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新型多功能防跌倒拐杖的研制

申报人:夏海涛 申报日期:2021-01-19

基本情况

2021校院级项目管理
新型多功能防跌倒拐杖的研制 学生选题
创新训练项目
工学
电子信息类
学生自主选题
一年期
老年人口的增多势必引发社会对老年人健康和安全的高度重视。项目将设计一种多功能不倒拐杖,将一键开合、折叠座椅、不倒支座、照明灯、报警装置、MP3播放器等结合在一起,方便老人的日常使用。该装置主要包括主杆、握把、旋钮开关、可折叠座椅、连接销、不倒支座和智能电子设备。该多功能拐杖结构简单、操作方便,同时加入座椅,不倒支座和报警、照明、听歌的功能,方便了老人日常生活。

已完成大学生机械设计创新竞赛,获得省三等奖.作为成员参与了上一届的两个项目,并已成功完成两个项目的工作。参与学院组织多项比赛,均有获奖。积累了一定的机械和电气设计经验。

校级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
夏海涛 机械与电气工程学院 车辆工程(本科) 2018 总负责,总体方案设计,拐杖机械结构和电控系统设计,项目经费管理,报告撰写;
束启晨 机械与电气工程学院 机械设计制造及其自动化(数控技术)(升本) 2018 连杆机构方案设计,机械结构设计,机械加工,模型制作与调试;
王聪浩 机械与电气工程学院 材料成型及控制工程(本科) 2019 电控系统方案设计,项目材料采购与保管,模型制作与调试;
张明钰 机械与电气工程学院 智能制造工程(本科) 2020 电控系统方案设计,计算机建模与分析,模型制作与调试。
张杰 机械与电气工程学院 智能制造工程(本科) 2020 机构方案设计,计算机建模与分析,项目经费报销,模型制作与调试;

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
沈仙法 机械与电气工程学院
韩训梅 机械与电气工程学院

立项依据

通过对拐杖功能的改进,使其能够方便、有效地为老人服务,增加其更多的实用性功能,比如照明、报警、音乐播放、可坐、不倒功能,老人可在等车时坐下休息,听歌放松,为老人日常生活更好的服务。

1、杆件设计:采用铝合金材质,易于加工制造,轻质高强,杆件连接处使用插销,套环使用塑料材质。

2、不倒支座机构设计:使用支座使拐杖在不使用时不会倒下。

3、智能电子设备:照明灯、报警装置、MP3设备

随着我国经济的发展,即将全面建成小康社会,然而,我国人口老龄化趋势愈发严重,局部地区甚至呈现人口负增长的趋势。随着社会老龄化的日益加重,中国的老年人越来越多,所占人口比例也越来越高,2011年我国老年人口比重达13.7%20121023日,全国老龄委办公室日前发布消息称,2013年我国60岁以上老年人口将突破2亿,未来20年我国老年人口将进入快速增长期,到2050年老年人口将达到全国人口的三分之一。随着数量的不断增加,老年人而临着养老、医疗以及精神赡养等诸多社会问题,值得各界关注。同时,老年人口的增多势必引发社会对老年人健康、安全的高度重视。人进入衰老阶段后,器官生理功能逐渐减退,机体代谢变得缓慢,免疫机能下降,应急能力日渐减弱,极易发生摔跤的事故,轻者疼痛不已,重则骨折,甚至有时会有丧命的危险。因此拐杖应运而生,拐仗能帮助老人站立,能作为助步器帮助老人行走,拐仗还能作为有视力障碍的老人的眼睛为他们的日常生活保驾护航。

因此,创新和发展拐杖有着非常重要的现实意义。通过日常生活调查,我小组发现当今国内外传统拐杖虽使用率高,但其存在较多的安全、实用性问题,比如老人行走累了不能随时休息,功能单调,弯腰拾取麻烦。因此设计了多功能不倒拐杖,以便解决传统拐杖的问题,更好的为老人服务。综合起来,现有的拐杖具 有没有坐椅,功能单调,拾取麻烦等问题。

(1) 利用四角支座实现了拐杖的不倒放置,省去了老人弯腰拾取麻烦,方便下次使用。

(2) 结合了一键开合座椅、照明、紧急报警、MP3播放、不倒的功能。

(3) 核心装置由纯机械构成,使用过程中不耗电,节能环保。

(4) 此拐杖具有质量轻、成本低、不倒、多功能等优点,极大的方便了老人的日常生活。

(5) 此拐杖使用简单省力,安全稳定性好,适合老人使用。

技术路线

1)机械结构设计:主杆、握把、旋钮开关、旋钮安全锁、四杆套环、支撑杆、折叠座椅、连接销、椅脚安全锁、不倒支座机构设计。

2)智能控制系统设计:主要包括照明灯、报警器、MP3播放器等智能电子设备设计、硬件设计(主电路、控制电路和控制元器件的选型设计)、软件设计(流程图、程序)等方面。

3)计算机辅助设计与分析:为保证结构设计和电控系统设计的可靠性,项目组将完成机械结构的三维建模并集合控制方案进行力学分析。

4)模型制作:采用模型制作的方法和虚拟仿真的结合技术实现结构设计和控制系统设计的全部内容,所制作的模型与实物相同。

拟解决的问题

1.不倒支座机构的设计解决了老人弯腰拾取不便的问题。

2.折叠座椅的设计解决了没有坐椅的问题。

3.智能电子设备的设计解决了功能单调等问题。

预期成果

1、图纸一套(工程图和三维建模);

2、控制方案一份(硬件和软件);

3、实物模型一套;

4、结题报告一份。

20211月至20214月:完成机械结构设计;

20215月至20216月:完成电控制系统设计;

20217月至20218月:完成计算机辅助建模与分析;

20219月至202111月:模型制作、安装调试、专利撰写;

202112月:结题验收。

项目相关研究积累

项目负责人在实验室学习工程中,作为助手参与了多项与老人相关的训练项目。熟悉有关老龄问题的项目研究。

项目成员也都大量阅读了有关当下老龄问题的书籍,为未来项目进行打下坚实基础。


已取得的成绩

项目负责人已完成大学生机械设计创新竞赛,获得省三等奖。参与了两个上一届大创项目,并完成了相关工作。参与了多项学院组织的比赛,并且全部获得奖项。积累了一定的机械和电气设计经验。

项目成员在完成自己学业的同时,积极参与实验室。在实验室中积累了许多经验,为后期参加项目打下坚实的基础。

主持人和成员均为机械与电气工程学院各专业的学生,具有一定机械结构设计和电气工程设计知识,通过该项目训练,将能够巩固学生所学专业知识,培养学生的专业实践动手能力和综合设计水平,以及熟练查阅相关专业资料的能力。并且通过该项目能够培养项目成员的团队协作和创新能力。

项目组成员要求已完成《机械制图》、《工程力学》、《工程材料》、《单片机原理及应用》、《电路》、《电工电子技术基础》、《机械原理》和《机械设计》等专业课程的学习,熟练掌握UGSolidworksAutoCAD等专业绘图软件,参加过生产实习和社会实践。

项目组成员均需具有较强的学习能力、动手能力、团队合作能力和创新精神。

目前尚缺少塑料零件成型加工和整机试验装置,拟通过外协加工和模拟试验完成。

 

经费预算

开支科目 预算经费(元) 主要用途 阶段下达经费计划(元)
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 6000.00 4000.00 2000.00
1. 业务费 1500.00 1000.00 500.00
(1)计算、分析、测试费 0.00 0.00 0.00
(2)能源动力费 0.00 0.00 0.00
(3)会议、差旅费 1500.00 项目调研及交通 1000.00 500.00
(4)文献检索费 0.00 0.00 0.00
(5)论文出版费 0.00 0.00 0.00
2. 仪器设备购置费 0.00 0.00 0.00
3. 实验装置试制费 0.00 0.00 0.00
4. 材料费 4500.00 购买元器件 3000.00 1500.00
结束