辅助老年人穿衣装置

辅助老年人穿衣装置

鄢伟丞

长安大学 710064

摘要:随着人口老龄化的发展趋势，老年人的生活保障问题备受人们的关注。许多老年人具有关节疾病，导致他们具有运动障碍，这导致了老年人穿衣困难，经常需要家人的辅助才能穿衣，这在日常生活和心理上给独自生活的老年人造成了很大困扰。目前已有产品过于简单且辅助作用不明显，没有较为完善的辅助穿衣装置，市场上存在很大的空缺。所以了解穿衣过程中的一系列动作对穿衣装置的研究有着极大的意义。故研究出合理完善的辅助穿衣装置来帮助有需要的人群解决穿衣问题具有很大的意义与研究价值。

关键词: 人口老龄化；辅助穿衣装置；穿衣过程

Abstract: With the development trend of population aging, people pay more attention to the life security of the elderly. Many elderly people have joint diseases, which leads to their movement disorders, which leads to the difficulty of dressing for the elderly. They often need the help of their families to dress, which causes great trouble to the elderly living alone in daily life and psychology. At present, the existing products are too simple and the auxiliary function is not obvious, there is no more perfect auxiliary dressing device, and there is a big vacancy in the market. Therefore, it is of great significance to understand a series of actions in the process of dressing. Therefore, it is of great significance and research value to develop a reasonable and perfect auxiliary dressing device to help people in need to solve the problem of dressing.

Key words: population aging; Auxiliary dressing device; Dressing process

1.引言

随着年龄的增长，老年人的行动能力降低，很多老年人生活无法自理，无法自己穿衣服，设计一种能够帮助老年人穿衣的辅助装备很有必要。本文通过对老年人穿衣辅助装置的结构、电机选取调试、整体结果分析等几个方面详细的介绍了该辅助装置。有效的解决了老年人在穿衣上的困难。本装置基于目前社会上特定群体需求而设计实现，主要目的在于帮助生活上自理程度较低的老年人穿上外衣外套，同时也适用于部分特殊人群。本装置为立式结构，形似立式衣架，总体由支撑底座、外衣工作部分、驱动与控制装置构成，操作者可通过控制装置稍加调试再操作机器按键，即可辅助穿衣。

2.辅助穿衣装置整体构架

2.1支撑底座

底座宽度⽅向上为对称结构，主体由⼗三根型材构成，其中外围型材主要起稳定⽀持作⽤，两边伸⻓部分还可增加平衡⼒矩，起宽度⽅向上的平衡。⻓度⽅向上的型材并⾮以左右各放置两根型材的形式设计，⽽是将内侧的两根型材分为两段，这样设计⽬的是在其中间插⼊产品的上部总体部分。此外，底座各处脚件也起稳定作⽤，构成直⻆系，使外形简约美观稳定性强。具体展示图如图2.1所示

图2.1底座局部图

2.2不同类型衣服工作部分(以毛衣和外衣为例)

2.2.1 毛衣工作部分

整个毛衣工作部分由滑板承载，滑板与背后内部带有螺纹的丝杆滑块固定在一起，由此，仅由中部横梁上的步进电机即可实现滑板上下移动。此工作部分主要以机械臂实现主体功能，产品使用的机械臂上臂长度小于人的一臂之长，孔位均匀分布在机械臂两侧，可供操作者根据不同的习惯和目的选择孔位搭接绳索以简单放置衣物。机械臂可以绕末端铝管内部的螺钉旋转，方便操作者选择合适角度固定机械臂，值得注意的是，此处固定机械臂的方法为机械臂转轴处安装阻尼(如图2.2所示)。具体的功能实现过程:在绳索组成的平面上放置衣物后，再将衣袖搭至两臂末端的衣袖架台上，移动滑板与旋转机械臂至操作者自身合适的角度，操作者可略微弯曲身体将头部与双手送入衣物，而后操纵按钮传感至机械臂及滑板向外移动的同时向下移动，在此过程中，即使在完成套袖和钻出头部的操作时操作幅度也无需太大，最大程度保障操作者的方便，直至完全穿入衣物。

图2.2毛衣工作部分结构图

2.2.2 外衣工作部分

与毛衣工作部分类似，此部分也采用设计滑板在主体导轨上上下移动，同样由丝杆滑块为中间件，以底部电机操控。但由于此部分原本就在主体下半部工作，因此滑板无需考虑调整高度方便操作者操作，主要目的为为穿脱外套服务。在滑板前方安装有可伸缩的外套抓取部分，滑板与此部分的连接处由四组每组两片的短杆铰接而成，短杆两端分别固定于滑板及外套抓取部分之上，由中心电机操控，短杆随之伸长及缩短，最长可达两杆长度之和，最短可将滑板与外套抓取部分紧贴，结构简单实用还可节省空间。外套抓取部分上接有两短杆机械臂，与毛衣工作部分不同的是，此两根机械臂不可绕末端旋转，为固定机械臂。主要由机械臂前端的机械爪抓取衣物，因此其满足强度要求即可，如图2.3所示。

图2.3外衣工作部分结构图

功能实现过程：操作初始，操作者用机械爪抓牢外套肩部部分，此时两机械爪大致在操作者肩部以下，接着，操作者将手臂分别搭入外套内肩部衣袖处，而后操作按钮使滑板及外套抓取部分向上移动的同时向外移动，完成外套套袖及搭上肩膀的过程，在此期间，操作者可微调按钮或者身姿以使自身更舒适，但动作幅度仍无需太大，直至完全穿入衣物。

2.3底部电机

外⾐装置的运动需依靠电机实现如图2.4所示，电机安装在总体中下段的型材的横梁上，横梁固定于框架，即可实现相对于框架固定，这样，通过丝杆的作⽤，加上直线导轨对滑板的约束，上部的外⾐部分滑块就可沿着导轨上下运动且能完成对其上下范围内速率及位置的控制。

图2.4底机部分结构图

2.4驱动与控制装置

本装置的控制通过⼀个控制⾯板来实现，整个驱动与控制装置包括电源、驱动器、57步进电机、控制⾯板、触碰开关。电源提供合适的电源与电压，驱动器可驱动57步进电机的⼯作，控制⾯板是控制装置的核⼼，可通过控制⾯板来调节电机的转速、复位形式、延时时间、循环次数等。触碰开关为电机⼯作提供信号，两个触碰开关发别装置在外⾐机械臂上⾏和下⾏最⼤位置处。通入电源后，电机可复位（自动或手动，可设置），当复位的机械臂触碰到下触碰开关后，电机停止转动。按下控制面板大的运行按钮后电机开始工作，机械臂开始上行，当触碰到上触碰开关后，电机停止工作，经过一定的延时时间后（此时间用于使用者的整理衣物等），电机进行自动复位。两者具体的连接方式如图2.5所示

图2.5 驱动器与电机的连接方式

3.结果分析

通过对装置的测试与使用，提供以下建议以供参考：

（1）在设计装置高度时，参考人群为平均身高的老年人群，由于产品目前无法实现自主调节高度，故身高与平均身高相差较多的人群使用时，可能会存在使用不方便的情况。在以后的改进过程中，可以将自主调节产品高度纳入装置设计之中，以便适用于更多的人群；

（2）穿衣过程中的穿衣速度取决于电机的转速。由于使用本装置的人群穿衣不便，故要控制好电机的转速。由于不同人的需求不同，可在今后的改进中设置不同转速的穿衣速度档次来供使用者选择，以取代调节电机本身的转速控制穿衣速度，从而简化装置的操作；

（3）由于本装置主要针对的是穿衣不便的老年人群，故需要将装置的安全性考虑进去。装置结构使用的材料大多为坚硬的金属材料，边缘较为尖锐，为了使用者摔倒磕碰而造成伤害，可对装置的尖锐边缘装上海绵垫等较为安全的材料。

4.小结

本设置基于目前社会上特定群体需求而设计实现，主要目的在于帮助生活上自理程度较低的老年人穿上套头毛衣及外衣外套，同时也可以部分特殊人群。装置为立式结构，形似立式衣架，但在立式衣架的基础上加以机械化与自动化控制，可以实现部分自动化穿衣的功能，能够很大程度提升使用者独立自理能力。装置总体由支撑底座、毛衣工作部分、外衣工作部分构成，即将穿套头毛衣与外衣外套融于一身，由两组不同的机械臂及其组成部分构成，在同一纵向导轨上分立运行，大大节省空间与材料，只需操作者稍加调试再操作机器按键，即可自动穿衣。支撑底座以型材为材料，相对上部铝管较重，以降低整体重心，加之各种脚件约束，使不同方向型材两两垂直构成直角系，使底部结构基础更加稳定。毛衣工作部分考虑在纵向滑轨上安装一块滑板，连接丝杆的一枚步进电机实现对其的上下平移，以带动滑板上的工作部分平移。其上工作部分由一对打穿数个孔的短型机械臂、一组放置衣袖的小型架台及电机构成，其中机械臂上的孔位为穿插绳索以构成放置毛衣的平面而设计，将毛衣放置其上，衣袖搭至架台，操作者以正常穿衣态将毛衣套头，再控制滑板上下移动即可实现穿脱。外衣工作部分基础同毛衣工作部分一致，均以滑板上下移动，同时具有一组短型机械臂，不同之处在于此工作部分多加了以电机控制的两组伸缩板，以在工作过程中实现纵向平移的同时实现横向伸缩。同时此处的机械臂上有机械爪，用来抓取外套。穿脱外衣时，只需操作者以机械爪抓取外套，从低处将手臂伸入，控制滑板上下平移的同时横向伸长或收缩伸缩板，即可穿入外套。

参考文献

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