一、申请理由：
团队负责人董荧，现在机电工程学院材料成型及控制工程181班学习。成绩优异，思维灵敏，乐观积极。精通操作Catia、ANSYS等建模与分析软件，曾参与2019全国大学生方程式赛车大赛，南昌大学获全国三等奖。
团队成员李文俊，现在材料科学与工程学院无机183班学习，所学专业为材料科学与工程。成绩优异，思维活跃，敢想敢干。精通操作AutoCAD、proe等建模软件，曾经获得过南昌大学机械创新设计大赛二等奖等奖项。
二、项目方案：
1、项目研究背景：
1.1项目背景：
社会老龄化是我国的发展趋势，老人是社会最需要关爱的群体之一，根据2000年第五次人口普查结果显示65岁及以上人口占总人口比重为6.7％，并以每年3.28％的平均速度增长，到2020年中国老年人口将会达到 2.5 亿。现如今很多老人的子女不在身边照顾，老人的独立生活起居存在不便，因此老年人辅助产品的设计和服务问题将成为老龄人口的重点和难点。
在坐下、站立困难的老年人当中，经常可见的是因为下肢骨关节炎等疼痛造成，且老年人站立困难的主要原因是由于下肢肌肉力量的衰退导致膝关节力矩不足，如图1-3所示。借助外部支撑来减轻腿关节所受的重荷，是帮助老年人直立或行走的有效的方式。减重站立或步行可以通过拐杖、助力器等方式来实现有效助力，但手动器械的助力使用依靠手臂力量，一旦手臂力量过小，减重助力效果的发挥将会很有限，也容易使手臂等部位产生疲劳感；此外，使用手动器械帮助站立时，手臂因为被占用而影响了其他工作的进行，也会给生活带来很多麻烦。所以开发针对老年人的新型助力装置已迫在眉睫。
1.2市场调研：
国内对于助力器的研究起步较国外晚的多，大部分研究都集中力于双足行走类机器人的学术研究，当今中国对于下肢肌肉力量衰退或老年人开发行走助力的产品研究相当于没有，传统助力方式的手杖、拐杖还是目前市场上的主力军。六关节平面运动型双足步行器“先行者”是国内第一台仿人机器人，汉库科技企业成功推出一款双足行走机器人，称是目前中国最先进的双足行走机器人。
上海大学研制的下肢康复机器人可以起到平衡缓冲作用，使得忠者在训练时相对于跑步机而固定，还保证了人在行走时上、下振动的自由度不被限制。然而针对站立助力系统的器械还十分少见。目前市场上还没有大规模生产的老年人助力机器，国内外各界对老年人助力椅的研究也不成熟，设计出的产品不能很好满足老人的需求，如图4-7所示。
1.3研究意义：
日常生活中，在帮助老人助力方面一直没有找到良好的解决办法。面对如此急切的社会需要，该设计作品从舒适性、安全性、稳定性及实用性四个方面进行考虑，主要针对因下肢膝关节炎和下肢肌肉力量衰退、不足而导致坐下、站立、行走困难的老年人群体，减轻他们的落座和起立负担。
（1）惠及老人，安全稳定：针对老年人在椅子上坐下、从椅子上起身的不方便的特点，设计一个真正符合人机工程学指标的老年人助力座椅机械模型，提高老年人的坐姿质量及起身便捷性，改善我国老年人的生活状态、提高生活质量。
（2）缓解压力，实用便利：减少在外的年轻人对家中老人独自生活起居的担忧，缓解他们的部分压力。
（3）技术革新，创新需求：在已有的简易或助力产品的基础上增加安全稳定的机械结构设计，增加创新点设计，如：针对老人在落座和起身时的身体重心不稳造成的侧倾、摔
倒等而设计的安全防护装置，加固稳定性；针对老人独自起居时操作使用时的便利而添加的电机控制装置；针对椅身存在的易摇晃而设计的防滑块抓地功能；针对老人的身体感知能力而添加的自动温控调节装置等。
希望能通过设计的方法为改善我国老年人的生活状态、提高他们的生活质量尽上一份绵薄之力。
1.4项目已有基础：
本项目经构思和设计已有一年左右，关于产品建模以及设计图纸已基本完成，并已参加过南昌大学机械创新设计大赛并取得校级二等奖的荣誉。
1.5缺乏条件：
项目产品还未进行选材和开发制造。
2、项目研究目标及主要内容
2.1总体设计：
如图8助力椅设计总图所示，本作品设计主要由四大模块组成：气缸电机一体式传动装置、平移台扶手装置、椅身固定装置和安全防护装置。气缸电机一体式传动装置配合电机、传感器，主要实现老人落座、起身时的动作支撑，使得老人在坐立过程中都更加平稳，对大力度坐立时的情形具有一定缓冲作用，减重外部支撑；平移台扶手装置配合连杆带动扶手平移，保障扶手可跟随老人起身时由于身体惯性向前的趋势移动，增加安全性，提供有力支撑；椅身固定装置和安全防护装置分别从客观和主观角度保障了坐立时椅子与地面的紧密贴合以及老人自身向前倾倒时安全带的防摔倒功能。
2.2装置内容：
2.2.1气缸电机一体式传动装置
如图14，本装置采用按钮作为气缸的启动开关。当老人想要起身时，只需按下按钮，便会如图9启动位于汽缸内的开关栓，活塞上端和下端的高压氮气相通，压力一样，但因活塞上端有效作用面积大于下端，所以活塞上端作用力大于下端，从而气缸通过气压差产生向上抬升的力使得座板绕着铰链转动，从而座板抬升，为老人起身提供支撑力，有效解决老人久坐后无力起身的问题。当老人坐下时，再次按动按钮，座椅便缓慢放平，使老人平稳落座。
按钮由电机控制，与气缸中的开关栓相连，并配合力传感器的作用。同时，气缸启动后，连杆7、10绕着连杆6旋转，连杆上部滑杆8可以在滑槽9内滑动并绕滑槽转动，滑槽9与座板相连，座板18绕铰链17旋转，当老人在落座后脚给踏板11一个向下的力，滑杆8给座板滑槽一个向上的力，将促使座板18绕铰链17转动。
2.2.2移动扶手装置
如图15和图16所示，该扶手平台由一对相互平行的连杆组成，该结构通过特殊角度和位置设计，不会给座椅带来其他负担，也符合座椅的空间结构，保障了位于连杆上方的扶手能实现水平运动。两平行连杆通过两组长短不一的直杆在垂直面内分别做45°和180°的往复转动从而带动扶手前后方向的水平位移。当老人起身后向前迈步由于惯性而身体前倾时，为防止老人摔倒，该扶手可以跟随老人向前运动的趋势而移动，使得老人在走出时有支撑。与此同时，扶手上还可以添设置物凹槽，方便水杯、眼睛盒等的放置，适合老人长时间使用。
2.2.3椅身固定装置
该装置位于椅子的基座内侧，实现了防滑块的伸出固定和收缩一体，当老人坐下时，按下按钮，驻地装置在电机启动下立即伸出；当老人离开座椅后，位于臀部和大腿下方的力传感器检测到不受力状态，驻地装置便立即收回。保证了老人在落座前和起身后的瞬间椅身与地面紧密贴合，使得椅子自身足够稳定，不会晃动而失稳，从而有效保证了老人安全。
如图17所示，该凸轮机构由两部分动件组成，即凸轮与从动子，两者均固定于座架上，通过凸轮的旋转带动固定在上面的L型杆左右移动，从而带动绿色板件运动，同时，紫色曲柄上下往复运动，带动两红色工件上下往复运动。因此，随着凸轮的连续转动，装置可获得间歇的、按照预期规律的运动。只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到任意的预期运动，且结构简单、紧凑、设计方便。
2.2.4安全防护装置
考虑到大部分老人久坐后起身都会有体位性低血压的症状，即起身后出现短暂性眩晕，此时是意外事件的高发时段，所以特地加入安全防护装置。该装置位于扶手与座板的交接处，由可在斜槽内往复运动的滑块和固定于滑块上的弹力安全带构成。老人只需在起身前扣好安全带，若老人起身时重心不稳前倾或侧翻，此时安全带就能提供必要的弹力阻止老人发生危险，提升座椅的安全性能。
3、项目创新特色概述
3.1设置可移动扶手
如图21，连杆固定点位于椅子基座上，实现了连杆由低至高跨度上的自由转动和扶手的水平移动，可适应老人的身体反应趋势。
3.2加固驻地防护和安全带防护
当老人推动移动扶手时，支撑扶手的连杆连接着可伸缩防滑块装置，通过小电机的启动，从而触发驻地装置，使其伸出并固定在地面。
3.3温度调节
可在椅背下部添加自动温控调节装置，根据不同天气气温情况调节座椅温度，让老人使用时更加舒适。
4、项目研究技术路线
4.1机械结构合理，操作简易可靠
采用气缸连杆的杠杆原理、移动平台平面转动与平移相结合，滑块与斜槽配合，助力过程简单易实现，通过防护装置提高安全系数。
4.2零件易得
装置中并无复杂结构，使用的各个零件容易加工获得。
5、研究进度安排
2020年6月至2020年8月：产品的设计构思和再修改
2020年9月至2020年12月：产品的选材和开发制造
2021年1月至2021年12月：实用型专利申请和产品的推广
2022年1月至2022年6月：争取将产品投入市场
6、项目组成员分工
项目负责人董荧负责产品选材、预算和负责协调项目进度安排。
项目成员李文俊负责产品设计建模和开发制作。
三、学校提供条件：
1.学校的工程训练中心为项目产品加工提供场所和老师指导。
2.学校将给予一定经费支持项目产品的开发和制造。
3.机电工程学院的科创基地将组织组会开展讨论、交流想法。