齐金海 刘文烂

摘  要：探讨了针对一些行动不便的老年人、腰腿部术后康复者的新型多功能助行器的设计思路、基本原理和主要功能特点，该多功能助行器主要实现腰腿部术后康复患者康复训练及行动不便老年人自主站立、代步行走等功能，实现生活上的自我照料。可广泛应用于医院康复中心、老年人护理单位及老年人家庭。本设计对当前市场上助行器所存在的不足之处提出了改进建议。

关键词：老年人;腰腿部术后康复者;压力传感器;计步器

中图分类号：TH789 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）35-0021-03

Abstract： This paper discusses the design ideas， basic principles and main functional characteristics of a new type of multifunctional walking aid for some elderly people with mobility difficulties and postoperative rehabilitation of waist and leg surgery. The multifunctional walking aid mainly realizes the rehabilitation training of rehabilitation patients after waist and leg surgery， and the elderly with mobility disability can stand and walk independently， so as to realize self-care in their life. This product can be widely used in hospital rehabilitation center， elderly care unit and elderly family. This design puts forward some improvement suggestions for the deficiencies of walking aids in the current market.

Keywords： elderly; postoperative recovery of waist and legs; pressure sensor; pedometer

引言

目前，世界各国都面临着残疾人群数目庞大带来的众多民生问题。根据世界卫生组织的调查数据可知，全球人口中残疾人患者约占15%，在残疾人口中其中约有2.85亿名视力受损或失明患者[1]。人口老龄化和慢性疾病增多也导致残疾率在不断上升[2]。与非残疾人相比，由于肢体损伤或活动受限，残疾人群的日常行走活动或者行走康复训练都需要外界设备或护理人员来辅助。但护理人员数量匮乏，护理费用昂贵，人工远远不能满足众多患者的日常生活中的辅助需求。因此在日常生活中，价格相对低廉的助行器设备是日常行走及康复训练中常用的辅助手段[3]。

助行器是辅助人体稳定站立和行走的工具和设备的統称， 其作用是帮助步行困难的肢残者支撑体重、稳定保持平衡、减轻下肢负荷。根据工作原理和功能的不同， 助行器分为无动力式助行器、动力式助行器和功能电刺激助行器（FES）三类[4]。市场上现有的助行器（如轻型助行架、交互式步行架、有轮助行架、轮椅助行两用车等）功能比较单一，在使用时向前抬动一步然后使用者向前一步，对于残障人士或老年人等的使用者十分不方便。我们设计的助行器异于传统的助行器，加入了压力传感器、单片机、加速度传感器计步器、LED显示模块等元件，实现让使用者能够实时了解双手压力、运动步数等信息，继而对康复训练强度等进行调整。

1 多功能助行器方案设计

（1）结合基于微型计算机的实时反馈系统，能够比较及时反映出各项参数，给予使用者实时状态显示，可以使使用者及时调整。

a.使用者能够及时看到左右手的压力，让腿部承受康复要求的压力，及时把自己两手的压力平衡调整过来，以免出现身体倾向一侧的问题。

b.使用者可以实时看到自己走了多少步数，什么时候该休息，让使用者不会出现过度走路的情况。

（2）产品设计考虑到多种场合下的情景，结合了凳子与助行功能，可以实用大部分的使用场合。

（3）此多功能助行器如图1、图2所示可以做到让不同年龄的老人和不同阶段康复者的不一样的阶段，通过传感器感受的压力来转化成LED显示屏和蜂鸣器来及时提醒、可以让使用者更加容易与方便的行走、锻炼。

（4）计步传感器是分3个等级，使用者可以根据需要调整训练步数。

2 多功能助行器结构设计

（1）本设计净重：2.55kg，规格：49*52*92（cm），毛重：3.6kg，材质：铝合金。产品采用铝合金材质不仅轻便、而且稳固，结构采用拼装设计，只需把铝合金管拼进管道，安装好单片机和LED显示屏，连接好电路，然后装上卡扣和上紧螺丝即可，易于安装拆卸。不使用时，可折贴起来，减少空间的占用。

（2）本设计从结构上做出了很大改进，安装了一个座椅（如图4所示）和餐板（如图3所示），餐板是拆卸式，使用时伸展出来，不使用时拆卸掉省下空间。座椅也有两种形式，当使用者需要休息时，直接坐在凳子上，当使用者需要进行方便时，可以把凳子上的盖板揭开，可以直接当作坐便器（如图4所示）使用。使用方法：把坐垫左边抬高一点，那个卡扣出来就行了，再向右推，坐垫就可以旋转下去了，中间那块蓝色板可以取出来用绳子绑在旁边（如图5所示），计步传感器以及电源皆设置在扶手里面的空心管道，省下空间，以免影响到使用者。

（3）本设计使用了三轴计步器、单片机、压力传感器、LED显示模块，从功能上也做出的很大的创新。设计采用用ADXL345三轴计步器，并采用新的测步方法，即通过设备上的加速器来计算步数，在不支持GPS的设备上也可正常工作，可以与GPS互相配合测步，让应用的使用场景更加多样，反馈的数据更加准确。结合单片机与压力传感器设计了一款压力检测和计步器结合一起的助行器装置，该装置比现行运行速度恒定的装置更有应用前景。LED显示屏是由发光二极管排列组成的一显示器件，它采用低电压扫描驱动，不仅耗电低、使用寿命长、成本低、且亮度高、视角大、可视距离远、规格品种多。使我们的产品性价比更高。

3 多功能助行器相比传统助行器的优点

（1）此助行器结构简单、轻便、坚固，易于安装。

（2）结合基于微型计算机的实时反馈系统，能够比较及时反映出各项参数，给予使用者实时状态显示，可以使使用者及时调整。

（3）产品设计考虑到多种场合下的情景，结合了凳子与助行功能，可以在大部分场合使用。

（4）产品设计从结构上做出了很大改进，安装了一个座椅和餐板，餐板是折叠式，使用时伸展出来，不使用时折叠起来省下空间。

（5）产品设计使用了三轴计步器、单片机、压力传感器、LED显示模块，从功能上也做出的很大的创新。设计采用ADXL345三轴计步器，即通过设备上的加速器来计算步数，在不支持GPS的设备上也可正常工作，可以与GPS互相配合测步，让应用的使用场景更加多样，反馈的数据更加准确。

（6）结合单片机与压力传感器设计了一款压力检测和计步器结合一起的助行器装置，该装置比现行运行速度恒定的装置更有应用前景。LED顯示屏是由发光二极管排列组成的一显示器件。它采用低电压扫描驱动，不仅耗电低、使用寿命长、成本低、且亮度高、视角大、可视距离远、规格品种多，使我们的产品性价比更高。

4 结束语

针对老龄化社会老人出行及腰腿术后康复训练的需求，基于市场上助行器功能单一、智能程度低的缺点，开展了多功能助行器的方案设计，该设计方案包含机械结构、控制系统及运动检测系统等功能扩展系统，并且对其未来市场场景开展了展望。此多功能助行器具有功能多样化、智能程度高、可扩展的优点，可满足不同身体状态的老人出行辅助需求，及腰腿部术后各阶段康复训练的需求。

参考文献：

[1]世界卫生组织.世界残疾报告[EB/OL].[2018-12-14].https：//www.who.int/disabilities/world_report/2011/report/zh.

[2]崔斌，陈功，郑晓瑛.中国残疾人口致残原因分析[J].人口与发展，2009（5）：51-56.

[3]陶春静，晏箐阳，马俪芳，等.残疾人智能移动助行器的发展现状及趋势[J].科技导报，2019（22）：37-50.

[4]谭维溢，戴红.全科医疗中的康复医学[M].北京：科学出版社，1999.