机械创新大赛

1、参赛小组：机电201003、04班 余怡 王金柱 制作时间：2011、10、28 智能多功能拐杖一、设计目的：据了解，目前中国有60岁以上老年人1.69亿，占总人口比例为12.5%，预计到2020年这一比例将达到20%，到2050年将达到31%。随着中国老龄化的增长，老年人的身体机能日益退化，行走成了老人一个很吃力的问题，拐杖也成为高龄者行走的必备辅助工具，为了减轻老人的痛苦，关注老人的健康与快乐，于是本小组设计了一款更适合老年人，更切身，更人性化的智能多功能拐杖。让老人无处不感受人们对他的关爱，社会对他的关怀。幸福生活有我们创造。二、结构功能介绍： 本产品是一个智能多功能拐杖，是由三个部分组

2、成，拐杆分为上中下三个关节，通过空心的伸缩套管组成整个部分。第一节伸缩杆、第二节伸缩杆、第三节伸缩杆、各种控制按钮构成。上关节又有手柄、照明灯以及各种控制按钮。中关节有导盲仪探测孔，用于探测前方物体。下关节有减震防滑材料装置，平衡装置，物体夹取夹。其结构如图（1）： 图（1）照明设配：此款拐杖装有一种照明灯，其特征在于手杖把内有一空腔，空腔内装有电池，手杖把的前面安装有聚光灯，手杖把的前上方安装有一按钮开关，聚光灯联接到按钮开关的触点上。老年人晚上拄拐行走时，按下按钮开关，亦可照亮前方道路，也可照亮脚下障碍物，非常利于老年人晚上助行。具体如图（2）： 图（2）减震防滑：由于拐杖与地面接触时的反

3、作用会产生震动和冲击，使人感觉不适应，以及拐与地面接触时的打滑情况影响老人的使用，鉴于此，我们设计此款拐杖考虑到了一种减震防滑装置，我们在拐杖杆的下关节底部杆体之间设有减震弹簧和减震垫，且在底部设计一种叫做支脚垫的东西，所谓支脚垫就是拐杖与地面接触的部件如图（3-B）。受力分析：(扭矩忽略不计) 受力图如图（3-A）所施加拐杖上的载荷均为垂直方向，所以横向力对支脚垫所产生的影响未计入。在实际的使用过程中，支脚垫不仅受垂直力的作用，同时也受水平力及扭矩的作用。支脚垫受力，是一个从支管的前端受力，过渡到直角，再过渡到支管的后端。而且是周期性变化的。如图4所示。最劣之处是在前、后角受力时。在此两种状

4、态时，N力使垫片的尖角、棱边、毛刺对支脚垫产生压、剪切作用，损坏支脚垫。因此，支脚垫考虑的是一种摩擦系数大且有弹性的材料。 图（3-A） 图（3-B）拾取物能力：此款拐杖是一种在普通拐杖上设置夹物装置，能从地上夹取物品的多功能拐杖。抓物装置包括力把、传力钢绳、夹嘴、撑杆架、弹簧。所述力把按钮活动连接在拐杖握柄下方，传力钢绳一端与力把按钮连接，另一端与撑杆架连接，夹嘴在撑杆架与弹簧活动连接在一起。所述弹簧有四根弹力相向的边固定于撑杆架上，夹嘴是闭合花瓣状的四半构成，在撑杆架上弹簧的作用力下使四半常闭夹嘴张开夹取物体，自动夹紧。拐杖不夹取物品时，夹嘴与防滑靴形成闭合夹口。握动力把下方的按钮，夹杆自

5、然张开，对准所要夹取的物品，放开力把，物品即被夹住，然后通过拐杆的伸缩。能够夹取垫圈、衣物、纸、笔等质量不是很重的物品，操作时动作少，结构简单，重量轻，使用方便。具体如图（4）：伸缩自由：本实用新型涉及一种可调节伸缩的拐杖，其特征在于包括与拐杖柄端联接的外管和套置于外管内可相对外管上下移动的内管，在其把手上设有自动按钮以及与其相连接、固定于把手内的弹钩，弹钩向下伸出到把手下面所固定的上杆及其内套装的中、底杆上端管内；弹钩套在一根同设于底杆管内的、下端固定在底杆底部的弹簧上。不用时三根管套在一起，携带存放都很方便，使用时，轻轻一按自动按钮，拐杖三杆便自动伸长，不劳他人帮忙。本实用新型结构合理简单

6、、使用方便，适宜老弱病 残者使用。 具体如图(5)：多功能GPS定位及其通讯定位：此款拐杖配备了GPS定位，由于考虑到老人年纪大了，大脑有时不太好用，容易走失迷路，故设计了这个功能。 其特 图（5） 点是在手柄设有贮物空腔，贮物空腔内安置GPS定位终端，中央控制器和电源，侧部设置应急呼救器按钮，所述GPS定位终端可与GPS服务中心联络配合，通过公共通讯网络实时传送GPS定位终端所 获得的定位信息。该装置安装与手柄腔内。 识别导盲：此款拐杖的主要功能是利用语音提示障碍物，帮助盲人识别障碍物与自己间的距离。本设计受汽车倒车雷达工作原理的启发,采用超声波收发模块测距,检测盲人周围12米以内障碍物,并

7、发出语音报警。另采用光敏电阻检测周围环境的亮度,并将该亮度转化为相反逻辑的红色警示光。本作品实现了电子导盲拐杖预期的声光报警功能,还具有高灵敏度、低成本、便于携带等特点。盲人出行拐杖，由手机大小的遥感装置和一个别在衣服上的耳麦组成，一旦遥感装置探测到障碍物，立刻通过耳麦语音告知使用者。具体如图（6）： 图（6）不倒平衡：普通的拐杖在老人使用时很可能因为不小心没有拿稳让拐杖倒在地上，捡拐杖对于活动不方便的老人来说是十分痛苦的事情。这款 自平衡拐杖巧妙地应用了不倒翁原理，在拐杖的半球形底部内安装了 图（7） 配重，在无人使用时它也能保持直立状态。具体如图（7） 设计计算： 计算具体过程省略可看具体零件，因缺少事物制作选材未定也省略。 主要创新点：1、 拐杖结构简单，可自由伸缩方便调节，采用轻质