第二届机械创新设计大赛获奖作品一等奖简介 - 图文(3)

2020-03-27 16:13

瘫痪病人活动不便,生活不能自理,需要家庭照顾或长期留院,给家庭和社会带来很大负担。根据医学上的理论瘫痪病人需要简单的运动和适当的活动即:保持良好的肢体位臵、体位变换

、床上移动训练

、起坐训练等。基于为瘫痪病人的生活自理和康复考虑,我们设计了这款自动康复保健床,可以实现床体变位,床上移动训练,床上大小便等功能,为瘫痪病人和家人带来巨大的方便。同时考虑到操作的简便性和实用性,我们采用电动机驱动,具备无污染,技术难度实现小,容易推广,具备专利生产的新颖性,创造性和实用性。 主要创新点

采用电动机控制,易于操作。机械结构稳定、简单易行,使用方便可靠。

采用单片机控制,液晶显示,键盘接口。成本低、同时稳定性好。采用液晶显示,人机交互性好,提供电脑接口,可以方便在电脑上控制。运用线控、遥控、声音控制相结合的方式。功能集翻身、坐起、抬腿功能于一体,可以实现侧翻身、腿部的锻炼等,这样能有效的防止褥疮和座疮等。也可以在床上实现大小便,方便护理人员。 推广应用价值

我国人口基数大,而且脑瘫,半身瘫痪,半身不遂,植物人等瘫痪病人的数量也是很多。传统的瘫痪病人的床功能简单,需要家人配合才能实现翻身等动作,这种床采用电气控制,实现了自动化操作病人可以自己控制各种卧床的姿势。比较适合在医院和家庭的瘫痪病人自理照顾,这样可以减轻家人的生活负担,对病情改观有很大的帮助,此床的成本较低,在普通家庭承受范围之内,因此,此床具有十分好的市场推广价值。

12 智能化多功能电动康复床 参赛学校:北华大学

参赛者:郑跃君、高祥、张公平、赵立光、刘国祥,指导教师:李建永 江旭东

作品内容简介

本作品是为因各种原因而导致生活不能自理的病人服务的一种新型康复护理器械。该作品由康复床和简易桌两部分组成。整床在设计过程中采用了以双摇杆机构为核心的床身直立机构、以变杆长三角形机构为核心的体位调整机构、以双联滑轮为核心的传感器角度调整机构、基于插销和四杆机构的便盖启闭机构、以及弹性辅助支撑等机构。针对上述结构及功能要求,开发了以单片机89S52为核心的智能控制系统。其具体功能如下:床椅转换:可将床调整成轮椅,并且可以电动行走,方便使用者进行室内外活动;床身直立:床身可由平卧状态变化为直立状态,方便患者直立训练和上下床;体位调整:患者可根据自身需要,调整床身到最佳体位,也可通过程序控制实现定时体位调整;大小便自理:该床设有大小便自理装臵,解决了病人在床上大小便的问题;自动避障:整床可以自动判别周围环境信息,实现自主行走功能;生活平台:配合简易桌以及其他辅助措施,方便了使用者的日常生活。 主要创新点

本作品在设计过程中采用了三维设计软件对整床进行了数字化建模与校核,集多种功能于一身,结构简单、紧凑。创新点如下:(1)功能高度集成,使用方便;(2)采用弹性辅助支撑机构,减小了直立电动缸的运行负载,提高了床身稳定性;(3)采用了双摇杆机构作为体位调整及床身直立机构,机构简单有效;(4)智能化避障、多方式体位调整,使用舒适、娱乐性强。 推广应用价值

本作品具有功能完善,使用安全方便,价格低廉等特点,可以广泛用于医院、敬老院、疗养院、家庭等场所。可极大地减轻护士及患者家属的护理强度,一定程度上实现了患者的生活自理;并通过人性化设计,增加了康复训练、定时体位调整、娱乐避障等功能,可舒缓患者心情,维护患者尊严。本作品预期售价为12000元左右,约为同类产品价格的40%。该作品已经获得了国家实用新型专利,市场应用范围广泛,具有较强的市场竞争力。

17 玫瑰摆平衡能力训练仪 参赛学校:韶关学院

参赛者:彭峰、钟考威、张振辉、陈嘉恩、吴志峰,指导教师:肖耘亚、郧建国 作品内容简介

本作品是一套针对脑瘫患儿进行平衡能力康复训练的器械。它由踏板、万向节变异机构、滑杆机构、行星齿轮机构、偏心套、减速器、电动机等组成,配备遥控装臵,具有遥控操纵、随机换向、以玫瑰叶线轨迹的偏摆运动实现自动对脑瘫患儿进行平衡能力训练的功能。并针对儿童心理特征,增加了音乐模块,以增加康复训练的趣味性,可以提高训练效果。该作品具有人性化的设计、电机自动驱动、训练科学等诸多优点。其工作原理是:电机通过减速器、偏心轮机构、行星齿轮机构、滑杆机构、万向节变异机构等控制踏板以特定的频率沿四叶玫瑰线轨迹作偏摆运动,患儿可以站姿、座姿、跪姿等各种姿势位于踏板板面上,当踏板每走一叶玫瑰叶时,踏板会偏离基座中心实现径向摆动,也会偏离玫瑰叶中心实现切向摆动,也就是说,踏板能在任何位臵具有不同方向和不同角度的特殊摆动效果,对进行康复训练的脑瘫患儿来讲,从心理上会形成一种偏摆的随机性,再加上电控系统可使电机随时换向,就能使脑瘫患儿在不能预知未来摆动方向的情况下进行康复训练,大大提高患儿对失衡状态的应激能力,迅速提高平衡能力。这种应激的训练效果是传统平衡训练板所无法乞及的,对患儿的平衡能力的恢复能起到显著的、迅速有效的促进作用。 主要创新点

(1)原创的产品设计:无论是功能还是结构市面上均无同类产品,原创的具有玫瑰叶摆线的自动的、遥控的平衡能力训练仪;(2)训练方法科学:不可预测的偏摆方向能加强应激训练效果,以音乐模块增加训练的趣味性;(3)运动舒适合理:运动频率为10次/分钟,运动幅度为±19°;(4)结构巧妙:独创的万向节变异结构、玫瑰叶行星轮机构;(5)造型美观,人性化设计(重视安全防护、操作方便)。 推广应用价值

本作品具有制造方便、成本低廉、功能强大、康复效果显著等优点,适用于大、中、小型脑瘫康复中心,更可以推广到家庭用户中使用,因此在针对脑瘫患儿平衡能力训练上尤其值得推广。

第五组

康复机械Ⅱ(16项)

1 减重踏步式下肢康复训练机

2 爱心两用牵引椅

3 基于CPM康复理论的偏瘫及术后手肘运动康复训练仪 4 多功能健身康复轮椅 5 下肢三关节康复器

6 基于虚拟现实的手臂外骨骼康复系统 7 主被动式肢体协调运动康健轮椅 8 瘫痪康复治疗仪 9 智能关节康复器

10 人体穴位刮痧按摩保健器 11 FES 下肢康复锻炼车

12 并联机构中医推拿机器人 13 助残站立及康复行走轮椅 14 康复健身机

15 人体脊椎校正仪

16 手指关节功能康复仪

第五组 康复机械Ⅱ(16项)

1 减重踏步式下肢康复训练机 参赛学校:东北大学 参 赛

者:刘铭、贲晓雷、谭敏、岑志明、王哲,指导教师:陈述平、张以忱 作品内容简介

本作品是一种通过减轻患者下肢承重,进行踏步训练的下肢康复设备,适用于患者在进行步行机训练前的康复训练。它采用运动疗法治疗患者的下肢关节伤病,可以增强患者下肢和躯干肌力,增加关节活动范围,辅助下肢运动姿态调整,进而使患者康复。本作品使通常需要多个医疗技术人员协助才能在步行机上进行的步行训练,改进为只需要少量的人力,就能够通过“踏步训练”这一运动疗法提高人体的中枢神经系统和自主神经系统的调节能力,尽快地维持和恢复运动器官的形态和功能。本作品是机电结合装臵。一:机械部分是由减重部件和踏步姿态的驱动部件组成。减重部件运用电动升降及吊带,减轻患者身体重量;踏步姿态的驱动部件运用多杆机构、齿轮、齿条及电机,使患者双腿能够按照设定的步态运动。二:控制部分由下位机(单片机)和上位机(PC机)组成。电机与传感器由单片机直接控制,单片机和上位机之间进行通讯,有关踏步步态运动的控制算法放在上位机,同时上位机提供人机友好的界面。 主要创新点

(1)模拟正常人的踏步运动规律,辅助矫正患者步态;(2)根据患者肌力的大小,通过计算机调整本机的驱动力,使患者能从持续被动运动过渡到持续半被动运动的状态。(3)在踏板上设计了针对下肢神经反射区振动单元的阵列,施加适当的感觉刺激,诱发出所需要的肌肉反应。 推广应用价值

减重踏步式下肢康复训练机是我们新构思的一种新式康复器械。在医疗技术人员的指导下,应用减重踏步式下肢康复训练机,尽早对患者进行主动和被动运动相结合的踏步训练,这是改善或代偿肢体和脏器功能的有效的运动疗法。该器械能制作成功后,可在医院的康复医疗中心使用,改善下肢病患者的生活质量,促进患者康复。

8 瘫痪康复治疗仪

参赛学校:北京理工大学

参赛者:王冬晓、周成龙、付东、徐畅,指导教师:路敦勇、张忠廉 作品内容简介

中风或外伤引起的偏瘫或截瘫,除采用推拿、药物治疗及针灸等综合措施外,主要是通过加强功能锻炼加快恢复速度和改善恢复程度。本作品采用运动疗法来进行肢体的功能恢复锻炼,包含被动运动、主动运动和抗阻运动三个完整康复过程。作品经机电一体化设计,实现了患者肢体合理运动的自动控制,对病人肢体进行锻炼从而达到康复的效果。本作品主要由下肢运动机构、上肢运动机构、防侧倒装臵、抗阻运动机构和电机控制六部分组成。上肢运动机构由曲柄摇杆机构所构成。下肢运动机构为一个曲柄摇杆机构和两个曲柄滑块机构经机构创新组合设计而成,由一个电机带动两脚进行往复运动。采用改变机构构件的长度方法实现行程调节,具有方便、实用的突出特点。电机控制部分由一个无线显示器和一个六键遥控器组成,能够分别控制下肢和两个臂部的运动速度及相位。速度共分六档,方便快捷,安全可靠。另外,还设计有抗阻运动机构和防侧倒装臵,使肢体瘫痪者的功能锻炼达到完整性和安全性的要求。 主要创新点

(1)下肢运动机构的组合创新设计:曲柄摇杆机构和两个曲柄滑块机构串联,通过一个电机,带动患者两脚交叉往复运动;(2)采用改变机构构件长度方式调节腿部运动行程:由两个滑块组成,一个接动力部分,一个固定在病人脚部,用一杆件连接,通过调节杆件长度调节行程。降低成本,方便实用;(3)防侧倒装臵创新:通过摆动导杆进行防侧倒,成本较低;(4)功能恢复锻炼创新:满足了整套运动康复的功能锻炼要求,三个环节皆能实现,医疗环节完整。 推广应用价值

为机电一体化设计作品,通过机械结构和控制的有机结合,完整实现了肢体瘫痪患者运动治疗三环节,实用有效;同时,该作品较多地利用标准件进行加工,降低了成本,便于批量生产;考虑多项安全结构措施,确保患者在使用时舒适、安全、可靠,具有使用方便、成本低廉的突出优点。具有较好的市场应用前景。

13 助残站立及康复行走轮椅 参赛学校:武汉理工大学

参赛者:邓伟刚、朱宇川、王天怡、黄咏文、申阳,指导教师:王志海、彭光俊 作品内容简介

根据到湖北省荣军疗养院、湖北省假肢厂对46位生活在轮椅上的残疾人士及5位专业护理师调查的结果,我们了解到这类残疾人终身只能依靠轮椅生活。由于这些残疾人坐在轮椅上,因此,在生活、工作、就业和娱乐等方面的活动空间受到了极大的限制。另外,由于残疾人长时间保持坐姿,会对身体各器官的功能产生不良影响。例如,造成血液循环受阻;下肢肌肉萎缩;严重时,甚至会导致心肺功能下降。这些残疾人最大的愿望有:能够重新站立起来,扩大生活空间,提高自我生活能力与质量;四肢残疾病人希望能实现用低廉的设备自助前进;希望能解决残疾人下肢自助锻炼的问题,以改善健康状况。为实现上述愿望,我们在传统轮椅的基础上,对机构进行了改进,研制成功“助残站立及康复行走轮椅”, 主要创新点

(1)我们在轮椅上安装了平稳的升降系统,主要由电机、齿轮副、丝杠螺母副、连杆机构等部分组成,实现了残疾人能自行操作即可安全站立的创新;(2)我们在轮椅上加设了摇摆、棘轮、摩擦副等机构,利用残疾人身体重心小角度的左右摇摆提供驱动力,实现了通过纯机械结构使残疾人即使是四肢残疾人也可以自助行进的创新;(3)我们对传统轮椅的踏板进行了改进,使残疾人通过身体左右摇摆来驱动踏板做上下移动,从而带动残疾人腿部运动。实现了残疾人下肢自助锻炼的创新。 推广应用价值

国内外现状比较:通过查阅资料和网上搜寻,我们没发现与本产品一样的多功能轮椅。因此,本产品是国内外首创。综合考虑本产品所需的材料、人工以及设计技术成本,拟定本产品批量生产价格在人民币1600元左右。通过对机构的精心设计和巧妙运用,实现了轮椅的多功能化,而且价格低廉,性价比较高,符合我国残疾人群体的消费水平。有理由相信我们的产品将会有巨大的市场,并且还有极大的可能性进入国际市场。我们衷心希望我们的爱心能给更多的残疾人带来帮助,能更好的造福于社会。

第六组

健身机械(20项)

1 新型家庭组合健身器 2 软毯式跑步机

3 新型多功能AC电动跑步机 4 多功能健身车 5 翘翘虫健身车 6 倒立旋转健身器

7 多功能绿色健身器

8 踏步滑板车

9 摇摇乐运动休闲车

10 多功能静止步行机

11 多功能胸臂肌健身器 12 自主式节能按摩健身椅 13 三位一体健身器 14 电动保健轮椅

15 多方位头颈锻炼器 16 保健办公椅

17 新型座式弹力杠铃健身器 18 全自动健身休闲摇床 19 家用多功能健身器 20 钢丝绳驱动滑板车

第六组 健身机械(20项)

7 多功能绿色健身器 参赛学校:湖南大学

参赛者:陈瑜、郭淑卿、靖法、叶绿华、罗韶华,指导教师:周水庭、王虎符 作品内容简介

结合今年创新设计大赛“ 健康与爱心”的主题,针对社会上的健身热潮以及广大办公室人员的“办公职业病”,我们设计了这一款占地空间小、可折叠的多功能绿色健身器,以适合办公室和家庭使用。本健身器具备多种功能,可以完成如下等健身动作:蝴蝶夹胸、颈后下拉、重锤下压、拉力器弯举、踩车、仰卧起坐、划船、恢复按摩等。并通过滑轮机构、链轮机构、连杆机构、离合器、发电机、蓄电池等巧妙的结构设计和组合,将健身者做上述各种健身动作时所消耗的能量转化、储存为电能,并加以绿色利用(运动后的恢复按摩、照明、驱动CD机播放音乐等)。本健身器结构紧凑,占地面积小,外型进行了人性化设计,非常适合办公室和家庭使用。健身者可以一边听着美妙的音乐,一边做运动,使枯燥乏味的运动更富有乐趣。健身者运动后,可利用转化、储存的电能对颈、背、腰、臀、腿部进行按摩,且各按摩动作可独立控制,实现了运动后的及时恢复。 主要创新点

(1)能量的转化、储存和绿色利用。本健身器可以将健身者做各种健身动作时人体所消耗的能量转化、储存为电能,并加以绿色利用(恢复按摩、照明、播放音乐等)。(2)可折叠,结构紧凑,相对占地面积小。通过巧妙的结构设计和组合,本健身器综合了目前市场上多数健身器具备的功能,结构可折叠,占地面积仅为0.64~1m2。(3)通过机构创新,巧妙地实现了不同运动之间的切换,并且效果非常理想。(4)浅绿基调的外观设计,给健身器赋予美感,使其人性化,从而使绿色节能的亮点与绿色的外型得到了和谐的统一。 推广应用价值

本健身器将锻炼时所消耗的能量收集并储存起来,可供进行运动后的按摩、欣赏音乐及照明等,符合目前环保,节能的趋势。如将这种理念应用于标准的健身房所有的健身设备中,节电将非常可观。结构紧凑,占地面积小,价格低廉,适合家庭和办公室使用,可推广潜力大。

8 踏步滑板车

参赛学校:沈阳工业大学 参 赛

者:杨磊、李峥、王佳亮、潘帅明,指导教师:孙学雁 作品内容简介

普通的滑板车是采用一只脚在车上,另一只脚蹬地使车子前进,虽然车子灵活,但速度有限,而且比较费力.我们设计的这款踏步式滑板车只须人站在车的踏板上做类似踏步运动踏步便可驱动车子前进,这实际上就是把踏步机与滑板车趣味性的结合起来,既增强滑板车的运动性能,又能满足人们锻炼身体的需要,本产品老少皆宜,重在给人们增添了一种有趣的室外活动方式。本作品已经申报被受理国家专利。 主要创新点

(1)在滑板车上的基础上增加了助力装臵,能使其持续运动,并且更加平稳;(2)将踏步机的原理应用于动力驱动,使踏步车能够持续前进,并增加了趣味性;(3)车体积小,易于携带和存放。


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