第五屆海峽兩岸製造技術研討會

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1、第十三屆全國機構與機器設計學術研討會台灣大學台灣、台北中華民國九十九年十月二十二日論文編號：260017馬桶輔助站立機構之分析與設計123徐正會,蔡博名,黃冠穎1副教授,國立台北科技大學機械工程學系jhshyu@ntut.edu.tw2經理,財團法人自行車暨健康科技工業研究發展中心3研究生,國立台北科技大學機電整合研究所skny04@hotmail.com摘要2.專利分類與分析本研究首先針對市面上馬桶輔助站立機構之相依照馬桶輔助站立機構之各種型態進行分類分關的專利公報加以收集整理分類與分析，再依各種型析，同時可藉

2、此了解過往不同類型之輔助站立椅，亦態不同的專利分類中找出創新設計發展的方向，再從對其功能及特性有深度認識與掌握。本研究廣泛蒐集機構合成中，找出符合設計條件的四連桿運動鏈；透現有馬桶輔助站立機構之各國相關文獻，包含論文、過電腦輔助繪圖軟體SolidWorksOfficePremium學術期刊、專利公報及網路文獻，經過詳細綜合分析2008建立馬桶輔助站立機構之3D模型，並確認其桿整理後，首先將現有馬桶輔助站立機構設計依照動作件間無干涉情況發生。最後再由ANSYS12.0電腦輔來區分，分為單純升降、單純旋轉及複合運動三

3、大類助分析軟體模擬不同操作位置狀態下的應力分佈情以利於進一步了解馬桶輔助站立機構與研發新設計。況，確保本研究馬桶輔助站立機構之實際可行性，進第一類為單純升降功能之輔助站立機構[2~3]，而研發出單一操作、乘坐舒適及節省空間，且適用於其升降方式以機構中連接一動力源，此動力源皆以油行動不便的使用者為目標。本研究之相關成果已提出壓缸及其配合控制器、水壓缸、氣壓棒或螺桿，來達專利申請。到上升下降之功能。如圖一[2]所示。關鍵字:馬桶、四連桿、輔助站立1.前言現今醫療設備完善，以及普遍人們注重養生，以至於老年人口比例佔全球

4、人口比例居多。全球各國帄均統計，在2005年到2050年期間，老年人口比例的增加，代表著消費市場的日益擴大[1]；當行動不便圖一單純升降[2]者、老年人，在如廁時，常會因為馬桶較低而使起身較為困難或因病痛而無法確實的施力，使如廁的過程第二類為單純旋轉功能之輔助站立機構[4~5]，中造成極大的不便，此外使用者也必須承受二次受傷其升降方式主要藉由一個旋轉樞軸，利用螺桿或是電的風險。本研究將利用機構合成方法，設計一款應用動缸來推動坐椅的一部分，使坐墊旋轉，讓坐墊位置於馬桶之輔助站立機構。此機構具有輔助使用者起身發生改變

5、。如圖二[4]所示。第二類型相較於第一類之功能，並兼顧如廁之安全性。型，其動作較符合人體要坐下的模態。第十三屆全國機構與機器設計學術研討會台灣大學台灣、台北中華民國九十九年十月二十二日論文編號：2600173.馬桶輔助站立機構之設計條件本研究之馬桶輔助站立機構以老年人及行動不便之人們為使用對象，因此本研究對便利性之構想與安全規範是相當重視的。而經過現有專利分析後，為了結合輔助站立機構之設計以及滿足使用者之需求，本研究將重新定義馬桶輔助站立機構之設計條件，讓使用者在使用時，可享受更便利與舒適性，並圖二單純旋轉[4]

6、且使節省空間之設計理念能完整呈現於本研究中，本研究擬定設計條件如下:第三類複合運動具有升降加旋轉功能之輔助站立機構，在實施作動過程中坐墊不僅作旋轉之動作，(a)本設計須確保使用者在如廁過程及其他各種其中還包含升降之動作。如圖三[6]所示。第三類型狀態時之安全，故必須要能承受150kg之負相較於前兩類型，其動作僅相似人體要坐下的模態。重。當使用者要坐下時，雙腳會微蹲，且以膝蓋為旋轉中(b)運用連桿機構使坐墊動作符合人體坐下的模心一起作動，這樣的作動方式在單純旋轉運動中較能態。完整的呈現。(c)使用者為老年人時，通常

7、腿部較無力，無法自行從椅子上起身站立，本設計必須有輔助站立之功能。(d)需有扶手之設計，扶手能夠提供使用者全程的保護，讓使用者透過扶手，可避免失去帄衡導致從座椅上跌落之危險。(e)透過結合裝置將此機構與馬桶連結成一體。(f)使用過程中必須考慮此機構會有往前翻覆的危險，故為重要設計條件之一。圖三複合運動[6](g)需加入調整裝置，以利此機構適應所有的馬桶高度。從三大類中本研究在依照扶手動作區分，又可分為兩大類，其中包括扶手固定及扶手同動兩種類型。4.馬桶輔助站立機構之機構合成扶手固定功能之輔助站立機構，主要目的是為

8、了本研究所研發之馬桶輔助站立機構係由四連桿使用者的安全而增設的，但在實施作動過程中扶手僅組(4-barlinkage)作為其扶手、坐墊和椅背之機固定在一個位置，當坐墊完成升降動作時，扶手並不構，同時利用改變桿件轉軸角度之特性來作為此機構會跟著移動。如圖二[4]所示。這樣的設計有改善的最主要之概念設計，再配合螺桿式電動壓缸來驅動坐空間，因為升降過程中無法提供使用者全程的保護