免弯腰智能助老拐杖设计

免弯腰智能助老拐杖设计

高杰，曹天，严文涛，饶颖

无锡太湖学院，江苏无锡，214063）

摘要：以便捷、实用、安全为前提，针对老人生活中所遇到的种种不便设计出一种免弯腰、智能避障、智能提醒用药与助老免走失定位功能的智能免弯腰多功能拐杖。根据设计方案所制出的实物目前性能可靠、功能稳定。

关键词：助老机械；多功能；免弯腰；拐杖

1.前言

目前，人口老龄化已经成为世界范围的重大社会问题.研制开发助老产品，为老年人提供诸如护理、陪伴等方面的服务，不仅能够提高老年人的生活质量，而且有助于老年人的心理健康，改善他们的精神状态。为此，我们融合了运动控制、多传感器组合、智能设备等技术，设计出这款新型拐杖，以更好地协助老年人。本智能免弯腰多功能拐杖主要针对传统拐杖存在的不足与缺陷进行改进。以实现老人捡东西时腰部免受损、视力模糊时的智能避障、记忆力衰退时的智能提醒用药与助老免丢失定位功能。

2.智能控制

本项目为智能免弯腰多功能拐杖，将传统拐杖与现代科技进行结合，利用科技来改善老人生活，具体体现在：

（1）智能避障：在拐杖杆身下方设置了一个避障物感应盒，对前方1米以内障碍物进行检测，当检测到障碍物时便会有语音提醒老人注意慢行或注意躲避。

（2）提醒吃药：在拐杖顶部设置了一个定时药盒，主要是帮助老人按时吃药的装置，在老人需要吃药的时期定好时间，每到吃药时间便会提醒老人吃药，并且在药盒里可同时放多种药物。

（3）免弯腰拾物：在拐杖底部有一个智能手爪，当老人需要捡某东西时，可以直接在手柄上按下按钮手爪将张开再按一下手爪便会抓紧物品，只需老人轻轻提起按下开关便可从手爪上轻松取下物品，杆身是由自动伸缩杆所构成的与智能手爪结合后可实现老人捡东西时免弯腰功能。

（4）助老防走失：在拐杖手柄内部镶了定位芯片，利用物联网通讯技术将定位芯片与亲人手机连接，当老人走出离家一定范围且长时间没有回家，便会向亲人报警，让亲人及时找到老人。

采用了单片机进行控制实现智能化，采用单片机的原因是：单片机控制比较简单，便于操作，拐杖地方比较紧促因此单片机控制体积小的优势得以体现。

3具体方案

在多功能智能型拐杖上智能控制部分有定时药盒、障碍物感应装置、语音模块、智能手爪、物联网通讯模块，可自动伸缩杆。

（1）障碍物感应装置是由超声波传感器与外包装盒所组成如图1。利用超声波传感器进行勘测，设定的范围为一米，也就是说当超声波传感器在一米之内勘测到物体时便会发出警报，提醒老人前方有障碍物注意慢行。该装置除了超声波传感器外还有外包装盒，外包装盒是由60*40mm的长方体所构成，在包装盒内部具有一个圆杆设计该圆杆的主要功能是避免超声波传感器与地面不垂直，如果超声波传感器与地面不垂直则会影响超声波传感器对前方障碍物勘测的精度，这里设置圆杆就是为了使超声波传感器利用自身重量自动向下垂直，使超声波传感器的发射器与接收器始终与地面平行，保证勘测障碍物时的精度。

图1 障碍物感应装置                    图 2定时药盒

（2）杆身的顶部放置定时药盒如图2。定时药盒的主要作用是用来放置这一时期需要吃的药品，定时药盒共有四个格子可以放置多种药物，可以满足老人所需的各种药物。定时药盒一个作用是用来存储药品，第二个功能是用来放置单片机及电路板，第三个定时提醒吃药。

（3）在定时药盒的上方就是手柄部分，基本上控制按钮都在手柄上。在手柄内部镶嵌着定位芯片，利用现有的物联网通讯技术将定位芯片与亲人手机连接，当老人走出离家一定范围且长时间没有回家，便会向亲人报警，让亲人及时找到老人。

（4）拐杖杆身是可伸缩的，彻底改变传统拐杖的定义，使杆身长度可以随意改变，因为使用拐杖的老人身高不同如果像传统拐杖那样，那么是人被迫适应拐杖而并非拐杖适应人。这里将杆身设计成可伸缩杆身除了电动可调节之外，还有一个重要功能，大部分上年纪的人腰都不太好，去捡东西时更是危险一不小心就会把腰闪了得不尝试。因此我们电动可伸缩杆身在老人不弯腰的情况下就可以将地下物品捡起，进一步保证了老人的腰部安全。

（5）在拐杖底部与杆身连接的部分为智能手爪。智能手爪是一个创新功能，在拐杖的基础上添加了拾取功能。智能手爪是利用舵机进行驱动经过简单的机械配合实现抓取过程。

4小结

本作品是智能型多功能拐杖，它存在的意义就是为了方便老人的生活。它整体的形状就是拐杖的形状，但在拐杖上增加了很多功能来更好的帮助老人。首先，（1）最底部是智能手爪，两个作用一个是拾取物品，一个是与地面接触起到支撑作用。（2）连接智能手爪的是拐杖可伸缩杆身，两个作用，一个是可随意调节高度另一个是配合智能手爪为老人实现免弯腰拾取功能。（3）在杆身下方接近智能手爪一端按有障碍物感应装置，其主要功能就是用来感应障碍物，帮助老人躲避障碍物。（4）连接杆身的是定时药盒，其主要功能是存放药物与提醒老人吃药。（5）在定时药盒上面连接的是手柄，手柄主要承载着控制按钮。（6）在手柄内部嵌入了定位芯片，并且利与物联网通讯技术与亲人手机连接，对老人起到外出保护作用。

参考文献

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