毕业设计（论文）-老年人洗澡辅助装置设计

PAGEPAGE3老年人洗澡辅助装置设计摘要随着我国国家的经济迅速发展，人民生活水平得到了极大的改善，而且医疗技术也得到了迅速的发展。这就提高了人均寿命，这就出现了越来越多的老龄化人口，就目前中国这个发展的速度，老龄化人口的急剧增长变成了人口增长的一个重要特点。老龄化人口的急剧增长也带动了老年人相关产品的销售。尤其对于那些需要家人或者护工照顾的老年人，帮助老年人洗澡，需要劳动力极多，耗费的人为体力和精力会比较多，给家庭和社会造成巨大的负担。本文研究的目的正是为了解决生活不能自理的老年人在洗澡时洗全身的问题，设计一款方便辅助老年人沐浴的沐浴座椅。首先根据实验室的三维运动捕捉系统来观察老年人生物运动特性然后把得到的实验数据于年轻人的数据进行对比，结果老年人之所以站立困难的原因在于老年人的肌肉发生萎缩，肌肉的力量对膝盖的扭矩根本不足以维持自己站立起来。根据实验的结论这里提出如何通过辅助座椅来补偿扭矩的不足。让老年人能够通过推杆的力量使座椅翻转帮助老年人站立；并通过拐杖在扶手的滑道上滑到一定位置固定作为拐杖和椅子的组合体；另外靠背的旋转角度可以使老年人靠着靠背完成洗头和洗背的动作。老年人辅助站立可旋式座椅的设计有效地解决了老年人洗澡不易、照护人员工作量大的问题，提高了老年人的沐浴效果和生活质量。关键词：补偿扭矩；辅助座椅；沐浴；滑道；拐杖

DesignofAuxiliaryStandingBathEquipmentfortheElderlyABSTRACTWiththerapiddevelopmentofChina'seconomy,people'slivingstandardshavebeengreatlyimproved,andmedicaltechnologyhasalsobeenrapiddevelopment.Thishasincreasedlifeexpectancy,whichhasresultedinmoreandmoreagingpopulation.Atpresent,therapidgrowthofagingpopulationhasbecomeanimportantfeatureofpopulationgrowthinChina.Therapidgrowthoftheagingpopulationhasalsoledtothesaleofrelatedproductsfortheelderly.Especiallyfortheelderlywhoneedfamilyorsupportworkerstotakecareofthem,theyneedalotoflabortohelpthemtakeabath,whichwillcostalotofpeople'sphysicalstrengthandenergy,andcauseahugeburdentothefamilyandsociety.Thepurposeofthisstudyistosolvetheproblemoftheelderlywhocan'ttakecareofthemselveswhenbathing,andtodesignabathseatwhichisconvenientfortheelderly.First,observethebiologicalmovementcharacteristicsoftheelderlyaccordingtothethree-dimensionalmotioncapturesysteminthelaboratory,andthencomparetheexperimentaldatawiththedataoftheyoung.Resultsthereasonwhyitisdifficultfortheelderlytostandisthatthemusclesoftheelderlyshrink,andthetorqueofthemusclestothekneecapisnotenoughtomaintaintheirstanding.Accordingtotheconclusionoftheexperiment,thispaperputsforwardhowtocompensatethelackoftorquethroughtheauxiliaryseat.Inaddition,therotationangleofthebackrestcanenabletheelderlytowashtheirhairandbackagainstthebackrest.Thedesignoftheelderly'sauxiliarystandingrotatableseateffectivelysolvestheproblemsofdifficultbathingandheavyworkloadofthecaregivers,andimprovesthebathingeffectandqualityoflifeoftheelderly.Keywords:Aging;TorqueCompensation;AuxiliarySeat;Bath;Slide;Crutch

目录摘要 1ABSTRACT 2第1章绪论 51.1研究背景及意义 51.2国内外的研究状况 51.3本课题主要研究方法和内容 71.3.1研究方法 71.3.2研究内容 8第2章人机工程学理论 92.1生物力学分析与研究 92.1.1生物力学启示实验 92.1.2生物力学实验结论 102.2人机工程学理论和工业设计理论 132.2.1老年人人体模型尺寸 132.2.2座椅设计细则 14第三章老年人辅助洗澡装置设计 163.1老年人辅助洗澡装置形式 163.1.1扶手形式辅助 163.1.2紧急呼救辅助 163.1.3座椅形式辅助 163.2老年人沐浴座椅的结构设计 173.3沐浴座椅框架的材料选择 193.4沐浴座椅框架的安装 19第四章电动液压推杆的设计 204.1液压缸的选择 204.1.1液压缸主要尺寸的确定 204.1.2液压泵的选择 224.2电动推杆的结构 244.2.1球铰链的选择 244.2.2铁盒子的简单设计 244.3电动机的选择 244.4压力传感器和控制系统 244.4.1压力传感器 254.4.2控制系统 25第五章可控角度旋转靠背功能的设计 275.1摩擦式棘轮机构的设计 275.1.1摩擦式棘轮机构的材料 275.1.2摩擦式棘轮机构结构尺寸 275.1.3弹簧的选择 275.2小结 28第六章可安装拐杖扶手的设计 296.1可安装拐杖扶手机构示意图 296.1.1安装拐杖的扶手的设计 296.1.2方案的选择 296.2滑道+拐杖可能出现的问题及解决方案 306.3小结 30参考文献 31第1章绪论1.1研究背景及意义随着人民生活的水平得到了极大的改善，以及医疗卫生水平极大提高，人均寿命比之前提高了很多，随之带来的就是人口老龄化问题，老龄化的人口现在我国的人口数量总量上占有很大的比重。据国家统计局的人口数据资料显示，到2020年，我国60岁以上的人口数量将会超过2.5亿，占中国人口总数的7%。2020年我国将全面进入小康社会，大家不会再担心温饱问题，这样我国的老年人口数量还会持续的增加。根据统计的资料显示，十年以后，到达2030年，我国的老年人口数量将超过4亿大关，占总口数量的15%左右。30年以后，达到2050年，老龄人口大约占总人口的25%。站立是影响老年人日常生活活动独立性至关重要的因素。尤其对于那些需要家人或者护工照顾的老年人，帮助老年人洗澡，需要劳动力极多，耗费的人为体力和精力会比较多，给家庭和社会造成巨大的负担。本文研究的目的正是为了解决生活不能自理的老年人在洗澡时洗全身的问题，设计一款方便辅助老年人洗澡装置。1.2国内外的研究状况中国自古以来都有这尊老爱幼的传统，关爱老年人的生活，让他们很好的独立的享受晚年生活，也是作为儿女的愿望。老年人可以独立生活面临最大的一个问题就是是否可以站立起来，一旦老人不能够独立的站立起来，那么的他的生活就需要依靠其他人的帮助。面临老人站立的问题，国内外都有相关的产品用来帮助老年人站立起来，以可以帮助他们做一些日常活动，提高了他们的自理能力。除了这些辅助的设施之外，对于一些公众的大型场合，也为这些老年提供了一些专用的辅助措施，例如轮椅坡道等设施，充分的考虑到老年人的使用需求。图1.1老年人如厕的座椅设计图1.2老年人无障碍卫生间图为老年人无障碍卫生间、这些专门设计的卫浴设备以“老年人独立操作”为设计宗旨,在某种程度上可以代替人对老年人提供帮助。图为国外公司为老年人设计和生产的辅助座椅，采用手动控制方式，智能化程度不够。图1.3公司生产的老年人辅助座椅这些对老年人形成帮助的设备对老年人沐浴设备的设计相当的具有借鉴性。都说技术是第一生产力，技术不仅可以促进经济的飞速发展，也可以为老人日常生活提供一些必要的帮助。这些帮助可以体现在老年人的上下楼梯，也可以是老年人的站立训练等。1.3本课题主要研究方法和内容1.3.1研究方法本课题主要采用问卷调查法等方法，考究老龄人群的行为特征、浴室空间内其使用过程中的问题以及需要辅助设施辅助完成的动作等，并在此基础上，运用人机工程学理论，为后续的老年人洗澡辅助产品进行深入设计，并通过Autocad对本课题相关产品进行绘制并分析。（１）文献检索查阅法依据课题的方向，通过各个渠道收集、查阅有关老年洗澡辅助设施的相关书籍、论文和期刊对其进行分类与汇总，并加以总结与分析。将人机工程学理论作为课题的设计理论指导，为老龄人群洗澡辅助设施研究与设计提出新方向。（２）问卷调查法问卷调查作为一种间接收集资料的方式，将有关问题通过书面问答的模式呈现出来进行采集，是最为原始的收集方法之一。本课题采取问卷的形式，对老龄人群的行为方式以及浴室空间内的诉求等进行调研。问卷的内容主要有以下几方面：老年人的基本生活情况（年龄、健康状况、养老模式）、浴室空间内设施配置意愿、浴室设备和浴室辅助，选取有代表性的样本作为案例，发现浴室空间中亟待解决改进的地方，以此作为本文的出发点。（３）观察法观察法是在实地带有明确研究方向的去观察研究对象，能够感性地认识研究对象，并从中获得启发。文中通过到老龄人群家中观察现今老年人的生活，记录老龄人群卫浴空间内的详细信息，了解老龄人群的卫浴过程以及产品使用情况。并结合前期针对老龄人群所制作的问卷调研中的有效数据，发现前期没有考虑到的问题。1.3.2研究内容老年人洗澡辅助产品有沐浴器辅助、扶手形式辅助、座椅形式辅助、紧急呼救辅助，本课题针对座椅形式和沐浴器两种辅助进行设计，具体研究内容如下：1、本课题研究的目的和意义以及国内外发展动态；2、人机工程学理论和工业设计理论；3、老年人座椅形式辅助洗澡装置整体设计；4、电动液压推杆的设计；5、可控角度旋转靠背功能的设计；6、沐浴器辅助洗澡装置设计；第2章人机工程学理论2.1生物力学分析与研究关于老年人洗澡辅助产品有沐浴器辅助、扶手形式辅助、座椅形式辅助、紧急呼救辅助，本课题针对座椅形式的辅助进行设计，所以在这一章节主要针对座椅形式的辅助使用人机工程学解释，老年人辅助站立的过程是本设计中座椅设计的难点和重点。2.1.1生物力学启示实验A:实验准备STS运动是一种可行而有效的老年人下肢功能状态和平衡功能等的评价方法。研究学者研究发现现影响站立运动的主要因素有：（1）座椅的高度：椅子的高度如果较高的话，可以减少站立起来需要的动能。等研究发现38cm高度的椅子，老年人进行站立运动将变得十分吃力，Deam等研究发现不同的座高时对STS测量结果有影响。（2）使用或不使用扶手（手臂支助）：研究发现在站立运动过程中使用扶手不仅可以减少膝关节和髋关节的力矩，而且可以维持身体姿势的稳定性。（3）老年人自身主观的原因：随着年龄的增长，老年人肌肉量流失和肌力不足是主要的特征。为简化模型，我们做了一些假设：（1）站立运动是对称的；（2）关节角度变化取值的正负，根据生物力学研究领域的惯例设定：躯体围绕某一关节弯曲，则代表该关节两个相邻骨骼之间角度下降，关节角度取负值，反之取正。如图示：图2.SEQ图表\*ARABIC1髋、膝关节角度B：实验对象选择10名65岁以上的老年人作为实验组，另选择9位年轻人作为对照组。实验研究对象基本情况见表如下：C：实验过程运用运动捕捉技术可以捕捉人体动作，便于进行量化分析。根据检测的图像数据，采用MATLAB编程环境进行数据处理。老年人组的站立时间与年轻人组相比明显延长。老年人因为年龄的增长生理机能的衰退，脚力不够等原因，老年人往往在站立运动过程中需要更长的时间。2.1.2生物力学实验结论据数据分析，站立运动过程可以分为四个阶段如图所示：图2.2站立运动的四个阶段第一阶段：人在座位上，处于一种静止的平衡状态；第二阶段：身体前倾，产生一个向上和向前的动力；第三阶段：身体离开椅面，直到髋、膝关节角度达到最大值；第四阶段：身体完全之力，处于站立平衡状态。第二和第三阶段是站立运动过程中的重要阶段。图2.3老年人关节角度变化上图为老年人在起立过程中，髋关节、膝关节角度变化。其中膝关节和髋关节角度没有归零，是由于部分老人不能完全直立导致。图2.4年轻人关节角度变化上图为年轻人在起立过程中，膝关节和髋关节角度变化。其中髋关节角度超过零值，是由于部分年轻人运动速度过快、同时身体柔韧性较好，导致髋部向前弯曲，没有保持垂直站立姿态。图2.5老年人站立过程中关节力矩变化图2.6年轻人站立过程中关节力矩变化S为站立动作的完成率，t表示当前时间，t1表示完成站立运动所需时间S=t\t1(2.1)设左足足前的压力为F1,右足足后压力为F2。由XSensor压力分布系统可得分布测试。得到右足足前，右足足后的压力变化趋势如下。图SEQ图表\*ARABIC2.7右足压力变化通过一组老年人和年轻人站立运动过程中生物力学特征的对比实验分析，发现老年人站立困难的主要原因是下肢肌肉力量的衰退导致膝关节力矩不足。2.2人机工程学理论和工业设计理论座椅是老年人辅助座椅设计的基础，坚持人机工程学的研究方法，充分考虑老年人生理和心理的特征，强调产品的舒适性、便利性和安全性，设计出功能合理、品质优良的辅助产品，提高老年人的生活质量。2.2.1老年人人体模型尺寸人体尺寸是人体工程学最基本的资料之一，特别是在特定姿势或动态下的数据。老年人体模型是老年人辅助座椅设计的基本设计依据。设中国成年男性和成年女性尺度为H，老年人人体尺寸为H1，计算公式为H1=H*（100-2.8）%图为我国老年男性人体尺寸：图2.8老年男性人体尺寸图为我国老年女性人体尺寸：图2.9老年女性人体尺寸2.2.2座椅设计细则座椅设计直接影响老年人的舒适性、健康。影响座椅舒适度的因素有椅面高度、椅面、椅背硬度等。表为老年人坐姿人体尺寸：表格2.3老年人坐姿人体尺寸老年人辅助座椅的设计比人体工程学为指导思想，不仅要使辅助座椅与人体接触部分对人体产生的压力与人体的生理特性相匹配，而且要使他们与人体的自然姿势及其几何尺寸等取得良好的匹配。（1）好的座椅的高度要和膝盖以下腿部高度相当，即坐着的时候，脚正好可以平放在地面。（2）椅子的设计必须有靠背和扶手。靠背主要用来支撑老年人的腰部，因此靠背的设计必须要满足人体工程学的设计，靠背要很好的于老年人的腰部相贴合；扶手只要用来为老年人站立提供帮助，减轻他们的肩膀负担。（3）椅垫能使老年人采取一种较稳定的姿势。首先要保证材料具有一定的透气性，由于老年人还是站立起来的时间比较短。如果材料的通透性较差，身体长时间的接触椅垫，会对老年人身体体腔产生压迫；其次材料要具有一定的柔软度，避免腰酸背痛的现象产生。

第三章老年人辅助洗澡装置设计3.1老年人辅助洗澡装置形式3.1.1扶手形式辅助在家庭基础设施中，如果能够合理的配置安全扶手，那么就能够给予老龄人群在行走移动，以及卫浴产品的使用中提高帮助。老龄人群肌肉力量随着年龄的增长逐渐减弱，因此，在某些时刻，需要借助外部力量来辅助其完成。这种辅助方式，不仅仅能在生理上给予老龄人群力量方面的帮助，卫浴空间内由于光线、温度等环境，具有很大的不安全因素，扶手形式的辅助能够减少老龄人群在卫浴空间内发生滑倒、跌倒的情况，从而降低老年人突发性疾病的比率。3.1.2紧急呼救辅助老龄人群生理机能退化、肢休力量减弱、反应迟缓，这些现象都容易引起老年人摔倒。对于老年人来说，摔倒的伤害是极大的。自身肌体受到伤害的同时，还会引起－系列的疾病。因此，一旦发生这种情况，要第一时间将老年人的情况反馈给亲属或医院进行有效地救治。而为了防止意外发生时无其它人，报警方式需要分为自动呼叫和人为键操作两种。紧急呼叫设备一般分为固定设备和穿戴设备两种，两者都依托于传感器的对使用者的日常行为活动以及突发性活动进行处理，从而做出有效的判断。3.1.3座椅形式辅助判断一个人是否具备独立生活的基本条件，就是看他能否完成起身与坐下的行为活动。这一活动几乎贯穿我们日常生活中的每项行为活动。以人一天的生活为例、早上从床上起来、洗漱如厕、外出行走、中途休息、直到回家沐浴、躺下睡觉等等活动，这些日复一日的行为活动都是基本的生存条件，早已逐渐渗透到日常生活中。老龄人群肌肉力量弱，关节及骨骼退化，这些都会影响老年人日常站立、起身等行为活动。据相关数据显示，65岁以上的老年人有接近8％的老年人，对于从坐姿转换到站立姿势的过程中感到吃力。因此，我们应当从老龄人群的角度出发，去研究探讨他们在使用过程中的真实感受与需求，并提出合理的方法来解决他们使用过程中所遇到的困难的关键点，从而更好的辅助老龄人群独立地生活。座椅已经成为沐浴空间内必要的基础设施。其目的是为了能够让老年人在座椅的辅助下，独立安全地完成洗澡整个过程，规避老龄人群因长时间站立而跌倒等意外情况的出现，提高老年人沐浴的舒适性以及完整性，从而提升老龄人群的自信心与自尊心，本课题主要针对座椅形式辅助进行相关的设计。3.2老年人沐浴座椅的结构设计整个框架采用焊接方式成为一个整体，其他的部件分别在各自的位置与其进行装配。由棘轮演变而来的定位轮子安装在椅背的侧面，卡子装在靠背杆的侧面，卡进一个卡槽就可以固定住一个角度的靠背的位置，卡子的末端是活动的，用弹簧一端连接靠背，一端装在可以活动的卡子末端，成为一种顺着齿的方向转动时，弹簧刚好放开束缚直到卡进卡槽就会被卡住，当靠背要回到原来位置时，直接用手拨动弹簧使其脱离可以被卡住的位置。两侧是对称存在的，保证平衡性；扶手是实心的板，装拐杖的卡槽在实心的板上，在拐杖的侧面装上一个与卡槽可以进行配合的扣子，当需要站立时，沿着滑道将拐杖滑进固定位置就可以装上拐杖，不用这个功能时，拐杖可以卸下来单独使用；座椅的翻转是通过电动机带动液压推杆运动，为保证翻转平稳，我们设置两个液压推杆，这个过程需要选择合适的电动机和液压缸。图为基本的沐浴座椅的框架：图为老年人辅助站立沐浴座椅工作过程：老年人辅助座椅的工程尺寸见下图：3.3沐浴座椅框架的材料选择材料的刚性要足够大到承受一个200公斤重量的老年人，而且，为了给洗下身留出足够的空间，扶手要比座椅更突出，方便拐杖安装得比座椅最外端还突出，那么，拐杖的安装位置很有可能会带来重心不稳的情况，导致整个座椅翻车状况，因而，在材料的选择上，我们选择一种密度比较大，下盘比较稳的材料。另外，由于沐浴座椅是被固定在比较潮湿的地方，因而，选择一种不易生锈的材料十分重要。考虑到此类原因，本设计选择45号钢作为框架的主体材料。3.4沐浴座椅框架的安装为了提高椅子的便捷度，不能把座椅设计成一个很笨重的机器，因而，我们可以把椅子设计成分解的可以自行组装拆卸的各个部件。包括座椅、电动机盒子、靠背、定位靠背的轮子、扶手板子、拐杖。选择了在椅子下方安装一个密封性良好并且防水的盒子，在盒子里可以装上电动机和一些必要的电路，家庭安装这个框架的时候，产品应该是框架和盒子分离的，框架上留有安装这个盒子的位置，独立搬运可以减弱安装的难度。由于现在很多的家庭的性质决定了地板不方便打孔，直接采用吸盘固定在地面上。

第四章电动液压推杆的设计老年人辅助站立沐浴座椅样机由电动推杆、控制电路等组成。上升的方式通过螺纹连接、弹簧等方式，为了保证老年人在被辅助站立的过程中平稳上升，而不是被冲飞出去，我们选择比较平稳的液压缸。因而，液压缸的选择成为了我们设计的主体部分。4.1液压缸的选择液压缸是电动推杆的设计主体部分，现根据实际情况，对设计参数给予初步假设：液压缸系统供油P=6.3Mpa;液压缸最大推力为Fmax=1200N；缸的最大行程L=300mm。4.1.1液压缸主要尺寸的确定1、液压缸的工作压力的确定液压缸的工作压力主要根据液压设备的类型来确定。由附表1确定液压缸的工作压力P=0.8MPa。2、液压缸缸筒内径D和活塞杆径d的计算根据已知条件，工作最大负载F=1200N，工作压力P=0.8Mpa(机械效率)可得液压缸内径D和活塞杆直径d的确定：已知F=1500N，P=1.6Mpa，查表得：查表得：则无杆腔实际有效面积有杆腔的实际有效面积3、液压缸壁厚的计算缸体壁厚可以按经验值选取，但如果设计缸体材料选无缝钢管时，其壁厚可以按如下公式计算，式中：Py=（1.25-1.5）Pp,取Py=1.5PpPy=1.51.6=2.4Mpa=100-110Mpa（无缝钢管），取=100Mpa由计算的公式所得的液压缸的壁厚厚度很小，所以用经验法选取壁厚：=5mm4、缸体外径尺寸的计算缸体外径D1=50+2x5=60mm查机械手册表：外径D1取65mm5、液压缸工作行程的确定由于在液压缸工作时要完成如下循环动作：慢速上升→定时保压→快速下降即可根据执行机构实际工作的最大长度为250mm。6、缸盖厚度的确定一般液压缸多为平底缸盖，其有效厚度，按轻度要求可用下式进行近似计算：无孔时有孔时式中：D—缸盖止口内径（mm）t—缸盖有效厚度（mm）d——缸盖孔直径经计算可得无孔盖厚度2.07、最小导向长度的确定当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点距离为H，称为最小导向长度，必须保证有一定的最小导向长度。对一般的液压缸，最小导向长度H应满足：式中：L—液压缸的最大行程（mm）D—液压缸内径（mm）取H=40mm8、活塞宽度B的确定活塞的宽度B一般取B=（0.6-1.0）D即B=（0.6-1.0）50=（30-50）mm取B=60mm9、缸体长度的确定液压缸缸体内部的长度应等于活塞的行程与活塞宽度的和。一般液压缸缸体的长度不应大于缸体内径的20-30倍。即：缸体内部长度250+55=305mm缸体长度即取缸体长度为300mm10、液压缸进、出油口尺寸的确定根据液压缸螺纹连接的油口尺寸系列（摘自GB/T2878-93）确定进出油口的尺寸为M161.5。连接方式为螺纹连接。4.1.2液压泵的选择差动进给：Pq=v()=50.0016=0.008P=工进1：P==0.80.003=0.0024P=工进2：==1.20.003=0.0036P=快退：q==50.0014=0.007P=液压泵的参数计算：取进油路总压力损失为∴因此泵的额定压力可取快进时泵的流量为工进1时泵的流量为：工进2时泵的流量为：根据上面计算的压力和流量，选用YBN-A*M型的限压式变量叶片泵。4.2电动推杆的结构为了使老年人能够更平稳的上升，我们采用两个对称的液压推杆起到支承的作用。液压推杆的上端连接一个滚珠，控制液压推杆的上升方向，下端则连接一个铁盒子，将线路和控制系统装在里面，并且与其连接使液压推杆有了上升的支承点。压力感应器与铁盒子相连。4.2.1球铰链的选择球头直径：由尺寸之间的协调性，球头适宜直径为120-130mm，本设计中取适中直径126mm。球铰转轴轴颈直径和长度：由轴承尺寸和铰链体积适宜性确定球铰转轴轴颈直径为80mm;由轴承宽度和圆螺母厚度确定球铰转轴轴颈长度为60.5mm。为使刚度最大，长度取最短，最终易得球铰转轴的轴向长度为77mm。球头杆颈部轴向长度:球头杆颈部长度为29.3276m时，为刚好不发生干涉的临界状态，故该最佳设计值取29.4mm。4.2.2铁盒子的简单设计方形，空出放控制系统和线路的空间，其他是实心的。4.3电动机的选择根据以上计算，知道快进时功率最大，故按快进时估算电机功率。由已知条件知，于是泵的出口压力为：，总效率。查相关资料，选用Y90S-4型电动机。4.4压力传感器和控制系统4.4.1压力传感器选用压力传感器具有测量精度高，温度性能好；抗过载、偏载能力强，工作稳定；结构紧凑，工艺精湛，防护等级高；安装简便，适用性强等功能和特色。能有效的对老年人站立过程中足底压力的微小变化做出反应。压力传感器外壳必须高度防水，才能在沐浴设备中发挥功用。表为CL-YB-11型压力传感器尺寸参数表格4.1压力传感器尺寸参数图为CL-YB-11型压力传感器参考图图4.1CL-YB-11型压力传感器4.4.2控制系统整个控制系统分为如下几个功能模块：（1）压力数据采集模块经过压力传感器对使用者足底压力进行采集，便于后期通过A/D转换器将模拟信号转换成电信号。图为压力数据采集模块：图4.2压力数据采集模块（2）足前足后压力数据对比通过电路的设计，对采集的压力数据放大后，进行比较。图为压力数据处理电路：图4.3压力数据处理电路（3）电机控制信号输出驱动电机的运转，用足前足后的压力差值，对电机进行切换控制。图为压力数据输出控制电路：图4.4压力数据输出控制电路

第五章可控角度旋转靠背功能的设计靠背的存在，不方便照护人员帮助老年人搓背，因而设计一个可以翻转一定角度的折叠靠背对于帮助老年人洗背是有很大的作用的。考虑到靠背需要做间歇分度转位，那么要实现间歇转位，就是要把连续的摆动运动转换成单向步进回转运动。可用棘轮机构、摩擦式棘轮机构、超越离合器等等。由于此设计中的间歇转位负载并不大，只是对老年人给予轻度的背部扶持。故而，选择简单直接的摩擦式棘轮机构足以满足条件。由于角度只需要在180度方位内固定两个，故设计一个由棘轮机构演变而来的简单的定位机构（卡子卡住卡槽）即可。5.1摩擦式棘轮机构的设计5.1.1摩擦式棘轮机构的材料通常，摩擦式棘轮机构的工作表面都要求HRC=60左右的高硬度，材料多选用轴承钢、碳素工具钢或渗碳钢。5.1.2摩擦式棘轮机构结构尺寸由椅子靠背的三次定位可知摇杆摆角为90度，设棘轮每齿所对的角度为20度，则棘轮的齿数为18，对应棘轮运动的齿数为5.选取棘轮标准模数为4，则顶圆直径为，则棘轮相应的有关参数如下表所示：名称符号计算公式名称符号计算公式模数m选取标准4齿高h~4齿数Z18根圆直径64顶圆直径72齿宽b8周节P12.56齿顶厚4棘爪长度L弹簧的选择根据标准，选择不锈钢丝扭转式弹簧规格，选择挠度为120度的弹簧，左方向。如图所示为示意图。5.2小结摩擦棘轮机构成为支承靠背定位的一个很重要的部分。没有它的存在，靠背将无法固定在想要的位置。无法实现椅子的功能。

第六章可安装拐杖扶手的设计老年人在电动推杆的作用下通过补偿力矩站立起来后，只有站稳才有可能顺利帮助其洗下身。为了解决这一问题，方案一可以将扶手改成可伸缩的外杆套内杆的形式，方案二可以直接将扶手改成滑道形式，直接在滑道内安装一个可装卸的现成拐杖。两者都可以达到自带扶杆的结果，只是方案一的内杆套外杆方式使得全身力量都压在椅子上，无法保证稳定性。然而方案二因为拐杖接触地面将有一部分力量由地面分担，减少椅子的负担，另外我们只需要在自家拐杖上安装一个可扣进滑道的扣子即可完成这项功能，故本设计选用方案二。6.1可安装拐杖扶手机构示意图6.1.1安装拐杖的扶手的设计目的是能安装一个固定良好的扶手，帮助老年人站立后的稳定。6.1.2方案的选择方案一：滑道的设计——滑道可以实现的功能：固定住安装在滑道上面的拐杖；当两边的拐杖滑至最左端时，我们用螺母将拐杖固定，此时沐浴装置可以让老年人站立起来，拐杖的作用就凸现出来了；当拐杖滑至轨道最右端时，就与座椅的靠背位置重合了，此时也不会影响到其正常运转；3、我们通过三个螺栓将轨道固定在座椅两端扶手下侧，同时也能自如的拆除。如图所示：方案二：套筒式直接装入拐杖。即可以实现方案一所述功能，而且还可以保证稳定性，减少制造过程中的繁复程度。如图所示：显然，方案二更简洁更加实用，故选择方案二。6.2滑道+拐杖可能出现的问题及解决方案1、拐杖滑至最左端时，由于尺寸比座椅扶手长度还要长，我们将拐杖下端与地面齐平，同时也可以在座椅后面配重，避免因为质量不平衡而使座椅向前倾翻。2、拐杖上焊接的螺栓直径要足够，避免在支撑过程中会因承受力较大而使其弯曲甚至断裂。对此，我们采取的方法是尽量选择直径较大的螺栓（我们取直径20mm）,同时仍然使拐杖下端尽量与地面齐平，这样一来，轨道既可以避免拐杖在活动时遇到地面的阻力，又能在紧固时，使拐杖下端