湖北省创新设计集

2湖北机械创新大赛集（摘录部分）一、星轮行星轮转换式可爬楼轮椅华中科技大学作品简介：本产品为星轮行星轮转换式可爬楼轮椅。平地运行时系统处于行星轮状态，当需要爬楼时通过离合器将行星齿轮系锁死使系统转换为星轮状态，从而使得轮椅在能有效攀爬楼梯的同时又能很好地适应平地行走。此轮椅可广泛用于社区，医院，养老院等，适用于腿脚不便的残疾人和老年人，能很好地实现平地行走，攀爬楼梯，翻越台阶，门槛等功能。作品获第二届全国大学生机械创新设计大赛一等奖3二、助残多功能手华中科技大学作品简介：作品是为下肢残疾坐轮椅者、卧床不起者和行动不便的老人等设计的一种延长上肢从而方便抓取的助残器具。能够实现拿取放置在不远处但是伸手又够不到的轻小物品。使用者单手握动手柄，通过操纵类似钳子的夹持机构，抓取物体。作品中部的六杆机构实现机械手的伸缩，将拿取的物品移近使用者。夹持部分设计成特殊形状，以适应夹取不同大小物体的要求。突破常规思路，用简单的六杆机构实现伸缩功能，使得这种延长手臂的助残机械手更具实用性，更方便残疾人的使用。本品极具推广应用价值。设计过程中切实考虑了实际应用中的很多问题，相比国外产品功能更加强大，真正填补了此类助残用品的国内空白。作品获第二后全国大学生机械创新设计大赛一等奖4三、可控式用餐机海军工程大学设计背景经在同济等康复中心及医院的调研双臂残疾的人在吃饭时有的要依靠他人喂饭，有的只能用脚吃饭，更甚者只能弯腰低头用嘴拱盘里的食物，让人看了十分难受。所以设计者决定设计一台用餐机。希望以此来方便残疾人的生活，让他们也能享受生活的美好。功能实现左脚开关控制圆桌转动，在踩下开关后接通电源，控制圆桌匀速转动。这时放在桌面上的菜就转到了用餐者的面前。在圆桌转动的同时碗盘进行自转，设计、计算圆桌与碗盘的转速之间的关系，以保证每次碗盘都转过一个相对角度。使用餐者可吃到碗盘中不同部位的食物，把饭菜吃干净。右脚开关控制位于用餐者对面的用餐臂，使用餐臂按预定的运动轨迹带动臂前勺子将盘中饭菜舀起并送至用餐者面前停下。当吃完后可踩动开关进行下一次舀饭。创新点与作品特色1．用餐臂改用简单的连杆机构来替代较复杂的液压控制机构。2．运用铰链四杆装置来增大勺子的运动轨迹。3．采用三角片宋改变力的传递方向，可靠性高，避免死点现象。4．用简单的方法(行星摩擦轮结构)来增加自由度。在圆桌转动的同时带动碗盘作一个小角度的自转，使每次勺子舀饭时都能舀到碗盘的各个不同部位。这样可以使碗吃得更干净。5．圆桌底盘小轮子的设计上，用行星摩擦轮而不用齿轮，加工简单，精度高，噪音低且价格低廉。6．只用两个脚踏开关控制所有动作，控制更简单，更方便。7，作品物美价廉，适合大众化的要求。推广应用前景设计与制作的结果表明，人们可以利用可控式用餐机进餐，本作品使用时稳定方便，控制简易。此外，外形设计符合人们日常用餐思维模式。通过前臂勺子自由度的进一步增加可以完成更多不同动作，例如插面，搅拌等。本作品成品较低，加工简单，易实现投产。此外，本产品亦可作为玩具供儿童用餐。作品获第二届全国大学生机械创新设计大赛一等奖5四、多功能静止步行机海军工程大学设计目的本产品的主要对象是下肢行动不便的病人或长期在办公室办公的工作人员等。由于他们的下肢长期难以得到有效的放松，所以下肢的肌肉和关节很容易产生疲劳甚至退化，越来越多的病人和办公人员对此感到困惑，为了帮助他们解决难题，使他们的下肢早日康复，特设计了本产品——多功能静止步行机。主要创新点1．一个电机可以产生18种运动方式。由于两个踏板可以分开控制，而且每个踏板有三种运动方式，又可以把同步和异步分开，那么两个踏板就可以产生18种运动方式。2．五杆机构。简单的五杆机构可以产生三种不同的运动方式，令使用者不会感觉单调乏味。3．体积小巧。市场产品大多都是体积较大，而创新设计的产晶体积小，可适家用。4．独特的离合装置。本离合装置可改变180度相位，简单可靠，易于生产。舒适性分析经过向普通人的调查分析和骨科专家的咨询，以及通过对人下肢结构的分析，我们了解到对普通人来说，当他处于坐式时，下肢各关节(髋关节、膝关节、踝关节等)处最合适的弯曲角度为90度。当人在处于端坐状态时最适合的水平运动距离为20公分，上下运动为16公分。本产品确定该尺寸恰好服从该规律，仪器的初始状态可以令人恰好处于此合适状态，而且前后运动距离约为19cm，上下运动尺寸为16cm。因此确定产品中各结构的参数AB=8cm，AC=18cm，DF二EG：8cm，B、D、E在同一水平面上是合理的。开发前景具有结构简单、方便实用、价格低廉、稳定可靠的特点，可在健身、康复领域发挥不可估量的作用。为了使用户在工作之时倍感舒适，踏板可以设置为可振动踏板，这样本产品可以配合不同的踏板材质实现各种按摩功能。作品获第二届全国大学生机械创新设计大赛一等奖6五、助残站立及康复行走轮椅武汉理工大学在我们身边有为数众多的残疾人士，作为正常人，应当关心残疾人生活中所遇到的问题并尽力去解决。带着对残疾人的关心和关爱，设计组来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位专业护理师进行了调查。根据调查了解到残疾人最大的愿望：能够重新站立起来。当前普通轮椅的局限性：无法实现四肢残疾病人的自助前进，无法解决残疾人下肢自助锻炼的问题。设计组在传统轮椅的基础上进行了改进，实现了三大创新点，实现下肢残疾者自助站立的创新、实现了下肢残疾及四肢残疾者自助行进的创新、实现了残疾人下肢自助锻炼的创新。这些功能的创新大大拓展了残疾人的行为空间，使残疾人可以更好的享受到生活的乐趣：改变了传统轮椅单一的手动驱动方式，提高了四肢残疾者的自我生存能力；使残疾人能够将锻炼融入日常的学习和工作，提高了生活质量。7升降机构主要由齿轮副机构，丝杠螺母副机构和连杆机构组成，上升下降平稳，无冲击力，可随意改变升降位置：行进功能的实现为纯机械机构，结构简单，不需电源和其他动力装置并且可以达到锻炼下肢和腰部的目的。轮椅操作简单，不需任何专业培训即可安全使用，另外本轮椅加装了安全辅助扶手，两侧扶手都可任意上下移动和往后掀开，适合各种体形人员使用。“助残站立及康复行走轮椅”具备了传统轮椅所有基本功能的基础上，增加了可帮助轮椅使用者自助站立、自助行进、自助锻炼等功能。从而解决了残疾人在日常生活中遇到的很多问题，提高了残疾人的生活质量。总之，希望设计组的爱心设计能给残疾人带来更多的帮助，能让他们幸福健康地生活。作品获第二届全国大学生机械创新设计大赛一等奖8六、全自动翻书机海军工程大学本产品主要为不方便用手翻书的残疾朋友设计。创新点1．在吸页装置的设计上，根据流体力学的基本原理，使用废弃的电脑排风扇制作出效果显著的吸纸装置。该装置巧妙地将流体力学的基本原理与机械动作结合在一起，实现起来非常容易。不仅能够翻不同材料、不同厚度的书页，而且不会损坏纸张。2．在翻书装置中翻书棒的动作设计上，是由同步带的传动使固定在同步带上的翻书棒平动，翻页平稳，能有效地将书页翻到另一边。3．在书夹的设计上，电磁式书夹是首创。该书夹巧妙地将夹子的机械部分和电磁铁结合在一起，只需通断电就可以控制书夹的开合。4．在书夹的滑槽设计上，以往作品(天津大学的磨擦式电动翻谱台)采用平行于底边开槽的设计思路。而创新设计的斜槽，对于不同大小的书，夹的位置显得更加合理，既能夹不同大小的书且不影响吸纸装置吸页。5．相对于纯机械的翻书机，本设计使用了单片机控制，实现了自动化、机电一体化，残疾朋友只需用脚或者其他部位触动开关，即可达到自动翻书的目的。前景分析该设计的市场前景看好。该设计符合设计要求，可以较好的完成自动翻不同大小，不同厚度的书籍的动作，能够很好地满足双手残疾的朋友看书学习的需求；该设计全部由简单的零件组成，加工工艺要求不高，而且部分使用标准件，互换性好；该设计成本低廉，厂家有一定的利润空间。另外，自动翻书机不仅可以供手臂残疾者使用，还可以供那些因某种原因不方便用手翻书的人使用，如因病暂时无法使用双手的人群。因此作品具有非常广阔的应用前景。作品获第二届全国大学生机械创新设计大赛二等奖9七、智能关节康复器华中科技大学作品介绍：采用齿轮间歇机构，运行平稳可靠，减小对患肢的冲击。微电脑智能化控制，可方便调节关节活动角度、速度和频率。工作方式可调，活动角度可根据临床需要增加，可完成“循序渐进”锻炼的全过程。在运动的两端，逐渐增加角度，直至预期设定的角度。在几次反复的缓冲过程中可让患者更好的适应新角度，减轻痛苦。作品获第二届全国大学生机械创新设计大赛二等奖10八、双椭圆健身康复机武汉理工大学双椭圆健身康复机是—个集健身、康复为一体的新型运动器械。既能供正常人健身运动，也能为下肢伤残者提供康复训练。双椭圆健身康复机在侧面和前面的视图方向上，踏板的运动轨迹均为椭圆，故又称之为“双椭圆机”。它利用人体跑步时，脚踝的运动轨迹近似于椭圆形的原理，通过一空间机构，实现踏板轨迹的椭圆运动，使双椭圆机的健身运动与人的自然跑步相吻合。双椭圆机设计有步幅调节机构、运动规律调节机构、阻力调节机构。双椭圆机加了髋关节的外展、内收和旋内、旋外运动，因此增加了对外展肌群、内收肌群、旋内肌群、旋外肌群的锻炼功能。可实现主动运动型康复性训练。用于骨折、神经损伤后关节活动范围康复性训练和肌肉损伤后恢复肌力，改善肢体和肌肉的协调性，发展肌肉的耐力。结构上采用空间机构实现踏板的双椭圆运动轨迹，使得双椭圆机的功能更为完善。它既能为正常人提供全面锻炼肌群的健身运动，也可以根据伤残者不同的伤残程度、不同的康复阶段，为下肢伤残者提供有计划、有针对性的康复训练。设计过程中，不仅应用了虚拟样机思想、采用了计算机辅助设计软件、人因工程设计软件等先进的设计方法，还本着理论与实践并重的理念，通过实际测试人跑步时脚踝的运动，拟合出入跑步时脚踝运动轨迹，作为设计的依据。双椭圆健身康复机具有原理新颖、机构合理、工艺性好、成本低廉的优点。双椭圆健身康复机适应的对象广泛，在康复医疗器材、运动器材、全民健身运动和休闲运动等领域有着良好的应用前景。作品获第二届全国大学生机械创新设计大赛二等奖11九、倒立旋转健身器武汉科技学院倒立旋转健身器是一种新型实用健身器材，它集娱乐健身于一体满足了现代人高档次生活的要求，产品打破传统健身理念，用倒立实现健身。一、作品主要功能倒立有多种健身作用：改善脑部供血；改善面部血液循环；促进淋巴系统循环：促进椎间盘生长或再生；放松并减少肌肉疲劳：缓解脊椎病变引起的疼痛：帮助恢复长期受压的椎间盘恢复弹性。二、作品实现健身娱乐的过程人站在旋转框架上，系好安全带，轻松地转动手轮，人体便随旋转框架倒立向上旋转：松开手轮，由于棘轮机构的保护作用，人和旋转框架可在任意位置静止不动；拉动手柄脱开棘爪，在重力矩作用下，人随旋转框架以较高的旋转速度返回原地(具有一定的刺激娱乐性)。三、主要创新点1．产品创新。经查询，国内外尚无同类健身器，属首创。2．设计创新：①采用杠杆、滑轮组合装置，实现多倍增力，使操作过程轻松自如；②采用平行四边形、棘轮组合机构，实现止回刹车功能：③采用导杆机构，能多方位调节重心位置；④采用齿轮、齿条机构，能稳定可靠地实现上、下翻转。四、市场、经济效益分析旋转倒立健身器在国内外属首创。它不仅具有多项健身功效，而且将健身与娱乐有机结合，能激发人们的健身热情。旋转倒立健身器主要适用于健身房、社区室内健身场所和白领家庭。作品获第二届全国大学生机械创新设计大赛二等奖12十、腿部康复器武汉理工大学1．作品的立意来源腿部康复机械来源于生活中的实际需要，由用于户外的健身设备联想到，由上肢带动下肢进行运动，这样可以在腿部康复的过程中减轻运动对腿部造成的负担，并可由病人自主的对运动载荷进行调节，以适应康复的进度。目前国内外市场上的腿部康复机多是以医生带领病人进行灵巧性机械运动的形式为主，过程较单一，所用设备也多是以电磁，震动等刺激血管神经为主。虽然可以较快恢复细胞组织的再生，但对于术后病人恢复其运动能力所起到的作用不大，与同类产品相比，“腿部康复器”以病人自主运动为主要形式，避