多功能坐便椅的设计

黄诗展，余裕浩，杨瀚林，姜 峰

(华侨大学制造工程研究院，福建 厦门 361021)

基金项目：福建省本科高校教育教学改革研究项目(FBJG20180046);华侨大学教师教学发展改革项目(19JFJXGZ14,19JFJXGZ35)

作者简介：黄诗展（1997—），男，本科生，主要研究方向为智能制造，840954740@qq.com.

摘要：为减轻老年人如厕过程中生理和心理负担，根据机械原理，结合人机工程学，设计了一款多功能坐便椅。该坐便椅主要由上下身机构、变胞机构、腋下机构、脚踏机构和腋下-脚踏联动机构5个部分构成。上下身机构由电动推杆、平行四边形连杆机构等组成，辅助老人坐下如厕和起身。利用电动推杆可双向作动的特点，通过约束其自由度的变化，构成变胞机构，实现脚踏板和座板先后顺序工作的功能。腋下机构由死点机构、腋下支撑组成，可减轻老人克服自身重力的负担。脚踏机构由脚踏板、脚踏靠板和滑轨组成，可抬高老人的下肢，便于老年人如厕。腋下-脚踏联动机构通过采用柔性连接，巧妙实现联动，使坐便椅结构更加简单。

关键词：坐便椅；变胞机构；平行四边形连杆机构；死点机构

中图分类号：TP23   文献标识码：A   文章编号：2095-509X(2020)10-0053-06

1 研究背景

老年人坐便椅是老龄用品的一种，是为解决如厕困难人群而设计的一种兼具坐便器与椅子功能的辅助性器械。通过调研发现，目前市场在售的老年人坐便椅大多只具有基本功能，对人机工效考虑较少，导致用户体验不佳。老人坐便椅可根据折叠与否、高度能否调节、便桶取出方式等进行分类^［1］。市面上无靠背和扶手的简易坐便椅较为常见，但随着生活质量不断提高，将逐渐被淘汰。折叠的坐便椅将设计的重点放在了坐便椅的收纳功能上，如专利CN210810759U所述的一种两用折叠坐便椅^［2］，然而对于长期需要如厕辅助的老人来说没必要收纳。专利CN106235945A所述的一种智能助力坐便椅^［3］，依靠前设电机控制座位板的升降，可给老人一个起身的助力，然而对老人上半身没有支撑作用，若老人腿部力量不足，由于自身重力，身体可能会往下滑，因此还需要老人有足够的手臂力量，否则容易造成事故。专利CN210433391U所述的一种便于老年人使用的坐便椅装置^［4］，设计了升降柱与扶手以提供辅助支撑，便捷实用，但依然需老人有足够的手臂力量才能起身，创新点单一。通过分析相关文献^［5-12］，结合目前市场上坐便椅产品进行深入的对比分析可知，多数产品主要存在以下问题：1）功能单一，结构复杂；2）对老人的安全性考虑不充分；3）适用于老人独自居家生活的产品很少；4）对人机工效考虑较少，老人体验不佳；5）生产成本较高，价格昂贵，普通家庭无法承受等。

本文运用机械原理知识并结合人机工程学，设计了一款适用于辅助老人独自居家生活、简单方便、安全性高的多功能坐便椅。