng)和加工炊使使用者更悶加舒適。同顯時對其座椅組的形態(tài)和材蠶質(zhì)也進(jìn)摘行一定的改驚變，讓操作夜者在工作中絹不會處于疲嚇勞的狀態(tài)下鬼。抄從而使碗輪椅騾更加的發(fā)揮蹲它的功能。研究范圍唇在市場上眾別多的輪椅產(chǎn)偏品中選擇一兔款，通過和淹其他輪椅產(chǎn)塵品的比較和鼓分析，對其息進(jìn)行市場調(diào)株查得到反饋東意見，從而耀進(jìn)行改進(jìn)。剝?nèi)缓筮M(jìn)行人危機(jī)分析和結(jié)曾構(gòu)優(yōu)化使其染更加完美。掉并在材質(zhì)上怒也進(jìn)行一定廳的改良，最縫好用一些耐茅用、吸汗性討強(qiáng)和柔軟的迫材質(zhì)。乖三維人體模棚型的建立跳建立人體模云型的基礎(chǔ)數(shù)退據(jù)及處理符在人機(jī)工程坑分析與評價私系統(tǒng)中指,早三維人體建告模有以下特散點北:腹(1)怨人機(jī)系統(tǒng)中混的虛擬人注箱重運動特性求,糕要求能夠仿段真人機(jī)作業(yè)甘環(huán)境中的各峽種動作晶,楚為動態(tài)地進(jìn)絕行人機(jī)評價襪做準(zhǔn)備。炎(2)商基于人體測磚量數(shù)據(jù)的三銷維建模掌,俊設(shè)計者必須桌熟悉適用條奮件、百分位膀的選擇等方航面的知識獵,章才能正確的槍應(yīng)用有關(guān)的恰數(shù)據(jù)增,精明確設(shè)計對擦象狡,黑然后再確定沾以該群體中費的哪些百分缺位數(shù)作為參敢照的標(biāo)準(zhǔn)涉,群要求能夠根撞據(jù)不同的適冷用環(huán)境構(gòu)造宏不同的虛擬蹤人體。采用碰了基于表面鼓型來進(jìn)行人著體建模卻,犬能夠滿足虛熱擬人的運動隱特性賄;球以人體測量土數(shù)據(jù)庫為基固礎(chǔ)膛,拖能夠按照給逼定參數(shù)頓(迷如男女、身略高、體重、鍋三圍等笨)童建立人體模畢型。萬所引用的主盜要人體測量壽數(shù)據(jù)良百分位數(shù)終/%固億年齡襲分組勵男（18-俯60）全15虜10見50暮909蔬599攀女(18-敘55)葵15糊10叢50教9095技99奇項目候蔽文數(shù)據(jù)背坐高/mm焦8368班5887軍0908訪947守9589評79煩7898店0981尖9855讓891吹9019許20肆坐姿頸椎點庫高/mm說5996最1562野4657助691礎(chǔ)7017魚19點5635容7958分7617介648賽6576膏75智坐姿眼高/句mm腰7297朗4976旦1798揮836距8478菊68匆6786貪9570分4739妹773漢7838成03閃坐姿肩高/屢mm呈5395法5756絕6598黨631羅6416以59喇5045猾1852進(jìn)6556毯585字5946恐09旺坐姿肘高/染mm斧2142偏2823句5263總291團(tuán)2983當(dāng)12肥2012戴1522現(xiàn)3251夢277放2842柔99汪坐姿大腿厚甜/mm尊1031堂1211副6130頂146異1511偽60鼓1071玉13務(wù)1171揮3014捷6151錯160侵坐姿膝高/杜mm棵4414果5646碗1493釘523來5325煌49厘4104佩2443泛1458跡485序4935稻07宵小腿加足高客/mm宏3723逆8338也9413挨439閑4484誰63瞇3313乎4235亞0382毀399秧4054支17哄坐深/mm歲4074碎2142止9457始486票4945歪10瓦3884矛0140勸8433南461皇4694訂85拉臀膝距/m膀m汽4995來1552拆4554日585繡5956鋸13拌4814從9550帝2529向561義5705拋87趴坐姿下肢長寨/mm保8929縱2193遞7992攪芒1046賢1063灶1069鉤8268紐5186胞5912釘960仗9751框005云坐姿人體尺悄寸奏人體測量數(shù)洲據(jù)的應(yīng)用原闖則延人體尺寸找應(yīng)用條件坑百分位選擇威注意事項戴坐姿眼高覺當(dāng)視線時設(shè)螺計問題的中嫌心測時，確定視揮線和最佳視針區(qū)要用到這衫個尺寸這類鼓設(shè)計對象包鑄括劇院、禮肆堂、教室和旗其他需要有尖良好視聽條熟件的室內(nèi)空緊間俱假如有適當(dāng)采的可調(diào)節(jié)賣性，就能適辣應(yīng)從第5百立分位到第9攻5百分位或耽者更大的范運圍以應(yīng)該考慮本凳書中其他地喝方所述的頭辦部與眼睛的景轉(zhuǎn)動范圍、籮座椅軟墊的策彈性、座椅朝面距地面的速高度和可調(diào)遲座椅的調(diào)節(jié)裝范圍勸臀部寬度拆這些數(shù)據(jù)對皇于確定座椅軟內(nèi)尺寸和設(shè)莖計酒吧、柜蹄臺和辦公座脫椅極為有用勿由于涉及到丹間距問題，認(rèn)應(yīng)使用第9材5百分位的磁數(shù)據(jù)璃根據(jù)具體條汁件，與兩肘遵之間寬度和返肩寬結(jié)合使問用熊大腿厚度配是設(shè)計柜臺益、書桌、會尋議桌、家具候及其他一些僚室內(nèi)設(shè)備的翼關(guān)鍵尺寸丙，而這些設(shè)轟備都需要把遍腿放在邪工作面下面磨。特別是有晌適當(dāng)?shù)拈g隙絲，這些數(shù)據(jù)沃是必不可少民的曠由于涉及到束間距的問題等，應(yīng)選用第算95百分疏位的數(shù)據(jù)法在確定上述吧設(shè)備的尺寸聯(lián)時，其他一絕些因素也應(yīng)豈該同時予以屆考慮，例如秤腿彎高度和鴨座椅軟墊的碰彈性饒膝蓋高度想是確定從地敵面到書桌、覆餐桌和柜臺蘋底面距離的駕關(guān)鍵尺寸，士尤其適用于牲適用者需要灣把大腿部分惜放在家具下要面定的場合譜。坐著的人浸與家具底面勒之間的靠近臺程度是否傻是臘關(guān)鍵強(qiáng)尺寸竹要保證適當(dāng)或的間距，故析應(yīng)選用第9欄5百分位的炕數(shù)據(jù)卡要同時考慮諸座椅高度和碌坐墊的彈性獨腿彎高度蜜是確定座椅唇面高度的關(guān)羅鍵尺寸，尤宜其對于確定薦座椅前緣的梢最大高度更娘為重要創(chuàng)確定座椅高酬度，應(yīng)選用窯第5百分位育的數(shù)據(jù)，因示為如果座椅牽太高，大腿塞受到壓力會膏使人感到不踩舒服。例如舊一個座椅高湊度能適應(yīng)小匯個子人，也嚇就能適應(yīng)大怠個子恩襲選用這些數(shù)恰據(jù)時必須注練意坐墊的彈這性悲臀部至腿彎使長度范這個長度尺久寸用于座椅足的設(shè)計中，燃尤其適用于齊確定腿的位仁置、確定長扭凳和靠背椅瞎等前面的垂萌直面以及確各定椅面的長古度或應(yīng)該選用第壇5百分位的撇數(shù)據(jù)，這樣皆能適應(yīng)最多儀的使用者-盟臀部-膝腘細(xì)部長度較長前和較短的人擠。如果選用棚第95百分罪位的數(shù)據(jù)，傻則只能適合汗這個長度較睛長的人，而以不適合這個滔長度較短的盼人皂要考慮椅面京的傾斜度盟人體測量數(shù)幅據(jù)的應(yīng)用原幕則揭2.13莊三維人體模慨型漆如圖芳3,個模型設(shè)定為卸成年男子萌,手其身高為剩1誼7械750mm怎,姻體重為綁75kg圖3夢坐姿的活動秤空間摸根據(jù)坐姿活跑動空間的設(shè)剝計原則和設(shè)奔計要求來座紀(jì)椅的尺寸。叉如圖4所示字為坐姿活動務(wù)空間的示意先圖惹。匯潑宿黎圖4紫圖中：出-忌增上身挺直機(jī)手頭向前傾的逝身體輪廓，寇為保持身體逼姿勢而必須搬的平衡活動腐已考慮在內(nèi)虹；足從髖關(guān)節(jié)起將上身向前、釣向側(cè)彎曲的籮活動空間；窗上身不動，起自肩關(guān)節(jié)起叨手臂向上和艱向兩側(cè)的活壤動空間；傻上身孤從髖關(guān)節(jié)起薪向前、向兩街側(cè)活動時手授臂自肩關(guān)節(jié)堂起向前和兩懸側(cè)的活動空悄間；凈自髖關(guān)節(jié)、榨膝關(guān)節(jié)起腿癢的伸、曲活疾動空間謎。怒第三章拒輪椅瘦的三維設(shè)計見3.1州輪椅赴設(shè)計中的人先機(jī)工程學(xué)遍在早期的菌輪椅陸設(shè)計中，駛輪椅總一般由專業(yè)歇人質(zhì)員使用，對請其設(shè)計著重諷于追求功能歲、工作效率帆和工作的可辜靠性?，F(xiàn)在顏，肌輪椅蘇越來越多地援由指非專業(yè)的殘趕疾人使用，閉輪椅歇的設(shè)計要考居慮它的使用帽和工作環(huán)境刷滿足操作者童的生理和心慨理要求，達(dá)他到工作環(huán)境廢舒適、安全繁、操作方便魂、減輕操作童疲勞的目的浸。燈活人機(jī)工程學(xué)溪的研究目的穗、內(nèi)容減人機(jī)工程學(xué)姜研究應(yīng)包括淚理論和應(yīng)用耗兩個方面，閥但當(dāng)今本學(xué)造科研究的總湯趨勢還是重高于應(yīng)用。雖逃然人機(jī)工程舅學(xué)的研究內(nèi)爐容和應(yīng)用范映圍極其廣泛激，但本學(xué)科垃的根本研究挎方向卻是通卸過揭示人、童機(jī)、環(huán)境之康間相互關(guān)系墓的規(guī)律，以壩達(dá)到確保人醋-機(jī)-環(huán)境面系統(tǒng)總體性桌能的最優(yōu)化厭。臉對工業(yè)設(shè)計沙而言，主要犁研究的內(nèi)容塌主要有以下普幾個方面：經(jīng)1、人體特黎性的研究貧2、人機(jī)系烘統(tǒng)的總體設(shè)醒計愁3、工作場獎所和信息傳酷遞裝置的設(shè)筆計險4、環(huán)境控烘制與安全保來護(hù)庭3.2挪輪椅步的設(shè)計原則掏和設(shè)計依據(jù)悉輪椅仿的綿設(shè)計原則汁應(yīng)滿足袖工作座椅那的設(shè)計要求驗和基本準(zhǔn)則益。并在此基便礎(chǔ)上還要更急加注意一些幕細(xì)節(jié)的設(shè)計釣，以滿足使想用者在使用熊過程中的安盛全性和舒適邁性。辜鞭工作座椅的減設(shè)計原則和丙設(shè)計要求冊首先，它應(yīng)短滿足坐姿生帝理學(xué)。包括愚脊柱結(jié)構(gòu)；挺腰曲弧線和嘆腰椎后突和簽前突；受其次，應(yīng)滿仔足坐姿生物著力學(xué)。包括店肌肉活動度循；體壓分布茅；股骨受力敢分析；和椎束間盤受力。容最后，應(yīng)滿砍足坐姿人體樓測量尺寸。跑在設(shè)計時英攤充分考慮到紐坐墊的材料粘的柔軟度和畝耐用以及透維氣性好和吸怠汗等特性。事并在其可調(diào)古節(jié)部分的結(jié)私構(gòu)構(gòu)造，必六須易于調(diào)節(jié)皺，必須保證祥在輪椅使用吵過程中吧會醉改變已調(diào)節(jié)罵好的位置并蠅不松動。在卡其各零件的托外露部分不治得有易于傷崗人的尖叫銳建邊，各部結(jié)晚構(gòu)不得存在虧可能造成擠貴壓、剪鉗傷裳人的部位主等圖。伯3.3即輪椅彼運動員的坐夕姿舒適性籮及安全性旅根據(jù)人機(jī)工述程學(xué)中的鋒“拍以人為本京”錢的設(shè)計原則苦，在設(shè)計過柱程中應(yīng)充分左考慮到人的同感受和使用碌過程中的坐摸姿舒適性。渣所以，在設(shè)伐計時首先應(yīng)贈考慮人的廟坐姿舒適性鄰。所以要荒根據(jù)座椅的章設(shè)計準(zhǔn)則和叼滿足大多數(shù)沿人的人體尺幕度參數(shù)來標(biāo)腥準(zhǔn)的去設(shè)計釣輪椅注。圖5健3.4緩職輪椅竟的結(jié)構(gòu)優(yōu)化容3.4散．獸1鄭攔座椅系統(tǒng)勿輪椅除的操縱者是擺在坐姿的狀涉態(tài)下工作的贏，為了使操樹作者在使用嫌時處于舒適絲的狀態(tài)和適逼宜的環(huán)份境中，丙設(shè)計中就必借須充分考慮姿人體坐姿的遵尺度。以座聲椅的結(jié)構(gòu)為鋒例，主要考易慮座寬、座根高、座深的左設(shè)計尺寸。央（萍1緞）座寬按人省機(jī)工程學(xué)的額要求應(yīng)該滿蓬足臀部橫向蒼寬度所需要普的尺寸，考叛慮到要包容孩大多數(shù)操作粉者，我國正聽常成人男女葬人體主要尺另寸按巖GB100楊00身－雁88序標(biāo)準(zhǔn)如表辜1傘、表爸2極，按成人女蹲子凳95尊百分位數(shù)的舅臀部寬度，底在設(shè)計中還展要考慮衣服壩厚度和余量孩，座寬設(shè)計柔為失400m礙m菊。側(cè)（譯2舉）座高是座蟲面到踏板面眨的距離，主蒸要為了保證不從踏板到座合面的距離，窩它相當(dāng)于人黃體小腿長度三加上腳的厚截度，考慮到惰不同的人都丘能在舒適的賄狀態(tài)下工作探，則坐高應(yīng)拔做成可調(diào)節(jié)夏的，其調(diào)節(jié)槐范圍按成人躍女子球P章50鹿百分位數(shù)到娃成年男子全P朽95惑百分位數(shù)設(shè)餓計，最后設(shè)鹽計可調(diào)范圍院為：原375m鏈m~歷390m繳m晶。啄（虹3上）潔罪座深是座面討的前后距離則，它應(yīng)能使退臀部得到全乎部支撐，其裂深度一般相魔當(dāng)于臀部至思大腿全長的考3/4臂，按成人男荒子，雅95域百分位數(shù)應(yīng)展不超過避446m崗m喇。錢表炒圈1滾男性鋪18~55臺蟲歲主要尺寸悅百分位數(shù)突用即1鑄摸鼻5餡標(biāo)燙10櫻董牛50胞吸南90乳睡跑95燥第撇99鋼興身高立(mm)嘩笑1543鳥懶1583根慨1604善驢1678鋼曬1754層癥皂1775穩(wěn)蔽1817楊派坐高末(mm)喉吼836偏層858什泄870引舉908咐視握947換課梁958佳蓋餡979職兵臀寬舟(mm)沒帽284嶺程295筍驚300掙圣321國娛凱347演進(jìn)異355宵搬只369夠惱前臂長爭(mm)且照206炎瞞216頑房220筑絮237傭泛跌253居告播258殲錫槐268棚蜜大腿長銀(mm)債觀413委強(qiáng)428鎖衰436僵遭465精嚴(yán)裂496忍叢呆505書務(wù)技523播搏小腿長顫(mm)儲綠324貴炸338爹加344盒鑰369淚窄并396歷忌胞403怖占畢419岸表毒2亡女性井18~55流舞歲主要尺寸執(zhí)百分位數(shù)擊譜娃1接頁速5謀李10購何媽50檔偏造90亦稠礦95些載皺99欲身高起(mm)肉攀1449蓬倦484乳鉗1503乖狀1570千騙1640尋按1659艇芝1697腔坐高硬(mm)六徹789占雨809察鄙819置典855蘆巡891歸磚襯901擴(kuò)徐古920膊臀寬債(mm)泡也295蚊來310敘脊318集鏡344虜茄374爺日嶼382譽滲須400釋前臂長料(mm)眾丙185栽幼193剃支198柜頁213燕灣229扮筆氏234家益集242至大腿長更(mm)柜樹387腐蜘402龜效410填原438肥蘭467司央瞞476翅需艇494梳小腿長哥(mm)迅暴300節(jié)駝313去聾319掙拌344嚼岡370玉玩培376在柄偽390座3.4酸.2罪藥驅(qū)動輪的布錦置揭在亦輪椅灰行駛過程中濤，被輪椅懲的前進(jìn)、后派退和轉(zhuǎn)彎是透由操作驅(qū)動套輪實現(xiàn)的，謊按人機(jī)工程暗學(xué)的要求設(shè)倘計最有利、婆最不易疲勞滔的驅(qū)動輪布士置?？椵喴畏尿?qū)動輪和外骨架的布置先從正面看成數(shù)外八字型，掀這樣的設(shè)計駕擴(kuò)大了缺輪椅勢的驅(qū)動輪與記地面的接觸廉面積，增進(jìn)黎操作劫輪椅梯的穩(wěn)定性，袍在驅(qū)動館輪椅虎時能夠使用藏較多的肩部柏肌肉，符合殘人機(jī)工程學(xué)擊的要求，達(dá)屢到省力不易股疲勞的目的懂。椒3.4德.3虧賭舒適性設(shè)計見輪椅康的乘坐舒適食性主要取決鳳于座椅系統(tǒng)炕能新否為使用者召提供舒適的唉坐姿。舒適丈坐姿應(yīng)保證超腰曲弧處于憑自然狀態(tài)，茶腰背肌肉松坊弛，上體通引向大腿的血段管不受壓迫孟，血液循環(huán)售正常。狼煉劉人體質(zhì)量作醋用在座椅和已靠背的壓力誦分布稱為體子壓分布，它蹄和坐姿密切吹相關(guān)。根據(jù)切人機(jī)工程學(xué)純原理，最舒勝適的體壓分課布應(yīng)保證人帆體的大部分虛質(zhì)量以較大坦的支撐面積杜、較小的單梢位壓力合理值地分布到坐蝦墊和靠背上河，壓力分布幻從小到大平傘滑過渡，無湊突變。道圖增茫6逼累靠背體壓分劉布圖圖挽己晌芽程圖7養(yǎng)迫座墊體壓分貫布圖隔圖夾迅6譽宰可以看出靠金背上的體壓招分布應(yīng)當(dāng)是碰腰靠部位最勺高。所以設(shè)座計座椅靠背扣時應(yīng)保證腰六靠區(qū)能為人掠體提供舒適線的支撐，以站減輕腰部疲娃勞。孟圖育秩7故圖可以看出坐融墊上的壓力崗分布應(yīng)是坐繞骨結(jié)節(jié)處最摟大，由此向戶外逐漸減小責(zé)，直至與坐哥墊前緣接觸清的大腿下平僅面壓力最小嘩。在設(shè)計坐品墊時，應(yīng)保腔證坐骨面的科座面近似水御平，使人體大重量的大部喝分集中在坐亮骨結(jié)節(jié)處，磨達(dá)到最佳體策壓分布，減脈輕臀部疲勞蠟。畝惑苗掛循桶統(tǒng)艱收狹簽槳再圖錢8打率靠背掃圖顏遷唐嚴(yán)許特癥寇圖奉9懂疼座墊圖融圖把名8帖秘為設(shè)計的鋒輪椅欄的座椅靠背嘆形狀，難圖駁9踢座墊圖嶄為設(shè)計的斤輪椅害座椅坐墊形芒狀，它們均疑采用合理的兔弧面，靠背鋤符合人體背宋部曲線，坐他墊符合人體恭臀部曲線，婦都符合體壓訂分布，滿足盈舒適性要求暖。凱柳肺輪椅柳三維實體造園型林PRO/E芹NGINE糞ER爸是由美國狡PTC腸公司推出的裝三維剝CAD/C疤AM脅軟件系統(tǒng)，姓它具有它強(qiáng)殺大的造型功亂能，基于本出文以上的設(shè)糕計，采用閃PRO/E伯拋工程軟件，道對輪椅進(jìn)行威三維造型，抗確定了零部魚件之間的裝持配關(guān)系。其抖三維實體如蘆圖查10除污所示蠶。踏怎顯驕嘴支轉(zhuǎn)群戀圖10椒3．妻4殲.梯5辰禾輪椅腳靜態(tài)強(qiáng)度分針析雖本文將細(xì)PRO/E脾剛軟件造好的畫三維實體模政型導(dǎo)入虧IDEAS俯膽軟件進(jìn)行靜宮態(tài)強(qiáng)度分析沙。對訪輪椅哈進(jìn)行有限元怒網(wǎng)格劃分，根輪椅訂車體采用三壞角形殼單元忽，車體的聯(lián)隔接處采用三趟角形實體單棄元，靠背和忠坐墊在有限糧元分析中進(jìn)幫行了簡化。贈做了一種工匹況的驗算：抓在驅(qū)動輪的歡輪軸上建立有約束，載荷鞭作用在支撐執(zhí)坐墊的支架聚上表面，工劣況載荷計算如下。資（五1梯）體重：根罪據(jù)一般人體勁的體重與身違高之間的關(guān)皮系，可取《諸中國成年人恒人體尺寸》丹中揀95據(jù)百分位點的練177.5戲cm束距身高的男性戰(zhàn)體重牧[3]鐘?？砏E租＝脾H著－聯(lián)100戲＝狠177.5哪－晉100愛＝鞋77.5尾（雅kg酒）械（波2飼）下肢重量路：根據(jù)美國滲、加拿大和尖歐洲男性坐血姿各部分尺碗寸計算公式喬，可求得塌177.5鏡cm掀欣身高的男性恥的小腿重量暑、大腿重量嗓。驚小腿重量：共WL竄＝視0.042江×著WE蔥＝問3.225場（旅kg給）么大腿重量：泉WB夠＝學(xué)0.094更6好×舞WE花＝脆7.332摧（蘆kg著）蠟（便3廚）施加在腳勿架上載荷為副WF父＝走WL盆＋主WB們＝晨10.56置（鋤kg夸）延（鉆4宅）施加在坐授墊支架上表艱面載荷為辦WC膝＝耀WE伍－預(yù)WF禽＝模77.5洋－踢10.56籮＝血66.94報（怠kg渾）將由應(yīng)力云圖竿7煉可知，最大檔應(yīng)力桶σ得b速max=寬280M隸Pa稼＜敵σ烏b塔=375間MPa夜。最大應(yīng)力卡在應(yīng)力允許貍范圍內(nèi)。南3.5德捕不同消費等鍋級的父輪椅屆由于使用者鄭的收入不同日，所以在健輪椅怕的設(shè)計上也舌要分成不同宮的等級來適漢應(yīng)不同人群豪的使用。主太要在其使用認(rèn)的材質(zhì)上分腥成不同的等眠級。結(jié)構(gòu)不顏會改變。分振為專業(yè)型、臭普通型和一腔般型。坡通過分類，脹使不同收入醋的消費者都何能接受和使級用挽輪椅泰。感受運動匠帶給他們的撿快樂以及體說會生命的美賀好。府第四章守輪椅加設(shè)計中的人任機(jī)工程評價蛙4.1甜擱輪椅別設(shè)計中人機(jī)冰工程評價的甩主要內(nèi)容蓋在人機(jī)工程誼分析與評價裝系統(tǒng)中漢,躬常用的人機(jī)探評價方法有伶視域、力和和扭矩分析、醫(yī)舒適度分析隊、姿勢預(yù)測蟲、可及范圍蔑、疲勞和恢奧復(fù)、手動操碑作局限分析猜、新陳代謝盾能量消耗、料快速上肢評距估、靜態(tài)受販力預(yù)測等。今本文針對輪何椅產(chǎn)品的特押點脅,王考慮到操作吹方便、舒適臭和省力等設(shè)發(fā)計要素咸,嫌主要實現(xiàn)了眾舒適度分析憲與評價、產(chǎn)衣品的容納性咬、可及范圍脫和姿勢預(yù)測店,福姿態(tài)分析等停分析與評價茶算法。那曲(1)蠢舒適度評價姑,婦舒適度著重渾于作業(yè)環(huán)境豪對人的影響哈,中舒適度概念盞指人在坐勢縫下的關(guān)節(jié)角煉度和關(guān)節(jié)靈壯活度。把人抓長時間在此鋪姿勢下能夠仔接受斬,脖而且不會感鐮到刺激和疲攤勞的區(qū)域定啦義為舒適的僑區(qū)域漫,矩通過計算關(guān)從節(jié)的角度是礙否在這個舒雖適的區(qū)域內(nèi)椅,符則可以判斷云該部位是否瓜處于舒適狀憤態(tài)。圖11膜通過對關(guān)節(jié)壇角度的分析科動態(tài)進(jìn)行舒缺適度評價如即圖洪11述活所示的,徑從評價結(jié)果腎可以看出喜,籃前臂和手的抬舒適度感覺循較差想。所以要對專驅(qū)動輪的位槐置做適當(dāng)?shù)谋壅{(diào)整并對驅(qū)事動輪的外表醋做一定的設(shè)錄計使手接觸莫的時候更加悠的舒適。袖翠緣李贏圖12舒適叛性評價輝(2)牲容納和伸及傾的合格性娘根據(jù)一般產(chǎn)法品獸90%須或矛95%加適應(yīng)域的設(shè)膊計需要廁,浪選用轟90帥或疊95綢人體百分位斃,撒判定人體是專否與產(chǎn)品發(fā)炸生干涉。在三人體尺寸選森擇方面君,匯如未指定評悉價人群的性端別到,俊人體尺寸默決認(rèn)值選用兩寶性中的較明大值。如男參性的身高蘋,嬸女性的臀寬銷。當(dāng)然半,販在最終尺寸配的確定中米,憤還需要考慮觀著裝、軀干孫和上肢活動甲空間、心理么空間等方面彈的修正量。些伸及的合格妹性是指人體秒與產(chǎn)品刮“塊裝配桃”疏定位后皆,丘手、足可否襪觸及產(chǎn)品上件特定部分除,過并實現(xiàn)預(yù)定皂操縱。。在唇人體百分位蓮選用方面躍,紐根據(jù)一般產(chǎn)訪品的設(shè)計需譜要市,山分別滿足使揉用人群的鹽90%凍或螺95%決。限(3)枯靜態(tài)受力分藏析搜,叢人體在安全姓用力登(枕人體所能承欠受的力炸)鉗狀態(tài)下完成嚷任務(wù)。這項示分析按照標(biāo)忌準(zhǔn)的工作姿姑態(tài)進(jìn)行分析另,娘確定可接受澤的初始力和臉可接受的最迅大持續(xù)力蚊,翻通過系統(tǒng)計殲算筑,陶可得異90%詞的人能承受梨的最大的推浩力為拿186.8選32N,劣最大的持續(xù)礙力為僅97.86企4N缸。根據(jù)對比手受力標(biāo)準(zhǔn)可隨以看出辟,旺長期操作會革引起手臂的斑肌肉勞損。攜4.2竭仇人機(jī)工程評您價系統(tǒng)構(gòu)成仰人機(jī)工程評掩價系統(tǒng)由實舟驗法、模擬貌裝置法和實焰際運行測定弊法構(gòu)成。通筋過這些方法壩來對各種產(chǎn)萌品進(jìn)行人機(jī)尤評價?？普郫B輪椅設(shè)拿計和制作的我前景展望漆輪椅是康復(fù)溫的重要工具蘭，它辛不僅孕是肢體傷殘貪者的代步主工具膀，更重要的傍是使他們借趣助于輪椅進(jìn)非行身體鍛煉依和參與社會荒活動。觸隨著社會的凈發(fā)展和人類各文明程度的斷提高，人們繞特別是殘疾京人愈來愈需止要運用現(xiàn)代基高新技術(shù)來眠改善他們的喘生活質(zhì)量和烈生活自由。沖再加上物當(dāng)今世界各巖大城市都面驗臨老齡化問后題，根據(jù)聯(lián)劣合國預(yù)測，鈔1990-壞2023年店世界老齡人粉口平均年增盈速度為2.敞5%，同期網(wǎng)我國老齡人鑼口的遞增速素度為3.3森%，老齡化痛速度快于世滾界老齡化速閃度。隨著我霧國經(jīng)濟(jì)的迅酬猛發(fā)展和人玩民生活水平熱的不斷提高篇，預(yù)計在不洋久的將來，碌輪椅的社會磨需求總量逐碎年增長，這雙給輪椅行業(yè)飄帶來巨大的號市場空間。虛渡彼人機(jī)工程學(xué)編輪椅設(shè)計的盈前景幫鬼輪椅開發(fā)和莊生產(chǎn)技術(shù)隨級著社會的發(fā)婚展，也在快窮速的發(fā)展，溜隨著社會消核費水平及消倚費檔次的提殿升，未來輪閑椅設(shè)計技術(shù)網(wǎng)也會有很大穗的提升，將彈逐步向輔助星行動、方便落輕巧、功能詞多樣等等方躁面發(fā)展。還溝有誼隨著社會的伸發(fā)展和人類小文明程度的享提高，人們事特別是殘疾盈人愈來愈需漆要運用現(xiàn)代勺高新技術(shù)來肥改善他們的總生活質(zhì)量和知生活自由度謀。因為各種當(dāng)交通事故、激天災(zāi)人禍和腸種種疾病，瘡每年均有成川千上萬的人賓喪失一種或椒多種能力（蔥如行走、動蕉手能力等）供。因此，對搏用于幫助殘?zhí)诱先诵凶叩母鼨C(jī)器人輪椅然的研究已逐裙?jié)u成為熱點揀，如靠西班牙竄、鳥意大利辜等國，時中國科學(xué)院影自動化研究臭所也成功研這制了一種具牽有視覺和口獨令導(dǎo)航功能愉并能與人進(jìn)穗行語音交互恢的機(jī)器人輪吳椅。機(jī)器人刪輪椅關(guān)鍵技項術(shù)是擴(kuò)安全導(dǎo)航至問題，采用訊的基本方法壤是靠超聲波努和紅外測距第，個別也采現(xiàn)用了口令控嗓制。帥超聲波殲和縣紅外導(dǎo)航究的主要不足覺在于可控測是范圍有限，群視覺導(dǎo)航可衣以克服這方語面的不足。趴在機(jī)器人輪帳椅中，輪椅賓的使用者應(yīng)遵是整個系統(tǒng)怎的中心和積意極的組成部帳分。對使用膨者來說，機(jī)恐器人輪椅應(yīng)兩具有與人交垃互的功能。覺這種交互功獻(xiàn)能可以很直刃觀地通過人訪機(jī)語音對話朗來實現(xiàn)。盡京管個別現(xiàn)有膨的移動輪椅畢可用簡單的小口令來控制肥，但真正具暑有交互功能拒的移動機(jī)器追人和輪椅尚扒不多見。有免理由相信，死未來的輪椅戒設(shè)計領(lǐng)域?qū)Ⅷ営袕V闊的發(fā)勤展空間。稅人機(jī)工程學(xué)效輪椅制作的勺前景撐稠當(dāng)今世界各胖大城市都面畏臨老齡化問車題，根據(jù)聯(lián)聽合國預(yù)測，孔1990-觸2023年偽世界老齡人虜口平均年增劉速度為2.敏5%，同期鈔我國老齡人嫩口的遞增速慚度為3.3登%，老齡化蒙速度快于世羨界老齡化速忘度。與其他繩國家相比，洗中國社會人錘口老齡化程賤度高，已逐森步進(jìn)入老齡窄化社會。許虛多大城市，殊如上海、北俘京，老年人寒的比例已接炭近20%。汽在他們當(dāng)中所，有相當(dāng)多蕉的人因行走荒不便不得不起依靠輪椅才性能夠正常生鋼活。勾根據(jù)中華人克民共和國國查務(wù)院新聞辦臭公室200母6年12月堂在北京發(fā)布挑的《中國老首齡事業(yè)的發(fā)烘展》報告提難供的數(shù)據(jù)，母2005年界底，中國6敲0歲以上老法年人口1.哲44億，占尺總?cè)丝诘谋全@例達(dá)11%墳。世界上6雹0歲以上人姜口超過1億拋的只有中國聞?，F(xiàn)在我國盟60歲以上蜘老年人口每零年以3%的皺速度遞增。羽在60歲以嘆上的老年人泛口中，有相蔬當(dāng)一部分老狼年人在日常森生活和工作幻中，在疾病僵治療和康復(fù)娘過程中，都題需要借助使獨用輪椅。另弱據(jù)第二次全晌國殘疾人抽條樣調(diào)查數(shù)據(jù)汗推算，全國劇各類殘疾人廁的總數(shù)為8撓296萬人撞。其中肢體拖殘疾有24辣12萬人，戲占29.0村7%；多重膝殘疾135翁2萬人，占請16.30疲%。在肢體槽殘疾和多重剩殘疾的群體脖中，有相當(dāng)燈一部分在生潛活、工作中補，在治療疾償病和康復(fù)訓(xùn)鏡練中，也需膠要使用輪椅如。如今，隨覆著老年群體糾病人的增加打，輪椅的社踐會需求總量礙逐年增長，鉆這給輪椅行鍋業(yè)帶來巨大天的市場空間遠(yuǎn)。森我國輪椅產(chǎn)騙品在國際上大的競爭力很剃強(qiáng)，其成本竟優(yōu)勢比較明君顯，從臺灣棵地區(qū)東“蠻統(tǒng)計局永”乎發(fā)布的對美木出口的輪椅膠及代步車情泄況來看，我始國大陸出口爬的輪椅及代灘步車價格普宇遍低于韓國門和我國的臺座灣地區(qū)。2例003年臺豎灣對美的平畜均出口價為殘641美元噸/輛，韓國將對美的平均儉出口價為5站26美元/嬸輛，而我國張大陸僅僅為影377美元扇/輛。價格格差距十分的屯明顯。不過鄰正因為價格徑低廉，所以榮我國輪椅產(chǎn)仔品在國際上舍的競爭具有炎較大的優(yōu)勢宵，出口市場茶十分看好。艇我國輪椅的蠶出口市場多云且規(guī)模都不茶小，尤其是遲歐美、澳、霸日和一些中蟲東、東南亞繡國家和地區(qū)繡。我國輪椅比出口市場潛搞力還有待進(jìn)傻一步開發(fā)，隔潛力巨大。笛當(dāng)那些老年敬病人和肢體媽殘疾病人出蒜現(xiàn)關(guān)節(jié)僵硬推行動不便的