中學生發明“爬樓輪椅” 不顛不打滑能自駕(圖)

　　我國老齡化日趨嚴重，老年人腿腳不便，上下樓成了一大障礙。“上下樓時老人很容易跌倒，造成無法挽回的后果。”為了解決老人和殘障人士“上樓累，下樓難”的問題，北京工業大學附屬中學高一年級的王昱添設計了一款“自平衡爬樓輪椅”，用較低廉的價格解決了老年人的“爬樓”困境。這個設計在前不久舉辦的2017年北京青少年科技創新大賽上獲得了一等獎。

　　自平衡實現安全爬樓

　　“姥姥、姥爺都已經80多歲了，家在山城重慶，本就地勢起伏不平，又住在7層高的樓房內，平時上上下下、進進出出都很不方便。”王昱添很想為姥姥、姥爺生活質量的提高出一份力，看到地鐵站的無障礙設施，他想到了以“爬樓輪椅”代步的方法。為此，他曾到網上商城查找爬樓輪椅，“價格太貴了，一把輪椅在5萬元左右，這個價格相信很多家庭都難以承受。”此外，市面上的“爬樓輪椅”不少都只有爬樓功能，缺乏減震和必要的安全措施，這不僅讓老人在體驗上不那么舒適，更有可能對安全造成威脅。“為此，我想設計出一款保證舒適安全、盡可能多的實現老人需求，并且價格低廉的多功能輪椅，讓它變成老人和殘障人士的另一雙腿，”王昱添說。

　　抱著這個想法，他參照坦克的運動原理，設計出了一款靠履帶前行，并具有自平衡功能的“爬樓輪椅”。“借鑒了運動手環所采用的電子陀螺儀和加速度計，可以實時監測地面的夾角。這樣一旦遇到傾斜或顛簸等情況造成的輪椅角度偏差，系統就會控制輪椅座位下方的兩軸平衡系統進行調整。如果輪椅前傾，就往后拉；如果輪椅后傾，就往前推，這樣就保證了基本的平衡。”王昱添解釋，受輪椅大小的限制，完全平衡只能在一定角度內保證，“樓梯坡度在30度以內，可以保證座位水平；如果超出范圍，也能做到基本平衡，偏差不會超過15度，保證至少不讓人摔下來。”據他介紹，目前市面上的爬樓輪椅的攀爬角度約在25度之內，而他設計的新型爬樓輪椅則適用于更多的場合。

　　不怕突然停電或打滑

　　在實現了爬樓和自平衡的基本功能之后，王昱添開始為輪椅的舒適度和安全性考慮。“市面上的爬樓輪椅沒有減震設計，‘硬邦邦’地運動，讓人坐在上面很不舒服。”借鑒汽車或坦克的扭桿懸掛系統，王昱添設計了輪椅的減震器，對道路不平或坑洼帶來的震動進行減震，確保出行的舒適度。

　　“如果輪椅在爬樓時沒電了，或者是打滑了，怎么辦？太危險了。”想到這里，王昱添決定為輪椅增加應急支架、安全系統。“我寫了一個自檢的小程序，在輪椅自動運行的過程中，會不斷對周圍環境的安全情況進行評估。”如果在爬樓的過程中打滑或沒電了，安全系統會率先對兩側的履帶進行鎖定，“不論怎么打滑，履帶鎖定，輪椅就不動了。”然后在一秒鐘之內，輪椅下方像飛機起落架一般的應急支架就會伸出，撐在樓梯或地面，對輪椅進行固定和支撐。

　　王昱添的爬樓輪椅已經改了四版，目前正在調試、改進第五代。如今，這款輪椅又有了許多讓人意想不到的功能。比如座位平移功能， “現在不少公共場所都設有無障礙設施，比如殘障人士專用的衛生間。但對于許多行動不便的人來說，使用公共設施還是有困難的。”為此，王昱添設計程序、改造結構，使座位能夠脫離輪椅，將坐在上面的使用者平移到需要的位置，“比如，行動不便的老年人在使用公共衛生間時，一按按鈕，連人帶座就會移動到馬桶上方。”

　　有望實現“自動駕駛”

　　雖然整個項目跨越了王昱添的初中和高中兩個時期，現在升入高中的他學業漸忙，但他對自己的這個項目，還是有很多“腦洞”合不上，正在著手對它的各個方面進行改善，添加更多的功能。

　　首先就是基于目前輪椅已經具備的“GPS定位報警系統”演化而來的“自動駕駛系統”。王昱添介紹，目前輪椅已實現緊急報警功能，“當輪椅上的老人、病人遇到特殊情況，可以直接按下輪椅一側的按鈕，系統將把目前輪椅所在位置的坐標發送到手機端，家人、子女通過接收坐標信息和地圖的坐標反查功能，就能及時趕到提供幫助。

　　下一步，王昱添打算為輪椅增加“自動駕駛”的功能，“在樓梯間，像坐電梯一樣，在輪椅上按下幾層，直接就能‘爬’到幾層。”雖然原理類似電梯，但既不用對樓梯進行改造，也不用大規模鋪設軌道，既省時又省力，還能節省建設開支。

　　此外，他還希望基于物聯網的技術，實現輪椅狀態和位置在手機端的實時展示，“家人可以通過手機實時查看老人、病人的情況。”

　　王昱添希望自己的發明能夠大規模推廣，讓它納入社區養老的范疇，成為公用設施，來服務更多的老年人和殘障人士。

　　本報記者 孫樂琪 文并圖

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