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　　【爬樓梯輪椅】手動爬樓梯的輪椅的原理 爬樓輪椅車原理詳解

　　什么是爬樓輪椅

　　輪椅是年老體弱者以及下肢傷殘者必不可少的代步工具，隨著無障礙設(shè)施的增多，輪椅使用者的活動范圍逐步加大，但樓梯卻使輪椅受到很大限制。目前的輪椅、電動輪椅能在坡度小于12度平坦的路面上行駛，但遇到樓梯臺階、溝槽、坎就無法跨越。

　　輪椅在于為由于生理機能變化的老年人，先天或意外致殘等行動不方便人士提供一種能方 便自我、操作方便、使用安全的、能將代步、跨越溝、坎、臺階與樓層(樓梯)融為一體的工具。解決他們在康復前的生活、學習、工作、交流等實際困難，減輕健 康人群的工作壓力，這時，爬樓輪椅就應(yīng)運而生。

　　爬樓輪椅種類

　　爬樓梯電動輪椅現(xiàn)在主要有連續(xù)型和間歇型兩種。

　　其中連續(xù)型爬樓梯電動輪椅應(yīng)用較廣，原因是其主要特點是在爬樓梯過程中只有一套支撐裝置，依靠這套支撐裝置的連續(xù)運動，從而實現(xiàn)輪椅上下樓梯的功能。按其運動執(zhí)行機構(gòu)，可以分為星型輪機構(gòu)和履帶輪機構(gòu)兩種。

　　間歇型爬樓梯電動輪椅的主要特點是具有兩套支撐裝置，兩套支撐裝置交替支撐以實現(xiàn)上下樓梯的功能。這種機構(gòu)的爬樓梯過程類似于人上下樓梯的過程，也有人稱之為步行式爬樓梯輪椅。其中履帶式輪椅的應(yīng)用較為成熟，但其在平地上的運動遠不如常規(guī)輪椅，且體型較為笨重。

　　爬樓輪椅車原理

　　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范圍。為了解決這一問題，也考慮到我國多數(shù)輪椅使用者目前的經(jīng)濟承受能力，爬行裝置不應(yīng)過分復雜。清華大學精儀系康復研究中心首先開發(fā)了手動爬樓梯輪椅〔2〕。它是在普通輪椅上加設(shè)一套爬樓梯執(zhí)行機構(gòu)和驅(qū)動系統(tǒng)而成,即可以在平地行駛，又可以僅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)簡圖見圖1，其主要特點是在普通輪椅的兩側(cè)各加設(shè)一套由平行四邊形機構(gòu)組成的爬樓梯執(zhí)行機構(gòu)。每套機構(gòu)中的兩等長連架桿(曲柄3、8)各與一個相同齒數(shù)的齒輪(4、10)相固接，用鏈條7來驅(qū)動。兩側(cè)的四個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”與輪椅原有的四個輪形成兩套支承系統(tǒng)。當搖動手把1，經(jīng)過一套傳動機構(gòu)，使四個曲柄同步轉(zhuǎn)動時，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)一個臺階，直到登完一段樓梯。輪椅的座位及靠背可調(diào)整其傾斜度，以使爬樓梯時座位總處于水平位置。為了降低爬樓梯過程中輪椅的重心高度，增加穩(wěn)定性和安全性，無論上樓梯或下樓梯，均采用“面向樓下”的方式，即上樓梯時采用后退方式(見圖2)。

　　此輪椅在平地行駛時，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，輪椅質(zhì)心的理論位移曲線為純圓弧狀。由于本爬樓梯執(zhí)行機構(gòu)的尺寸是按樓梯臺階尺寸的統(tǒng)計平均值設(shè)計的，為了適應(yīng)爬不同尺寸的樓梯臺階需要，乘員在爬樓梯操作時，需不時地調(diào)整輪椅相對樓梯的位置，如使每爬上(下)一級臺階前，都使大輪緊靠在本級臺階的立壁上。但是這樣頻繁地調(diào)整，無疑增加了操作的復雜性。如果使爬樓梯執(zhí)行機構(gòu)的規(guī)格成為可調(diào)的，來適應(yīng)樓梯尺寸的變化，又會使機構(gòu)結(jié)構(gòu)復雜起來，這個矛盾需要解決，否則影響爬樓梯輪椅的實用價值。作者通過改變爬桿9的型式，使手動爬樓梯輪椅對不同的樓梯尺寸具有良好的適應(yīng)性。

　　對爬行部件的改進及效果

　　在原爬樓梯輪椅爬樓梯時，爬樓梯桿9的四條“腿”著地的位置，會因為臺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)一級臺階后，都要及時調(diào)整輪椅相對臺階的位置，如使每爬上(下)一級臺階前，都使大輪緊靠在本級臺階的立壁上，這種作法成為爬下一級臺階的標準起步要求。否則，連續(xù)幾步的爬行誤差積累，會使接下來的爬行失敗，甚至導致輪椅翻倒。這樣頻繁地調(diào)整位置，乘員會很辛苦，特別是對年老體弱和下肢截癱患者，影響了爬樓梯輪椅的實用價值。

　　為了改善這種狀況，作者試驗改變爬樓梯桿9的形狀和尺寸如圖3所示，此時爬樓梯桿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，爬樓梯桿9不再用四個端頭(兩側(cè))與臺階平面接觸，而是帶橡膠牙齒的“弓弦”與6個臺階(兩側(cè))尖端接觸(見圖4)，6點接觸很穩(wěn)固，橡膠的牙齒啃在臺階尖端，又具有很強的摩擦力。這樣，在爬樓梯時，就不用頻繁地調(diào)整輪椅，簡化了操作。在爬行其它段落時，也能夠正常操作。

　　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)徑與弓弦桿外徑相同且同長的開口管狀，牙型為鋸齒狀，牙高為10mm，當弓弦桿焊好后，再套上去，然后將開口用膠粘合。