Đặt vấn đề và đối tƣợng nghiên cứu: Đối với những ngƣời tàn tật và già yếu, họ không thể tự đi lại đƣợc mà cần sự trợ giúp của xe lăn. Việc di chuyển xe lăn trên nền bằng thì dễ dàng hơn nhiều so với di chuyển lên hoặc xuống cầu thang, đối với họ việc tự di chuyển lên hoặc xuống cầu thang là không thể cho nên thƣờng khi họ muốn di chuyển lên hay xuống cầu thang đều cần phải từ 2 -4 ngƣời giúp đỡ tùy thuộc vào trọng lƣợng của ngƣời tàn tật cộng với xe và sức lực của ngƣời hỗ trợ. Từ sự khó khăn vất vả trên em thấy nhu cầu cấp thiết phải có một cơ cấu hỗ trợ xe lăn di chuyển trên cầu thang là rất lớn. Các thiết bị này trên thế giới hiện nay cũng đuợc sử dụng rất nhiều, nhƣng ở nƣớc ta vẫn chƣa đƣợc sử dụng phổ biến do giá thành còn quá cao.
Do đó việc thiết kế cơ cấu hỗ trợ xe lăn vƣợt cầu thang phù hợp với điều kiện thực tế tại mƣớc ta là một nhiệm vụ rất quan trọng. Với mong muốn góp phần giúp đỡ cho những ngƣời khuyết tật và già yếu có đƣợc thiết bị hỗ trợ tốt nhất để giúp di chuyễn dễ dàng trên những bậc thang mà trƣớc đây đối với họ là những việc rất khó khăn,chính vì vậy em đã nhận đề tài : “ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CƠ CẤU HỖ TRỢ XE LĂN VƢỢT ĐI THANG “ do thầy PGS.TS Nguyễn Ngọc Phƣơng hƣớng dẫn. Phƣơng pháp nghiên cứu: Hiện nay trên thế giới các thiết bị này cũng đã đƣợc sản xuất và chế tạo và cũng có nhiều chủng loại khác nhau, từ loại có tính tự động hoá cao đến những loại cần sự trợ giúp của ngƣời, những thiết bị này nếu đƣợc nhập về và bán ở nƣớc ta thì chắc chắn sẽ ít đƣợc sử dụng, do bởi giá thành còn quá cao so với thu nhập trung bình hiện nay ở nƣớc ta chính vì vậy mà những sản phẩm này gần nhƣ chƣa có mặt nhiều tại Việt Nam. Tuy nhiên ở Việt Nam cũng đã có ngƣời chế tạo xe lăn leo cầu thang những vẫn còn nhiều nhƣợc điểm cần khắc phục nhƣ kích thƣớc còn lớn, nặng và việc thăng bằng khi di chuyển trên cầu thang còn chƣa khắc phục đƣợc.
Lý do em chọn thiết kế cơ cấu tách rời bởi vì hai nguyên nhân chính đó là: đây là một GVHD: PGS TS. NGUYỄN NGỌC PHƢƠNG HVTH: NGUYỄN ĐỨC THẮNG 1 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CƠ CẤU HỖ TRỢ XE LĂN ĐI CẦU THANG cơ cấu chuyên dùng chỉ dùng để hỗ trợ leo cầu thang, chính vì vậy nếu tích hợp cố định vào xe sẽ làm mất đi tính linh hoạt của xe lăn và nguyên nhân thứ 2 đó là giá thành, việc thiết kế chế tạo cơ cấu này sẽ có giá thành thấp hơn nhiều so với cơ cấu có tính tự động hoá cao đƣợc tích hợp trong xe chính vì vậy mà việc thiết kế một cơ cấu để phù hợp với điều kiện thực tế ở Việt Nam sẽ dễ dàng hơn. Cơ cấu hỗ trợ xe lăn vƣợt cầu thang là một cơ cấu tách rời so với xe lăn, và khi sử dụng chỉ cần một ngƣời trợ giúp. Mỗi khi ngƣời sử dụng muốn di chuyển lên hoặc xuống cầu thang thì chỉ cần gắn cơ cầu này vào phía sau xe lăn.
Ngƣời ngồi cùng với xe lăn sẽ đƣợc nâng lên và di chuyển qua từng bậc thang cho tới khi vƣợt qua hết các bậc thang. Đây là một cơ cấu có rất nhiều ƣu điểm dễ sử dụng và gần nhƣ phù hợp với mọi loại cầu thang. Trong luận văn này em tập trung đi vào nghiên cứu tính toán thiết kế cơ cấu và sau đó sẽ đi vào chế tạo thử nghiệm để thấy đƣợc kết cấu thực của cơ cấu cũng nhƣ khả năng hoạt động của nó so với thiết kế ban đầu GVHD: PGS TS. NGUYỄN NGỌC PHƢƠNG HVTH: NGUYỄN ĐỨC THẮNG 2 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CƠ CẤU HỖ TRỢ XE LĂN ĐI CẦU THANG Chƣơng 2.
Tổng quan về ngƣời khuyết tật và những khó khăn trong cuộc sống - Theo số liệu thống kê của Liên hợp quốc, trên toàn thế giới có khoảng gần 10% dân số trên thế giới là ngƣời khuyết tật, còn đối với Việt Nam theo các báo cáo kết quả điều tra của Bộ Lao động Thƣơng binh và Xã hội; Bộ Y tế, các số liệu báo cáo của mạng lƣới chỉnh hình phục hồi chức năng; ý kiến của cộng đồng; các tài liệu nghiên cứu, khảo sát của một số tổ chức Quốc tế đã tiến hành tại Việt Nam, thực trạng về ngƣời tàn tật đƣợc phản ánh theo số liệu dƣới đây: [Nguồn: http://nccd.php/infomation/so-lieu-thong-ke] Các dạng tật: Dạng tật Vận động Thị giác Thính giác Ngôn ngữ Trí tuệ Thần kinh Tỉ lệ % 35,46 15,70 9,21 7,92 9,11 13,93 Nguyên nhân của các dạng tật: Thứ tự Nguyên nhân Tỉ lệ % so với ngƣời tàn tật Tỉ lệ % Nam % Nữ % 1 Bẩm sinh 34,15 30,44 40,61 2 Bệnh tật 35,75 29,75 46,11 3 Tai nạn lao động 1,98 2,36 1,32 4 Tai nạn giao thong 5,52 6,75 3,38 5 Tai nạn chiến tranh 19,07 27,07 5,14 6 Nguyên nhân khác 3,55 3,63 3,44 100 100 100 - Các bảng trên đây cho thấy ngƣời tàn tật về cơ quan vận động chiếm tỉ lệ cao nhất là 35,46%. Cuộc sống của họ về mọi mặt gặp vô vàn khó khăn trong đi lại cũng nhƣ hoà nhập với xã hội, chỉ khi nào giải quyết đƣợc vấn đề này thì ngƣời tàn tật mới thực sự hoà nhập đƣợc với cộng đồng cũng nhƣ xã hội. Để những ngƣời GVHD: PGS TS. NGUYỄN NGỌC PHƢƠNG HVTH: NGUYỄN ĐỨC THẮNG 3 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CƠ CẤU HỖ TRỢ XE LĂN ĐI CẦU THANG không may mắn này hoà nhập với cộng đồng thì nhiệm vụ của cộng đồng xã hội phải tạo các điều kiện thuận lợi nhất để họ cảm thấy cuộc sống này có nhiều ý nghĩa hơn, không còn tự ti mặc cảm về bản thân mình.
Từ chính những khó khăn thách thức này xe lăn dành cho ngƣời tàn tật đã đƣợc phát minh từ rất lâu và vẫn đang liên tục đƣợc nghiên cứu cải tiến nhằm tạo điều kiện thuật lợi nhất cho ngƣời sử dụng. Lịch sử phát triển của xe lăn: - Dựa vào các tài liệu gần đây thì xe lăn đƣợc phát minh từ năm 1959, vào năm này ngƣời đã sáng tạo và phát minh ra chiếc xe lăn là vua Philip II (1527 - 1598) của Tây Ban Nha. - Chiếc xe lăn đẩy tay của vua Philip II đƣợc sử dụng cho đến năm 1655 khi Stephen Farfler, một ngƣời bại liệt làm nghề sửa đồng hồ đã kiến tạo ra xe lăn với chiếc ghế ba chân bình thƣờng. Bằng cách kết nối chiếc ghế vào một khung đặt trên ba bánh xe Stephen đã có thể tự mình dùng tay để đẩy mình tới phía trƣớc một cách nhẹ nhàng và dễ dàng.
- Giai đoạn phát triển kế tiếp của chiếc xe lăn là vào năm 1783 bởi John Dawson. Dawson đã nghĩ ra một chiếc xe và đặt tên là “chiếc ghế tắm Dawson”, cũng với kết cấu ba bánh nhƣng ông đã thêm vào tay lái đƣợc kết hợp với tay cầm, đây là một phát kiến lớn thời bấy giờ. Sau đó phát minh của ông đƣợc nhân bản và cải tiến rộng hơn nhƣ thêm vào mui che hoặc gắn kính phía trƣớc. - Mãi cho đến thế kỷ thứ 18, xe lăn mới đƣợc phát triển hơn và tiện nghi hơn.
Kết quả là một chiếc xe với bánh sau thật lớn giúp ngƣời ngồi có thể tự mình di chuyển. - Những năm đầu thế kỷ 19, xe lăn đƣợc cải tiến rất nhiều về hình dáng cũng nhƣ kỹ thuật khi ngƣời ta lắp vào những nan hoa ở bánh xe, nơi để tay, tựa đầu và nơi gác chân. Ngoài ra còn có những loại xe đƣợc cải tiến khi bện những thân cây mềm trên các khung kimloại. - Đến năm 1916, các kỹ sƣ ngƣời Anh đã chế tạo ra chiếc xe lăn động cơ đầu tiên, dù xe đã đƣợc cơ giới hoá nhƣng ngƣời sử dụng vẫn dùng xe lăn đẩy tay vì giá thành xe lăn đẩy tay rẻ hơn.
Ngoài ra xe lăn này còn có nhƣợc điểm là quá cồng kềnh và khó xếp lại để mang theo khi di chuyển bằng xe ô tô. GVHD: PGS TS. NGUYỄN NGỌC PHƢƠNG HVTH: NGUYỄN ĐỨC THẮNG 4 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CƠ CẤU HỖ TRỢ XE LĂN ĐI CẦU THANG Hình 2.1: Xe lăn tay cải tiến dùng bộ truyền cơ - Năm 1932, tại Los Angeles, một kỹ sƣ tên Harry Jennings đã thiết kế và chế tạo một chiếc xe lăn có thể gấp lại cho bạn anh ta là Hebert Everest. Sau đó cả hai đã thấy đƣợc sự tiện dụng cũng nhƣ lợi ích cũng nhƣ khả năng phát triển của xe dạng này nên đã đăng ký và thành lập công ty sản xuất xe lăn.
Và dạng xe này vẫn đang đƣợc sử dụng rộng rãi đến ngày nay.2: Xe lăn tay và xe lăn đẩy dạng căn bản có thể xếp lại Hình 2.3: Xe lăn chạy điện thời đầu GVHD: PGS TS. NGUYỄN NGỌC PHƢƠNG HVTH: NGUYỄN ĐỨC THẮNG 5 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CƠ CẤU HỖ TRỢ XE LĂN ĐI CẦU THANG Hình 2.4: Xe lăn chạy điện cải tiến Hình 2.5: Xe lăn cải tiến - Ngoài các nhu cầu về đi lại làm việc, ngƣời tàn tật vẫn muốn đƣợc tham gia hoạt động thể thao nhƣ ngƣời bình thƣờng, từ nhu cầu đó xe lăn đƣợc sản xuất riêng cho ngƣời tàn tật để dùng cho thể thao: Hình 2.6: Xe lăn tay thể thao GVHD: PGS TS. NGUYỄN NGỌC PHƢƠNG HVTH: NGUYỄN ĐỨC THẮNG 6 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CƠ CẤU HỖ TRỢ XE LĂN ĐI CẦU THANG 2. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nƣớc và trên thế giới 2.
Tình hình nghiên cứu trên thế giới: - Hiện nay trên thế giới đã có nhiều sáng chế đối với cơ cấu hỗ trợ xe lăn vƣợt cầu thang cho ngƣời tàn tật, các cơ cấu này có thể đƣợc tích hợp cố định vào trong xe lăn hoặc là một cơ cấu tách rời. Về cơ bản các cơ cấu này có thể chia làm ba loại là : Loại dùng bánh di chuyển trên cầu thang, loại dùng đai để di chuyển trên cầu thang và loại dùng thanh để di chuyển trên cầu thang 2. Loại cơ cấu hỗ trợ có tính tự động hoá cao : - Đây là một cơ cấu đƣợc tích hợp cố định vào xe lăn, tính tự động hóa cao thể hiện ở việc ngƣời sử dụng chỉ cần sử dụng cần điều khiển và các nút bấm để điều khiển xe di chuyển tới, lui trên đƣờng bằng hoặc lên xuống cầu thang.7: Xe đa năng iBOT 4000 GVHD: PGS TS. NGUYỄN NGỌC PHƢƠNG HVTH: NGUYỄN ĐỨC THẮNG 7 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CƠ CẤU HỖ TRỢ XE LĂN ĐI CẦU THANG Hình 2.