1手動(dòng)爬樓梯輪椅爬行原理及存在的問(wèn)題

1手動(dòng)爬樓梯輪椅爬行原理及存在的問(wèn)題普通輪椅不具備攀登樓梯和跨越路障的功能，這大大限制了以輪椅為代步工具的下肢截癱患者及年老體弱者的活動(dòng)范圍。為了解決這一問(wèn)題，也考慮到我國(guó)多數(shù)輪椅使用者目前的經(jīng)濟(jì)承受能力，爬行裝置不應(yīng)過(guò)分復(fù)雜。清華大學(xué)精儀系康復(fù)研究中心首先開(kāi)發(fā)了手動(dòng)爬樓梯輪椅〔2〕。它是在普通輪椅上加設(shè)一套爬樓梯執(zhí)行機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)而成,即可以在平地行駛，又可以?xún)H憑借使用者雙臂的力量使輪椅上、下樓梯。該爬樓梯輪椅的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1，其主要特點(diǎn)是在普通輪椅的兩側(cè)各加設(shè)一套由平行四邊形機(jī)構(gòu)組成的爬樓梯執(zhí)行機(jī)構(gòu)。每套機(jī)構(gòu)中的兩等長(zhǎng)連架桿（曲柄3、8）各與一個(gè)相同齒數(shù)的齒輪（4、10）相固接，用鏈條7來(lái)驅(qū)動(dòng)。兩側(cè)的四個(gè)曲柄以相同的相位安裝，連桿（即爬樓梯桿9）的兩端各有一條“腿”，四條“腿”與輪椅原有的四個(gè)輪形成兩套支承系統(tǒng)。當(dāng)搖動(dòng)手把1，經(jīng)過(guò)一套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使四個(gè)曲柄同步轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩套支承系統(tǒng)輪番著地，并將另一套支承系統(tǒng)托起送到上（或下）一個(gè)臺(tái)階，直到登完一段樓梯。輪椅的座位及靠背可調(diào)整其傾斜度，以使爬樓梯時(shí)座位總處于水平位置。為了降低爬樓梯過(guò)程中輪椅的重心高度，增加穩(wěn)定性和安全性，無(wú)論上樓梯或下樓梯，均采用“面向樓下”的方式，即上樓梯時(shí)采用后退方式（見(jiàn)圖2）。$輪大雜土二二-輕輪$輪大雜土二二-輕輪圖1手動(dòng)爬樓梯輪椅結(jié)構(gòu)原理圖此輪椅在平地行駛時(shí)，只需將輔助爬樓梯桿9的四條“腿”抬離地面鎖定即可。工況轉(zhuǎn)移極為簡(jiǎn)便。由此輪椅的爬樓梯工作原理可知，在爬樓梯的中間工作段時(shí)，輪椅質(zhì)心的理論位移曲線(xiàn)為純圓弧狀。由于本爬樓梯執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸是按樓梯臺(tái)階尺寸的統(tǒng)計(jì)平均值設(shè)計(jì)的，為了適應(yīng)爬不同尺寸的樓梯臺(tái)階需要，乘員在爬樓梯操作時(shí)，需不時(shí)地調(diào)整輪椅相對(duì)樓梯的位置，如使每爬上（下）一級(jí)臺(tái)階前，都使大輪緊靠在本級(jí)臺(tái)階的立壁上。但是這樣頻繁地調(diào)整，無(wú)疑增加了操作的復(fù)雜性。如果使爬樓梯執(zhí)行機(jī)構(gòu)的規(guī)格成為可調(diào)的，來(lái)適應(yīng)樓梯尺寸的變化，又會(huì)使機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜起來(lái)，這個(gè)矛盾需要解決，否則影響爬樓梯輪椅的實(shí)用價(jià)值。作者通過(guò)改變爬桿9的型式，使手動(dòng)爬樓梯輪椅對(duì)不同的樓梯尺寸具有良好的適應(yīng)性。2對(duì)爬行部件的改進(jìn)及效果在原爬樓梯輪椅爬樓梯時(shí)，爬樓梯桿9的四條“腿”著地的位置，會(huì)因?yàn)榕_(tái)階的尺寸不同和乘員操作的不確定性而變化，這種著地位置的變化，在每爬上（下）一級(jí)臺(tái)階后，都要及時(shí)調(diào)整輪椅相對(duì)臺(tái)階的位置，如使每爬上（下）一級(jí)臺(tái)階前，都使大輪緊靠在本級(jí)臺(tái)階的立壁上，這種作法成為爬下一級(jí)臺(tái)階的標(biāo)準(zhǔn)起步要求。否則，連續(xù)幾步的爬行誤差積累，會(huì)使接下來(lái)的爬行失敗，甚至導(dǎo)致輪椅翻倒。這樣頻繁地調(diào)整位置，乘員會(huì)很辛苦，特別是對(duì)年老體弱和下肢截癱患者，影響了爬樓梯輪椅的實(shí)用價(jià)值。為了改善這種狀況，作者試驗(yàn)改變爬樓梯桿9的形狀和尺寸如圖3所示，此時(shí)爬樓梯桿9形狀呈弓形，弓弦部貼有帶牙齒的軟橡膠，這樣在爬行中段時(shí)，爬樓梯桿9不再用四個(gè)端

頭（兩側(cè)）與臺(tái)階平面接觸，而是帶橡膠牙齒的“弓弦”與6個(gè)臺(tái)階（兩側(cè)）尖端接觸（見(jiàn)圖4），6點(diǎn)接觸很穩(wěn)固，橡膠的牙齒啃在臺(tái)階尖端，又具有很強(qiáng)的摩擦力。這樣，在爬樓梯時(shí)，就不用頻繁地調(diào)整輪椅，簡(jiǎn)化了操作。在爬行其它段落時(shí)，也能夠正常操作。圖3新爬樓梯桿9的形狀弓弦桿的材料可選取與爬樓梯桿9相同的不銹鋼管，直徑40mm,二者以焊接方式相連。帶牙齒的橡膠，其材質(zhì)可選用天然橡膠，做成內(nèi)徑與弓