多功能轮椅可应对各种情况

苏黎士联邦理工学院的学生研发出一种可以上下楼梯的轮椅。这会是未来残疾人的代步方式吗?

试用者Raffael露出了微笑,他有幸成为第一名乘坐Scalevo轮椅上下楼梯的残疾人士。这台轮椅可借助两条履带在楼梯上逆向移动,这感觉就像在漂浮。爬上楼梯后,轮椅便会回到两个轮子上并自动调节平衡。这台轮椅是苏黎士联邦理工学院设计的原型机,尚未在市场上销售。对于许多腿部残疾人士来说,这实在很遗憾。因为他们在日常生活中总会遇到诸多限制和不便。遇到台阶和楼梯时,他们不得不绕道而行。

十名瑞士的大学生希望改变这一情况:在未来不应再有任何障碍限制轮椅使用者的活动自由。这群未来的工程师们耗费一年的时间,设计出一种新型轮椅。这个项目几乎占用了他们的所有课余时间,的确是一项了不起的成就。最重要的是,他们所付出的努力得到了巨大的回报:来自全球各地的残疾人士对其研究成果做出了极为正面的评价。“许多人现在就想购买我们的轮椅”,机械工程师Carlos Gomes说。

项目启动

Gomes和他的同学们本来只想制造一台可以爬楼梯的机器人,但他们的教授鼓励他们更进一步,挑战更高难度。这样,八名就读于苏黎士联邦理工学院的未来工程师便在2014年的夏季开始研发一台可以爬楼梯的轮椅。这台轮椅必须易于驾驶、易于操作,最重要的是要绝对安全。当然,外表美观也非常重要。工程师团队还请来了“外援”:两名来自苏黎士艺术学院工业设计系的学生加入了这个团队。万事俱备,项目正式启动。

研发团队很快确定了基本设计方案。这台轮椅在平地上时依靠两个轮子运行,就像赛格威一样。但在上下楼梯时,则使用可以伸出和收回的履带。这台被命名为Scalevo的轮椅综合了两种运动原理,可以说是一台多功能轮椅。

实际检验

最后的结果是:轮椅使用者接近楼梯后,可通过触屏选择相应的功能。轮椅通过传感器和摄像头测量楼梯的倾斜度并自动逆向驶至楼梯下。履带降低,开始转动并“爬”上楼梯。速度:每秒钟攀登一个阶梯。在此过程中,轮椅使用者可保持直立坐姿。传感器一检测到到达楼梯尽头,支撑轮便会驶出。这样,轮椅便不会倾斜。之后,履带会再次升起,轮椅便再次回到两个轮子上。

轮椅的轮子和履带中装备了两台maxon电机作为驱动器。这里采用无刷DC电机与陶瓷齿轮箱搭配使用。当施加在部件上的力量较大、同时又要保证齿轮箱较长的使用寿命时,便可以采用陶瓷齿轮箱。对于maxon公司所提供的驱动器,Carlos Gomes和他的团队表示非常满意:“电机-齿轮箱组合强大、精确、运行噪音低,每台仅重3.2公斤,相对轻巧。另外,maxon的工程师们还为我们提供了专业而且优秀的帮助和支持。”

成功的关键

大学生们对他们的作品非常满意。“良好的团队合作是成功的关键”,Gomes说。另外他们还听取了残疾人士所提出的一些建议,例如在轮椅上安装了安全带,或者将座椅设计为稍微向后倾,以防止轮椅使用者向前滑出。“我们自己是想不出这些好点子的。”

参加比赛

项目本身虽然已经完成,但一切并没有结束。因为,Scalevo轮椅的工程师们希望参加2016年10月在瑞士举行的“Cybathlon”(仿生奥运会)。该运动会的参与人员都是身有残疾的人士。运动会中允许、甚至鼓励使用高科技辅助工具。因为这项比赛的目的在于鼓励研究人员和工程师发明创造出更好的轮椅、假肢和其他辅助工具。

憧憬未来

对于Scalevo团队来说,他们的目标非常明确:在Cybathlon运动会中的轮椅组夺冠。为此,他们还必须对轮椅进行相应的调整。之后的发展可以有很多选择。这帮年轻的发明家们或许会组建一家初创公司,谁知道呢?无论如何,他们有很多的想法。之后,这种装备履带的新型轮椅便可以推向市场。在普及推广后,轮椅使用者正常上下楼梯便不会再是稀罕事儿了。

 © maxon motor ag

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