轮椅已经逐渐成为了老年人的代步工具，正朝着人性化、智能化、多功能化的方向发展。本文中设计的轮椅沿着上述思路，从轮椅使用者的实际需求出发，创新地设计了一系列的实用功能，具备直立健身、坐卧健身、脚踏健身、振动按摩、摇椅、电动行走、靠背角度调节、平移侧翻移位、“一键通”语音通信、GPS定位导航系统等多项功能。在整体优化设计方面，实现了“一源（动力源，即电机）多用”、“一构（机构）多用”和各机构之间的合理融合。在设计方法上，应用功能强大的PROE、CAD等计算机辅助设计与仿真软件进行设计。轮椅的基本构架使用圆钢管焊接而成，其他零部件使用标准件。

图1 多功能轮椅三维效果图

        本文所述轮椅的三维效果图如图1所示。该系统由于椅座下面空间有限，采用了“一源多用”结构。即一个动力源（电机）实现多种用途，也就是既能为直立健身提供动力，又能为平移侧翻提供动力。动力转换依靠电磁离合器来传递和实现。当直立电磁离合器起作用时，平移侧翻的电磁离合器便失效，电机转矩被传递到直立丝杠，螺旋转动实现安全可靠直立健身功能；当平移侧翻电磁离合器起作用时，直立电磁离合器便失效，电机转矩被传递到平移侧翻丝杠，实现自动移位功能。

图2 平移侧翻原理示意图

        其中平移侧翻功能的实现如图2所示。平移侧翻时，丝杠转动，动螺母向右移动，带动杆1水平向右移动，当滑块移动位移达到140mm时（即滑块到达右极限位置），滑块被挡住不再向右移动，此时螺母继续向右移动，促使杆1绕滑块上的回转副做旋转运动，从而实现侧翻动作，侧翻至78。时，螺母压到右行程开关，电机停止转动，侧翻动作结束；当电机反转时，丝杠反向转动，动螺母向左移动，带动杆1水平向左移动，当动螺母移动到左极限位置，螺母压到左行程开关，电机停止转动，侧翻回原位，动作结束。

图3 直立健身原理示意图

        直立健身动作原理如图3所示。轮椅直立时，丝杠转动，动螺母沿丝杠轴向左移，动螺母带动杆1绕支点2做逆时针旋转运动，同时丝杠绕支点1做逆时针旋转运动，从而使固定在丝杠上的座椅实现直立动作；同理，丝杠反向转动，带动螺母沿丝杠轴向右移，动螺母带动杆1绕支点2做顺时针旋转运动，同时丝杠绕支点1做顺时针旋转运动，从而实现直立回原位动作。

图4 坐卧健身原理示意图

        坐卧健身与靠背可调的实现如图4所示，通过一个六杆机构实现坐卧健身和靠背的任意调节功能。靠背转动，通过连杆带动踏脚转动，从而可实现靠背和踏脚的联动。靠背后仰，踏脚即上抬；靠背向前转动，踏脚也将跟着同步收回。

图5 摇椅原理示意图

        摇椅功能原理如图5所示，两对称布置的丝杠转动，带动螺母滑动、连杆摆动实现摇椅支撑弯杆的起升与降落。

图6 振动按摩原理示意图

        振动按摩的实现如图6所示。目前的振动按摩产品的原理都是击打式按摩，而我们采用了既简单又可靠的动不平衡原理，实现了良好的按摩效果。
因篇幅所限，其他功能不再赘述。
        通过创新，把自动平移侧翻移位、自动直立健身、坐卧健身、升降调节、靠背调节、振动按摩、电动行走、语音通信、GPS定位等多种功能融合在一起，使轮椅的功能更加强大；实现了“一源多用”，“一构多用”的模块化设计，多种实用功能可随意组合，满足不同人群的需求。