基于擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的導(dǎo)盲棍

賀 禮

武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院機(jī)械設(shè)計制造及其自動化系，湖北武漢 430072

基于擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的導(dǎo)盲棍

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武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院機(jī)械設(shè)計制造及其自動化系，湖北武漢 430072

本文針對現(xiàn)有的普通導(dǎo)盲棍沒有很有效地解決盲人朋友的出行問題，而且一些高科技導(dǎo)盲棍由于其昂貴的價格，也很難大面積推廣使用的情況。本文介紹了一種基于擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的導(dǎo)盲棍，使用者只需要簡單地推著導(dǎo)盲棍行走，通過組合形成的5個陣列的擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，便能將路面凹凸情況和障礙物分布實時反饋到盲人朋友手中，實現(xiàn)盲人朋友對路面情況的完整掌握。

導(dǎo)盲棍；擺動導(dǎo)桿；盲人；萬向輪

0 引言

眾所周知，現(xiàn)在的盲人朋友絕大多數(shù)使用的還是原始的導(dǎo)盲棍——一根細(xì)長棍子。雖然已經(jīng)出現(xiàn)了一些高科技的導(dǎo)盲棍，如超聲波導(dǎo)盲棍、光電傳感器導(dǎo)盲棍等，但是由于其昂貴的價格，很難大面積推廣使用。同時，有很多地方的盲道設(shè)置不合理，盲道被占用的情況十分嚴(yán)重，諸多不便為盲人朋友的出行帶來很多安全隱患。所以，現(xiàn)在盲人朋友的日常出行難題仍舊沒有得到很大的改觀。

針對上述盲人朋友的生活情況，本設(shè)計的目的在于提供一種價格較低實用性強的導(dǎo)盲棍，采用全機(jī)械結(jié)構(gòu)，盲人朋友只需要簡單地推著導(dǎo)盲棍行走，擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)將路面凹凸情況和障礙物分布反饋到盲人朋友手中。

1 技術(shù)方案

1.1 方案結(jié)構(gòu)組成

本方案由一組圓形萬向輪及輪架，一組擺桿，

一個棍體外殼，一組導(dǎo)桿及滑塊，一根中間固定桿，兩個導(dǎo)桿環(huán)片，一個螺母和一個球形萬向輪組成（如圖1所示）：

圖1

1.2 具體實施方式

裝配時，先將一個導(dǎo)桿環(huán)片7放入外殼4上部，再將中間固定桿5從該位置插入，下端伸出部分再套上另一個導(dǎo)桿環(huán)片7，用螺母6固定。接著把五根導(dǎo)桿3插入相應(yīng)的環(huán)片7孔內(nèi)，連接上滑塊，最后安裝球形萬向輪8和圓形萬向輪1及其輪架2。安裝完成后如圖2所示。

圖2

使用者手握住新型機(jī)械導(dǎo)盲棍的上部（即圖3所示部位），導(dǎo)盲棍的下部）自然放到地面。中間固定桿5和球形萬向輪8支撐了導(dǎo)盲棍的全體重量，當(dāng)推動導(dǎo)盲棍前行時，五個圓形萬向輪1便可由路面的顛簸或者障礙物的阻擋，出現(xiàn)上下擺動或者停止前進(jìn)，這時萬向輪8帶動導(dǎo)桿3上下移動，盲人便可以通過手部的觸覺，感知路面的情況。

圖3

2 使用效果模擬分析

不同路面情況及其導(dǎo)桿高度對比如下圖：

圖中所示情況從上到下依次是：1.通過磚塊或上坡情況；2.遇到大型障礙物；3.通過溝壑或下坡。

圖4

由以上3種模擬情況可知，圖中的導(dǎo)桿與導(dǎo)盲棍頂部的間距d1>d2>d3，同時d2又等于導(dǎo)盲棍在平路上移動時的常態(tài)間距情況。分析這三種典型情況：在壓過凸起障礙物或者上坡時，萬向輪上翹，使導(dǎo)桿下移；在遇到不能翻越的障礙物時，萬向輪受阻，導(dǎo)桿位置保持不變，但使用者明顯感覺到導(dǎo)盲棍整體受阻力；在遇到坑陷或者下坡時，萬向輪下垂，使導(dǎo)桿上移。所以，使用者可以根據(jù)導(dǎo)桿的上下移動以及整體的受力情況，可以很準(zhǔn)確有效地推測出即將通過的相應(yīng)路面的實際情況。

3 結(jié)論

本導(dǎo)盲棍只需要盲人簡單地推著導(dǎo)盲棍行走，通過擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，將路面凹凸情況和障礙物分布實時反饋到盲人朋友手中，盲人朋友便可以推測出相應(yīng)的路面情況。本導(dǎo)盲棍的有益效果在于：其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，造價便宜，同時操作方便，能快速自動反饋路面信息等。能在盲人的出行途中發(fā)揮巨大輔助作用。

[1]諾頓.機(jī)械設(shè)計：機(jī)器和機(jī)構(gòu)綜合與分析[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[2]華大年，華志宏.連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用創(chuàng)新.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[3]陸鐘呂.平面連桿機(jī)構(gòu)分析與綜合[M].哈爾濱：哈爾濱船舶工程學(xué)院出版社，1992.

[4]張有忱.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011.

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A

1674-6708（2011）48-0037-02