智能大环境下智能拐杖的设计研究

杨奥立　高梦星

摘要：随着社会与经济快速发展，人口日益老龄化，老年人的行动成为关注的焦点。老年人无论在大脑反应速率变得迟钝，肌肉变得松弛，骨骼在支撑这一能力上明显变得弱势。不仅仅是老年人，对于运动员及医院腿部受伤的患者们，骨骼在支撑方面显然存在着行动不便的问题，拐杖对这些人就显得极为重要。然而目前市场上拐杖其用法单一，功能性不够完善，不能充分满足使用者的需求，因此，拐杖需要更加的智能化，来完成帮助使用者的使用需求。

关键词：智能拐杖;辅助行走;康复治疗

1引言

当前，随着全民健康理念的普及，百姓对体育锻炼也有更丰富的理解和认知。随着2009年《全民健身条例》的颁布，也促使国家在政策制定上，将政策的关注点从竞技体育转移到全民健身方面上来，这也在国内掀起了全民健身的热潮。对于老年人而言，由于年龄越来越大，老年人行动代不便，所以很多老年人青睐通过拐杖行走。

2市面上拐杖存在的问题

2.1普通拐杖的使用限制

当前市场中拐杖包含了医用腋下拐杖、折叠手杖以及老年人手杖、四足助行器共计四类。其中医用腋下拐杖主要是针对一些腿伤或是脚伤患者推出的专用辅助行走医疗产品。折叠手杖可以轻松折叠，携带方便，但是不具备出色的刚性。老年人手杖和折叠手杖有类似功能，但是无法折叠，是为了满足老年人行走便利推出的产品。四足助行器，主要是使用双手握住在身前，確保身体的稳定，一般在康复训练时常使用这种产品。虽然当前市场中有较多拐杖类别，但是这些产品有单一用法，使用灵活性不足。所以急需推出一款有较高灵活性的拐杖产品。

2.2普通拐杖的改进方向

由于当前市场中既有拐杖在使用过程中有较为突出的单一表现，而且人们在使用拐杖时，常会出现弯腰捡东西、系鞋带的动作，需要人们在使用拐杖同时，也能够轻松完成下蹲动作，但是当前市场中既有拐杖难以满足这种需求。为此在进行拐杖产品的研发上，需要充分兼顾不同人群的个性化需求，进行一款多功能拐杖产品的研发。

3伸缩拐的研究方向

3.1伸缩拐定位

相较于其他拐杖产品来说，伸缩拐最大的特点是可伸缩，能够满足患者弯腰、捡拾东西以及其他复杂动作的要求。该产品主要是面向一些受伤的年轻患者、骨科康复人群以及老年人等使用需求。

对于年轻骨伤患者而言，要求使用的拐杖有出色的变形特点，能够满足其起身时压力支撑需求，或是满足其日常生活中复杂动作完成需求。对于老年人而言，伸缩拐不仅可以出色满足老年人使用需求，而且其中搭载的传感器也可以对老年人身体健康状况进行监测，做出摔倒奉献预警。

3.2伸缩拐的功能分析

伸缩拐的特点是有出色的刚性，携带容易，而且在产品中进行了传感器搭载，能够对拐杖使用过程中的受力表现进行分析。

3.3伸缩拐的机械结构

伸缩拐身具有与拐腿套接的套筒结构，套筒结构位于手扶杆下方，且为具有中心腔和夹层腔的双层结构;拐腿上部为空心筒状，其空腔中心具有支撑柱，支撑柱的顶部安装有活塞;支撑柱置于中心腔，活塞与中心腔的内侧壁滑动配合，活塞顶部的中心腔构成密闭;拐腿外侧壁置于夹层腔，拐腿外侧壁顶部的夹层腔构成密闭;通过机括打开密闭，拐腿的活塞在人体重力作用下压缩密闭内的气体沿中心腔上行，以使拐杖收缩，或者无人体重力时，活塞在密闭内压缩气体作用下沿中心腔下行，拐杖伸长复位可实现使用者站立状态和弯腰、下蹲状态的快速切换，并在动作过程中提供使用者需要的支撑力。 伸缩拐三维模型图如下所示：

拐杖自身要完成三种功能相结合，拐杖具有三个连接块、三根辅助支撑腿，三个连接块沿套筒结构底部外侧壁周向均匀布置并与套筒结构固定连接，三根辅助支撑腿的顶部分别与三个连接块转动连接，且三根辅助支撑腿同向倾斜，共同夹持拐腿。进一步的，所述辅助支撑机构还包括三个收束块，三个收束块通过弹簧绳串联成环，并紧箍于所述拐腿外侧壁，且三根辅助支撑腿分别与三个收束块转动连接，通过三个收束块进一步夹持拐腿。进一步的，所述拐腿由上部的空心筒状、下部的实心柱体构成，空心筒状的外径大于所述实心柱体的外径，且两者的连接处以锥面过渡。进一步的，所述收束块在与拐腿接触处为与拐腿外侧壁匹配的弧面。

拐杖的用料选取也要选择低成本材料制作，结构简单，材料低廉，轻便易携。满足经济实用性。

4伸缩拐未来发展策略

4.1伸缩拐所带来的商业价值

当前，人们对于拐杖产品也提出了更高的使用需求。在伸缩拐研发上，其可以结合不同用户需求为用户提供针对性的服务体验，有较好的市场前景。

4.2伸缩拐的发展策略

在伸缩拐的研发上，其目标受众是老年人、骨科康复人群以及运动致残人士等。为此在进行伸缩拐的市场营销和推广过程中，要充分结合产品的定位出发，有针对性的进行产品的针对性推广。

为更好满足目标受众对产品的使用咨询和售后服务，应该专门进行24小时全天候服务的网站平台构建，并筛选某一个城市作为试点，逐步向全国普及和扩散。在进行伸缩拐产品的销售过程中，还可以有针对性进行电商渠道的拓展，配合线下体验店，打造“体验店体验服务——网上下单——网下配送调试”营销体系，并可以综合运用微博微信、抖音等新媒体平台开展产品营销。

结论

随着时代智能化的发展，各个方面要做到智能便捷化，拐杖作为市面上常见的工具，更要有突破，做到使用者对拐杖使用的最便捷化，多功能拐杖，实现使用者弯腰下蹲，信息采集，满足不同人群的使用需求。创新改良设计，一直是今年来设计热点之一，随着‘以人为本’的理念贯穿到设计环节的没一点，将便捷化实用化带到人们生活中的点点滴滴，运用创新思维来改变我们的生活，带给生活便捷，这是我们创新设计的出发点;不断完善，不断改进，不断进步是这个时代的特点，努力满足方便人群使用是我们的目标。

参考文献

[1]朱伟，万福成，杨士明.老人拐杖的智能设计研究[J].长江大学学报（自科版），2014（22），

[2]仲小英.基于GPS和GSM的多功能智能拐杖设计[J].电脑知识与技术，2015（26）.

[3]王莹，朱彦，丁嘉明，唐洁.基于老龄化社会的生活辅助机器人设计[J]科教汇2017（6）：178.

第一作者简介：

姓名：杨奥立，出生：2001-09-29，性别：男，籍贯：甘肃省天水市，名族：汉族，单位：扬州工业职业技术学院，职称：学生，学历：专科，专业：机械制造与自动化。

第二作者简介：

姓名：高梦星，出生：1991年8月25日，性别：女，籍贯：江苏扬州，民族：汉族，单位：扬州工业职业技术学院，职称：助教，学历：研究生，研究方向：机械设计。