簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 陳柏睿
Chen, Bo-Ruei
論文名稱: 簡易可攜式電動輪椅之設計與開發
Design and Development of Easy-Portable Powered Wheelchair
指導教授: 張冠諒
Chang, Guan-Liang
蔡昆宏
Tsai, Kuen-Horng
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 醫學工程研究所
Institute of Biomedical Engineering
論文出版年: 2004
畢業學年度: 92
語文別: 中文
論文頁數: 97
中文關鍵詞: 電動輪椅輔具輪椅簡易可攜式電動輪椅
外文關鍵詞: Assistive Device, Wheelchair, Powered Wheelchair, Easy-Portable Powered Wheelchair
相關次數: 點閱:113下載:0
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  •   輪椅為老年人及肢體障礙者之常用移行輔具,然在有關手動及電動輪椅的相關研究中均指出,目前無論是手動或是電動輪椅皆還有許多需改進之處;此外目前台灣的輔具製造產業,主要皆以組裝、加工及大量生產外銷為主,缺乏研發上的投資及專業技術人員的訓練,更缺乏整體性的輔具設計開發。
      基於上述因素,本研究之目的為針對老年人及肢體障礙等上肢功能健全輪椅使用族群,以提升其人性尊嚴與生活品質為目標,進而針對其需求設計開發出結合手動輪椅與電動輪椅優點的「簡易可攜式電動輪椅」。
      本研究經過需求探討、專利分析、概念設計及細部設計等設計流程後已完成「簡易可攜式電動輪椅」之設計與實體原型機之打樣。此新型輪椅之主要特點為:(1).在產品開發過程中導入使用者需求考量,此概念在過去輔具開發中甚少被重視。(2).提出將驅動系統與轉向系統結合為一之電動驅動模組概念,且利用快拆機構來與可折疊式輪椅結合,具有體積小、組件少、拆裝簡易省力及易攜帶等特點。(3).針對現有電動輪椅之轉向拖曳問題進行探討與分析,經探討後新型輪椅之電動驅動模組採用無差速問題之單一驅動輪設計,使得輪椅在轉向行駛過程中不會有拖曳現象產生,提升輪椅行駛之安全性。(4).本研究「簡易可攜式電動輪椅」之主要組件皆為自行設計開發,因此能有效降低生產成本。

      Wheelchairs are traditionally designed for lower limbs disable as assistive device. The fundamental design and manufacture of propelled and powered wheelchairs are not fully adapted to wheelchair users in Taiwan. Moreover, the wheelchair industries in Taiwan are mainly focused on the assembling, OEM, and mass production for exports, lack of sufficient fund in researching, participation and evaluations of clinical therapists, ergonomic engineers and machinery designers. The purpose of this study is based on user’s requirements to develop a newly easy-portable powered wheelchair, which includes the advantages of propelled and powered wheelchair.
      The main features of the new powered wheelchair are as following:
    1.Less components that marks its mass lighter than traditional powered wheelchair very much.
    2.The attachable driving system and creative design of foldable structure provides the wheelchair.
    3.Introduce user’s requirements in new powered wheelchair development which are less respect in developing an assistive device in the past.
    4.Using disassembly mechanisms, the concept of electric-drive module combing driving and turning system has advantages including small size, fewer components and easy portable.
    5.After discussion and analyze, the drag phenomenon was solved by non-differential single drive wheel used in new powered wheelchair. Without drag phenomenon, the new powered wheelchair is more safety in travel.
    6.In this study, we design the main components in new powered wheelchair which can lower the costs of production effectively.

    中文摘要Ⅰ 英文摘要Ⅱ 致謝Ⅲ 總目錄Ⅳ 表目錄Ⅵ 圖目錄Ⅶ 第一章 緒論1 1.1 研究背景1 1.2 研究目的3 1.3 研究範圍4 1.4 研究流程4 1.5 論文架構6 第二章 文獻探討8 2.1 手動輪椅相關文獻8 2.1.1 輪椅使用族群8 2.1.2 手動輪椅發展歷史9 2.1.3 手動輪椅之構造、種尺度與分類10 2.1.4 手動輪椅之驅動方式與驅動效率分析13 2.1.5 手動輪椅驅動機構之改良情形15 2.2 電動輪椅相關文獻18 2.2.1 電動輪椅發展歷史18 2.2.2 電動輪椅之構造與組成元件20 2.2.3 電動輪椅之分類24 2.2.4 電動輪椅之驅動類型25 2.2.5 電動輪椅相關規範27 2.2.6 電動輪椅研發改良之相關文獻28 2.3 可拆卸式電動驅動模組之專利分析31 2.4 本章總結39 第三章 簡易可攜式電動輪椅之設計40 3.1 設計程序40 3.2 需求探討42 3.3 概念設計45 3.3.1 概念構想發展45 3.3.2 輪椅骨架設計51 3.4 電動驅動模組設計54 3.4.1 驅動系統設計56 3.4.2 轉向差速系統設計61 3.5 控制系統設計63 第四章 簡易可攜式電動輪椅之製作66 4.1 功能模型之製作66 4.2 設計修改66 4.3 實體原型機之製作69 4.3.1 可折疊式輪椅之製作69 4.3.2 電動驅動模組之製作72 4.3.3 控制系統之製作74 4.4 實體原型機之做動與折疊收藏情形78 4.4.1 實體原型機做動情形79 4.4.2 實體原型機拆裝、折疊與收藏情形80 第五章 討論83 5.1 新型輪椅之設計需求與產品意象探討83 5.2 新型輪椅之驅動模式探討85 第六章 結論與展望87 6.1 結論87 6.2 未來展望90 參考文獻91 自述97

    中文部分:
    1.內政部全球資訊網,http://www.moi.gov.tw。
    2.中國國家標準CNS 13575-1,輪椅-專有名詞、術語及定義,經濟部中央標準局,1995。
    3.中國國家標準CNS 13575-2,輪椅-最大總尺度,經濟部中央標準局,1995。
    4.中國國家標準CNS 13575-4,輪椅-測試面摩擦係數之測定,經濟部中央標準局,1995。
    5.中國國家標準CNS 13575-6,輪椅-煞車效率之測定,經濟部中央標準局,1995。
    6.中國國家標準CNS 13575-8,輪椅-測試用人體模型,經濟部中央標準局,1995。
    7.中國國家標準CNS 13766,電動輪椅動穩定度之測定,經濟部中央標準局,1996。
    8.中國國家標準CNS 13767,電動輪椅能量消耗之測定,經濟部中央標準局,1996。
    9.中國國家標準CNS 13768,電動輪椅最大速度、最大加速度及最大減速度之測定,經濟部中央標準局,1996。
    10.中國國家標準CNS 13769,電動輪椅耐天候測試,經濟部中央標準局,1996。
    11.中國國家標準CNS 13770,電動輪椅障礙爬升能力之測定,經濟部中央標準局,1996。
    12.田誠之,電動輪椅,中華民國專利編號第427157號,2001。
    13.李昭儀,淺談輪椅,當代醫學,第二十五卷,第二期,1996。
    14.李書賢,輪椅之動力輔助裝置,中華民國專利編號第511497號,2002。
    15.李榮茂,馬達與電動輔具車測試系統之設計發展,國立成功大學醫學工程研究所碩士論文,2003。
    16.林安棋,可變速驅動之休閒手動輪椅設計,國立中山大學機械工程研究所碩士論文,2001。
    17.林奕良,配合改良上肢運動模式之新型輪椅設計,國立中山大學機械工程研究所碩士論文,2000。
    18.邱貴武,可拆卸式輪椅輔助驅動機構之設計,國立中山大學機械與機電工程研究所碩士論文,2002。
    19.邱毓賢,數位式行動輔具控制器設計及測試,國立成功大學醫學工程研究所碩士論文,1999。
    20.倪百男,支撐擺位特殊輪椅之電腦輔助設計及研發,國立成功大學醫學工程研究所碩士論文,1998。
    21.陳光華,輪椅動力輔助輪之結構,中華民國專利編號第484409號,2002。
    22.陳英俊,電動輪椅,中華民國專利編號第427155號,2001。
    23.陳雄章譯著,王國雄校閱,機械元件設計,滄海書局,第六版,1998。
    24.許景淵,電子差速式電動輪椅動力模組,國立台灣大學機械工程研究所碩士論文,1997。
    25.莊文輔,應用品質機能展開法於簡易可攜式電動輪椅產品企劃,南台科技大學工業管理研究所碩士論文,2003。
    26.梁蕙雯,王亭貴,連倚南,輪椅之簡介及處方,當代醫學,第二十二卷,第三期,1995。
    27.黃忠仁,具多重輸入命令源之新式電動輪椅,國立台灣大學電機工程研究所碩士論文,2002。
    28.黃舜男,輪椅之推行器,中華民國專利編號第345009號,1998。
    29.黃銘璋,手動輪椅驅動機構之改良,國立中山大學機械系專題研究計劃,1992。
    30.張里政,輪椅馬達總成,中華民國專利編號第443903號,2001。
    31.張簡嘉壬,數位式電動輪椅/代步車控制器系統之設計與發展,國立成功大學醫學工程研究所碩士論文,2002。
    32.游許銓,電動輪椅動力驅動之解析模型,國立成功大學醫學工程研究所碩士論文,2001。
    33.鄭明權,輪椅動力輔助輪組合結構,中華民國專利編號第418681號,2001。
    34.趙錫清,輪椅結構之有限分析與測試,國立成功大學醫學工程研究所碩士論文,1997。
    35.蔡天成,電動輪椅的市場趨勢分析,代步與休閒產業雙月刊NO.5,2002。
    36.賴育德,有關可拆卸式輪椅輔助驅動系統之研究,國立中山大學機械與機電工程研究所碩士論文,2003。

    英文部分:
    1.Arva J, Fitzgerald SG, Cooper RA, Boninger ML. (2001) Mechanical efficiency and user power requirement with a pushrim activated power assisted wheelchair. Medical Engineering & Physics, 23, 699-705.
    2.Attali X, Pelisse F. (2001) Looking back on the evolution of electric wheelchairs. Medical Engineering & Physics, 23, 735-743.
    3.Aylor JH. (1992) A Fault-Tolerant Optical Joystick Control Integated Circuit for A Powered Wheelchair. RESNA International ’92, 307-309.
    4.Bertocci G, Ha D, Roosmalen L van, Karg P, Deemer E. (2001) Evaluation of wheelchair drop seat crashworthiness. Medical Engineering & Physics, 23, 249-257.
    5.Boer YA de, Cambach W, Veeger HEJ, Woude LHV van der. (1992) A newly designed lever mechanism. Journal of Rehabilitation Science, 5(2), 38-44.
    6.Chapman ST. (1991) Electric Machinery Fundamantals. McGraw-Hill.
    7.Cooper RA, Fitzgerald SG, Boninger ML, Prins K, Rentschler AJ, Arva J, O’Connor TJ. (2001) Evaluation of a pushrim activated power assisted wheelchair. Arch Phys Med Rehabil, 82(1), 702-708.
    8.ECRI. (1991) Evaluation: Rechargeable, Deep-Cycle, Lead-Acid Batteries for Powered Wheelchair and Scooter Users, Health Devices. ECRI, Plymouth Meeting, PA, 20(12), 474-494.
    9.Engel P, Henze W. (1984) Vergleichende leistungsphysiologische Beurteilung des neuentwickelten, handbetriebenen Rollstuhls GH Universitaet Kassel. In: Rollstuhlentwicklung: Deutsch-Britische Statuskolloquim. Reha Verlag, Bonn in German, 37-47.
    10.Engel P, Seeliger K. (1986) Technological and physiological characteristics of a newly developed handlever drive system. Journal of Rehabilitation Research and Development, 23(4), 37-41.
    11.French P, Henze W. (1985) Vergleichende leistungs physiology ische Beurteilung des neuentwickelten, handbetriebenen Rollstuhls GH Universitaet Kassel. In: Rollstuhlentwicklung: Deutsch-Britische Statuskolloquim. Reha Verlag, Bonn in German, 37-47.
    12.Gellman H, Sie I, Waters RL. (1988) Late complications of the weight-bearing upper extremity in the paraplegic patient. Clin Orthop Rel Res, 233, 132-135.
    13.Johnson BW and Aylor JH. (1985) Dynamic Modeling of an Electric Wheelchair. IEEE Transactions on Industry Applications, IA-21, No.5.
    14.Kirby RL. (1996) Wheelchair stability: important, measurable and modifiable. Technology and Disability, 5, 75-80.
    15.Leonard A. Rozendaal, DirkJan H.E.J. Veeger. (1991) Force direction in manual wheelchair propulsion: balance between effect and cost. Journal of Medical Engineering & Technology, 8(6), 232-240.
    16.Mann WC, Hurren D, Charvat B, Tomita M. (1996) Problems with wheelchair experienced by frail elders. Technology and Disability, 5, 101-111.
    17.Nichols PJR, Normal PA, Ennis JR. (1979) Wheelchair user’s shoulder? Shoulder pain in patients with spinal cord injuries. Scand. J. Rehabil. Med., 11-29.
    18.Powell F and Inigo RM. (1992) Microprocessor Based D.C. Brushless Motor Controller for Wheelchair Propulsion. RESNA International ’92, 313-315.
    19.Sie IH, Waters RL, Adkins RH, Gellman H. (1992) Upper extremity pain in the postrehabilitation spinal cord injured patient. Arch Phys Med Rehabil, 73, 44-48.
    20.Thacker JG et al., (1994) Understanding the Technology When Selecting Wheelchairs. RESNA PRESS, UVA.
    21.Voigt ED, Bahn D. (1969) Metabolism and pulse rate in physically handicapped when propelling a wheelchair up an incline. Scandinavian Journal of Rehabilitation Medicine, 1, 143-148.
    22.Woude LHV van der, Groot G de, Hollander AP, Ingen Schenau GJ van, Rozendal RH. (1986) Wheelchair ergonomics and physiological testing of prototypes. Ergonomics, 12, 1561-1573.
    23.Woude LHV van der, Veeger HEJ, Hendrich KM, Rozendal RH, Ingen Schenau GJ van. (1988) Manual wheelchair propulsion: effects of power output on physiology and technique. Medicine and Science in Sports and Exercise, 20, 70-78.

    無法下載圖示 校內:2054-07-20公開
    校外:2054-07-20公開
    電子論文尚未授權公開,紙本請查館藏目錄
    QR CODE