第五屆海峽兩岸製造技術(shù)研討會(huì)

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1、第十三屆全國(guó)機(jī)構(gòu)與機(jī)器設(shè)計(jì)學(xué)術(shù)研討會(huì)臺(tái)灣大學(xué)臺(tái)灣、臺(tái)北中華民國(guó)九十九年十月二十二日論文編號(hào)：260017馬桶輔助站立機(jī)構(gòu)之分析與設(shè)計(jì)123徐正會(huì),蔡博名,黃冠穎1副教授,國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)系jhshyu@ntut.edu.tw2經(jīng)理,財(cái)團(tuán)法人自行車暨健康科技工業(yè)研究發(fā)展中心3研究生,國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué)機(jī)電整合研究所skny04@hotmail.com摘要2.專利分類與分析本研究首先針對(duì)市面上馬桶輔助站立機(jī)構(gòu)之相依照馬桶輔助站立機(jī)構(gòu)之各種型態(tài)進(jìn)行分類分關(guān)的專利公報(bào)加以收集整理分類與分析，再依各種型析，同時(shí)可藉

2、此了解過(guò)往不同類型之輔助站立椅，亦態(tài)不同的專利分類中找出創(chuàng)新設(shè)計(jì)發(fā)展的方向，再?gòu)膶?duì)其功能及特性有深度認(rèn)識(shí)與掌握。本研究廣泛蒐集機(jī)構(gòu)合成中，找出符合設(shè)計(jì)條件的四連桿運(yùn)動(dòng)鏈；透現(xiàn)有馬桶輔助站立機(jī)構(gòu)之各國(guó)相關(guān)文獻(xiàn)，包含論文、過(guò)電腦輔助繪圖軟體SolidWorksOfficePremium學(xué)術(shù)期刊、專利公報(bào)及網(wǎng)路文獻(xiàn)，經(jīng)過(guò)詳細(xì)綜合分析2008建立馬桶輔助站立機(jī)構(gòu)之3D模型，並確認(rèn)其桿整理後，首先將現(xiàn)有馬桶輔助站立機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)依照動(dòng)作件間無(wú)干涉情況發(fā)生。最後再由ANSYS12.0電腦輔來(lái)區(qū)分，分為單純升降、單純旋轉(zhuǎn)及複合運(yùn)動(dòng)三

3、大類助分析軟體模擬不同操作位置狀態(tài)下的應(yīng)力分佈情以利於進(jìn)一步了解馬桶輔助站立機(jī)構(gòu)與研發(fā)新設(shè)計(jì)。況，確保本研究馬桶輔助站立機(jī)構(gòu)之實(shí)際可行性，進(jìn)第一類為單純升降功能之輔助站立機(jī)構(gòu)[2~3]，而研發(fā)出單一操作、乘坐舒適及節(jié)省空間，且適用於其升降方式以機(jī)構(gòu)中連接一動(dòng)力源，此動(dòng)力源皆以油行動(dòng)不便的使用者為目標(biāo)。本研究之相關(guān)成果已提出壓缸及其配合控制器、水壓缸、氣壓棒或螺桿，來(lái)達(dá)專利申請(qǐng)。到上升下降之功能。如圖一[2]所示。關(guān)鍵字:馬桶、四連桿、輔助站立1.前言現(xiàn)今醫(yī)療設(shè)備完善，以及普遍人們注重養(yǎng)生，以至於老年人口比例佔(zhàn)全球

4、人口比例居多。全球各國(guó)帄均統(tǒng)計(jì)，在2005年到2050年期間，老年人口比例的增加，代表著消費(fèi)市場(chǎng)的日益擴(kuò)大[1]；當(dāng)行動(dòng)不便圖一單純升降[2]者、老年人，在如廁時(shí)，常會(huì)因?yàn)轳R桶較低而使起身較為困難或因病痛而無(wú)法確實(shí)的施力，使如廁的過(guò)程第二類為單純旋轉(zhuǎn)功能之輔助站立機(jī)構(gòu)[4~5]，中造成極大的不便，此外使用者也必須承受二次受傷其升降方式主要藉由一個(gè)旋轉(zhuǎn)樞軸，利用螺桿或是電的風(fēng)險(xiǎn)。本研究將利用機(jī)構(gòu)合成方法，設(shè)計(jì)一款應(yīng)用動(dòng)缸來(lái)推動(dòng)坐椅的一部分，使坐墊旋轉(zhuǎn)，讓坐墊位置於馬桶之輔助站立機(jī)構(gòu)。此機(jī)構(gòu)具有輔助使用者起身發(fā)生改變

5、。如圖二[4]所示。第二類型相較於第一類之功能，並兼顧如廁之安全性。型，其動(dòng)作較符合人體要坐下的模態(tài)。第十三屆全國(guó)機(jī)構(gòu)與機(jī)器設(shè)計(jì)學(xué)術(shù)研討會(huì)臺(tái)灣大學(xué)臺(tái)灣、臺(tái)北中華民國(guó)九十九年十月二十二日論文編號(hào)：2600173.馬桶輔助站立機(jī)構(gòu)之設(shè)計(jì)條件本研究之馬桶輔助站立機(jī)構(gòu)以老年人及行動(dòng)不便之人們?yōu)槭褂脤?duì)象，因此本研究對(duì)便利性之構(gòu)想與安全規(guī)範(fàn)是相當(dāng)重視的。而經(jīng)過(guò)現(xiàn)有專利分析後，為了結(jié)合輔助站立機(jī)構(gòu)之設(shè)計(jì)以及滿足使用者之需求，本研究將重新定義馬桶輔助站立機(jī)構(gòu)之設(shè)計(jì)條件，讓使用者在使用時(shí)，可享受更便利與舒適性，並圖二單純旋轉(zhuǎn)[4]

6、且使節(jié)省空間之設(shè)計(jì)理念能完整呈現(xiàn)於本研究中，本研究擬定設(shè)計(jì)條件如下:第三類複合運(yùn)動(dòng)具有升降加旋轉(zhuǎn)功能之輔助站立機(jī)構(gòu)，在實(shí)施作動(dòng)過(guò)程中坐墊不僅作旋轉(zhuǎn)之動(dòng)作，(a)本設(shè)計(jì)須確保使用者在如廁過(guò)程及其他各種其中還包含升降之動(dòng)作。如圖三[6]所示。第三類型狀態(tài)時(shí)之安全，故必須要能承受150kg之負(fù)相較於前兩類型，其動(dòng)作僅相似人體要坐下的模態(tài)。重。當(dāng)使用者要坐下時(shí)，雙腳會(huì)微蹲，且以膝蓋為旋轉(zhuǎn)中(b)運(yùn)用連桿機(jī)構(gòu)使坐墊動(dòng)作符合人體坐下的模心一起作動(dòng)，這樣的作動(dòng)方式在單純旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中較能態(tài)。完整的呈現(xiàn)。(c)使用者為老年人時(shí)，通常

7、腿部較無(wú)力，無(wú)法自行從椅子上起身站立，本設(shè)計(jì)必須有輔助站立之功能。(d)需有扶手之設(shè)計(jì)，扶手能夠提供使用者全程的保護(hù)，讓使用者透過(guò)扶手，可避免失去帄衡導(dǎo)致從座椅上跌落之危險(xiǎn)。(e)透過(guò)結(jié)合裝置將此機(jī)構(gòu)與馬桶連結(jié)成一體。(f)使用過(guò)程中必須考慮此機(jī)構(gòu)會(huì)有往前翻覆的危險(xiǎn)，故為重要設(shè)計(jì)條件之一。圖三複合運(yùn)動(dòng)[6](g)需加入調(diào)整裝置，以利此機(jī)構(gòu)適應(yīng)所有的馬桶高度。從三大類中本研究在依照扶手動(dòng)作區(qū)分，又可分為兩大類，其中包括扶手固定及扶手同動(dòng)兩種類型。4.馬桶輔助站立機(jī)構(gòu)之機(jī)構(gòu)合成扶手固定功能之輔助站立機(jī)構(gòu)，主要目的是為

8、了本研究所研發(fā)之馬桶輔助站立機(jī)構(gòu)係由四連桿使用者的安全而增設(shè)的，但在實(shí)施作動(dòng)過(guò)程中扶手僅組(4-barlinkage)作為其扶手、坐墊和椅背之機(jī)固定在一個(gè)位置，當(dāng)坐墊完成升降動(dòng)作時(shí)，扶手並不構(gòu)，同時(shí)利用改變桿件轉(zhuǎn)軸角度之特性來(lái)作為此機(jī)構(gòu)會(huì)跟著移動(dòng)。如圖二[4]所示。這樣的設(shè)計(jì)有改善的最主要之概念設(shè)計(jì)，再配合螺桿式電動(dòng)壓缸來(lái)驅(qū)動(dòng)坐空間，因?yàn)樯颠^(guò)程中無(wú)法提供使用者全程的保護(hù)