机械创新设计-多功能拐杖.doc

机械创新设计

多
功
能
拐
杖

学生姓名：
学　　号：
专业班级：

2014年 12 月 7 日

多功能拐杖
摘要： 鉴于我国人口渐趋老龄化，老年人口的健康和生活质量，已经成为社会各界的广泛关注焦点，作为老年人口广泛使用的一种工具，拐杖的设计衍生出许多新的研究课题。 本文将从拐杖的发展现状、新型多功能拐杖的设计及原理、产品的发展前景等方面介绍此款智能拐杖。
关键词：拐杖、多功能、老年人、智能 
一、产品背景及发展现状
根据美国普查的研究，世界性的人口老龄化是“历史上未曾出现的社会现象”。从根本上讲，这种人口转变是医疗进步、教育水平明显提高和经济发展的直接成就，因此，人们可以把这一现象当作历史进步来庆祝。但与此同时，老年人的健康保障以及生活起居问题也随之而来，老年人口的增多势必引发社会对老年人健康、安全的高度重视。人进入衰老阶段后，器官生理功能逐渐减退，机体代谢变得缓慢，免疫机能下降，应急能力日渐减弱，极易发生摔跤的事故，轻者疼痛不已，重则骨折，甚至有时会有丧命的危险。因此拐杖应运而生，拐棍能帮助老人站立，拐棍能作为助步器帮助老人行走，拐棍还能作为有视力障碍的老人的眼睛为他们的日常生活保驾护航。作为老年人广泛使用的一种工具，拐杖的设计由此衍生出许多新的研究课题。

老年人需要锻炼与出行。但是由于疾病的侵扰，体能的下降，“行路难”问题不可避免地成为困扰着老人们的一个难题。调查显示，80%的老人不愿意在没有人搀扶的情况下独自出门。我们从这种问题上展开思考，设计了一款智能手杖，保障老年人出行的安全和锻炼的需要。 
现在市场上的手杖品牌混杂，质量参差不齐，功能单一，只能单单起到支撑作用，并不能充分满足老年人生理要求。有不少老年人的手杖是不理想的一根合适的手杖对老年人的安全十分重要。根据老年人的需求和消费特点，我们可以设计一款集多种功能于一体的手杖，来满足老年人的出行需求，锻炼需求，安全需求，使他们的生活更加便利，更加舒适。
二、设计方案
市面上拐杖的缺点：单一的高度，没有升降功能；定位麻烦；携带不便；材料偏重。  
改造拐杖的特点： 
1.高度可随心调节 
2.定位方便 
3.携带方便 
4.采用工程塑料
此款新型拐杖，主要包括把手部分、主体部分。
其中把手部分包括由壳体、前盖、后盖组成的手柄；主体部分包括既可拆卸又可旋转伸缩的主体杆、连接管；手柄内部中空形成空腔，利用这个空腔，可完成诸多功能的压缩设计，主体杆通过连接件与连接管活动相连，连接管固定在手柄的外侧面。
这种设计的优点在于：拐杖主体杆可伸缩，也可拆卸并内置一些其它物件，节约空间，储藏和携带方便。
三、设计原理
此款新型拐杖的设计引用TRIZ创造原理。TRIZ创造原理的核心内容是技术系统进化原理和技术冲突解决原理。首先，无论是一个简单产品还是复杂的技术系统，其核心技术的发展都是遵循着客观的规律发展演变的，即具有客观的进化规律和模式。其次，各种技术难题、冲突和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力。拐杖的设计多次援用了TRIZ理论的几种发明创造原理，归纳如下：
1.文中的此款新型拐杖利用分割原理，将拐杖分割为手柄和柱体，手柄和柱体有各自分为几个部分。
2.利用组合原理，把LED灯组与GPS、收音机、移动通讯以及其它适用设备组合在把手处。
3.利用多用性原理，拐杖原本的支持作用变为具有照明功能、导航功能等多功能集合的一体。
4.拐杖的收缩性运用了嵌套理论。
5.手柄的把手圆润适手的设计运用了去棉花原理。
6.复合材料原理的运用，使拐杖整体的重量减轻许多。

四、功能结构
1.电筒式手柄 
在拐杖一个端面处内置一个小型LED灯头，旋转外露头部可控制手电筒的亮灭。安装在手柄上的手电筒，使手杖具备了照明功能，不必再额外备用照明设备，方便老年人在光线暗的地方以及夜间出行的时候使用。
2.GPS导航与定位
手柄内置GPS导航，当老年人在户外迷路或者要找近道回家时，利用GPS的导航功能即可实现自动导航并带有语音播报功能，即使无法自己回家，只要按一下GPS功能键，就能够把老人的当前地址发送给家人。
3. 通讯功能
手柄内置通讯器材，在把手处设置几个快捷按键，各个按键指定系统给不同的号码拨号，只要按下按键，就可以与对应的人进行通话。另外，设有急救按键，当老人感觉到身体异常时可立即按下此键，附近医院就能收到求救信号，并能及时施救。
4.收音机
当老人在户外散步时可打开安装在手柄里的收音机，收听广播，解除老人的孤单寂寞、了解社会新闻、生活琐事。完全把自己融入正常人的生活之中。只需要按一下放行按钮，开启收音功能，旋转调频圈，转到恰当的频率上收听信息。偶尔几位老人坐在一起听一出黄梅戏，裳一段书评，忆一段小曲，闲暇之余，不缺玩乐。这一功能对老人来说也是一大好处。
5.红外感应
LED灯头上方设有一个红外传感器，当遇到前方有障碍物时，拐杖内的传感器可感应到然后引发报警装置报警，这样可以避免老年人因视线不好带来的危险。
6.报警功能
当老人不慎摔倒时，拐杖倾斜达到一定时间，报警器启动，并发出报警声，提醒家人及周边人发现老人情况，并及时救助，使老人在第一时间得到救护，防止造成危险。若达到一个小时无人受理，拐杖将自动触发通讯讲危险信号发送至就近医院。当老人要把拐杖放在一边时，为了避免不需要的报警，可手动关闭报警功能，当拐杖重新被拿起，水平仪被改变，报警系统自动复位，进入工作状态。
7.减震机构
减震机构包括减震触头和弹簧，其主体采用钢材料，减震触头采用橡胶材料制作。 在手杖触头与支撑杆连接的部位安装弹簧的人性化设计使手杖在使用时拥有了减震功能，使人们在使用手杖时感觉更加舒适。
8.拐杖垫
拐杖垫的加入，不仅可以像普通的拐杖垫一样防滑、减震，触地点增多，稳定性好，避免了滑脱现象的发生，为残疾人和下肢骨折病人带来了方便和安全感，更重要的是当拐杖倒地的时候，老人只要用脚尖轻踩一下防滑垫的边缘即可轻易的让拐杖重新回到手中。避免了因为弯腰捡拐杖而造成对老人腰部的损害。另外，有了这个拐杖垫就不用为没地方挂而心烦了，拐杖可以随意放在地上而不会倒下。
9.钓鱼功能
说起钓鱼，必然会联想到老者垂钓于池边的闲适画面，对老年人群来说，垂钓是一个不可少的休闲方式。此拐杖的杖体中空设计就能很好的解决这个问题，只要将拐杖底端杖体拆下，就可以拿出放在里面的鱼竿，只要愿意，就可以拿出鱼竿钓一下午。有了这样的设计，老年人就不愁没有什么打发时间了。
五、关键技术
1.手柄处的设计
拐杖针对的使用者主要是老年人和一些身体有疾病的人群，所以对手柄处的设计就有着非常严格的要求，手柄主要注重的功效是握手的舒适度和保健的功能。海南黄花梨木，木质地细腻，润泽，纹路绚丽，整体线条优美，荧光好，手感舒服，再加上手柄是雕刻龙头状，寓意长命百岁，同时显得富丽堂皇。紫檀优点有：颜色较深，多体现出古香古色的风格木质较重，给人感觉质量不错一般木材本身都有自身所散发出的香味，尤其是檀木材质较硬，强度高，耐磨，耐久性好。
2.拐杖垫的设计
帮助人行走的拐杖与地面接触的部件称为支脚垫。其作用主要有两点：①防滑—防止拐杖与 地面接触时打滑。②缓冲—减少地面给人体的反作用力及对人的不适感。因此，支脚垫应考虑摩擦系数大且有弹性的材料，但往往这样的材料强度低、不耐磨，致使支脚垫寿命短易损坏。
在对拐杖支脚垫结构检验、分析的基础上，改进这种拐杖垫的设计，是非常的有实用性和大功效的。它所用的材料是一种碳素合成材料，具有很好的的耐磨性，而且它的面积比一般的拐杖垫要大，所以就能个好的解决以上的两点问题。所以此款拐杖垫不仅可以像普通的拐杖垫一样防滑、减震，触地点增多，稳定性好，能避免一些打滑现象的发生，而且在冬天下雪或地面结冰的时候，在它下面还可以装防滑钉。能为老年人和一些腿脚不便的残疾人带来更多的方便和安全感。更重要的是当拐杖倒地的时候，只要用脚尖轻踩一下防滑垫的边缘即可轻易的让拐杖重新回到手中。有很多的老年人都有风湿和腰椎盘突出登一系列的疾病，有了这样一款拐杖垫，就可以大大减小这个动作的难度。另外有了这个拐杖垫你就不要为了在一些公共场所应没地方放置自己的拐杖而心烦了。可以随便放置拐杖，它不再会像以前一样稍不注意就倒在地上了。
3.拐杖的收缩功能
这项功能的设计对于老年人来讲，可以说是一个莫大的福音。拐杖可以伸缩，当他们上车或者坐下时来讲就可以通过旋转控制把拐杖旋进去，当他们站起来时，再把拐杖旋出来，非常的轻松，可以讲是十分方便。有许多老人喜欢经常去郊外散心，呼吸新鲜空气之类的，在那时他们有可能不想拄拐杖，这时就可以把拐杖收缩起来放进包里，既简单又轻便。
六、材料
拐杖的手柄部分是海南黄花梨（老料）中最好的油梨老料随型雕刻而成，质地细腻，润泽，纹路绚丽，整体线条优美，荧光好，手感舒服。配合现代化的电子设施嵌入其中，使得古典美与现代工艺完美融于一体。
拐杖的杖体对制作的要求较高，由于杖体中空，所以坚固性是基本要求，要保持拐杖不会轻易折断，另外，考虑到老年人自身的弱势，要求拐杖的重量不得过大。出于以上因素，铝合金是一种合适的材料。
七、示意图
总体装配图

把手及细节

杖体

杖体处转接环

八、应用前景
随着我国社会经济的发展和人民生活水平的提高，养老保障体系的建立和完善，对老年用品的需求有了更高的要求。研制和开发适合老年人特点、且功能合理、品质优良的产品已经成为企业市场竞争中寻求发展的良机。
随着老年文化教育水平的提高，特别是以城市为主的老年市场消费潜力正逐年上升，老年人在消费观念上的转变也越来越快，现在越来越多的老年人愿意为自己的健康和娱乐支出更多的花费。这在一定程度上提高了老年人口消费市场的购买水平。
与人口老化的速度相比，老年产品的发展还远远滞后在现有的老年人用品市场中，老年用品单调，品种稀少，多以保健和医疗产品为主，针对老年人设计的娱乐、旅游、文化教育、通信、交通、园艺、公共设施等产品是少之又少。
老年人需要的独特商品短缺，老年人购买商品时得不到应有的尊重和热情的服务。老年人由于体力衰退，生理功能的老化降低了他们行动与独立生活的能力，因而设计的重点一般都放在对老人的保健和医疗设施方面。
人口老龄化是世界性的人口发展趋势，我国是人口老龄化发展速度比较快的国家之一，老年人口众多。老年人的生活质量是衡量社会发展协调性的一个重要指标，如何满足老年人的各项需求成为社会的热点问题。近五年来，随着我国居民收入水平增加，老年人的消费观念也有了很大改变，由过去的舍不得消费到现在的花钱买健康、花钱买快乐。消费观念的改变给老年产业发展提供了机遇，准确的市场调研和开发符合老年人需求的优质产品成为关键，智能手杖的推出迎合了社会的需要。
智能手杖具有支撑，照明，收音机，药瓶，报警等多种功能，能同时满足老年人锻炼，安全，娱乐多方面的需求。此外，它还具有个性化定制的服务。拥有如此众多的优势，这种新型的智能的多功能拐杖必将成为老年人的福音。其潜在的市场价值与开发价值不可忽视。
九、心得体会
本文通过对拐杖的探究，研究了产品人性化设计的重要意义，通过分析进一步论证了人性化思想在当今产品上的应用十分广泛。由此可知设计师在进行产品设计时要以人为本，充分考虑人性化设计形式的各种因素的应用，采用合适的表达方式，对产品进行人性化设计，将人性化的设计理念贯彻整个产品设计中。
从当前我国老龄化现状入手，对老年人进行了需求分析，提出智能手杖的创意构思。然后从多方面对产品开发的可行性进行论证，最后提出了可行产品设计方案。相信在不久的未来，老年智能手杖将成为老年用品市场中的一道亮丽风景，成为老年人不可或缺的贴心伴侣。
在设计这款多功能拐杖的过程中，让我深刻认识到TRIZ创造理论的重要性与实用性，同时也让我意识到，实践是提高对专业知识的掌握以及运用最有效的方法。在今后的工作中，或许还会遇到这样的设计问题，此次关于智能拐杖的设计，将是今后设计的一次提前演练。
专业文档供参考，如有帮助请下载。