中学生发明“爬楼轮椅” 不颠不打滑能自驾(图)

  我国老龄化日趋严重，老年人腿脚不便，上下楼成了一大障碍。“上下楼时老人很容易跌倒，造成没有办法挽回的后果。”未解决老人和残障人士“上楼累，下楼难”的问题，北京工业大学附属中学高一年级的王昱添设计了一款“自平衡爬楼轮椅”，用较低廉的价格解决了老年人的“爬楼”困境。这个设计在前不久举办的2017年北京青少年科学技术创新大赛上获得了一等奖。

  “姥姥、姥爷都已经80多岁了，家在山城重庆，本就地势起伏不平，又住在7层高的楼房内，平时上上下下、进进出出都很不方便。”王昱添很想为姥姥、姥爷生活品质的提高出一份力，看到地铁站的无障碍设施，他想到了以“爬楼轮椅”代步的方法。为此，他曾到网上商城查找爬楼轮椅，“价格太贵了，一把轮椅在5万元左右，这样的价格相信很多家庭都难以承受。”此外，市面上的“爬楼轮椅”不少都只有爬楼功能，缺乏减震和必要的安全措施，这不仅让老人在体验上不那么舒适，更有可能对安全造成威胁。“为此，我想设计出一款保证舒适安全、尽可能多的实现老人需求，并且价格低的多功能轮椅，让它变成老人和残障人士的另一双腿，”王昱添说。

  抱着这个想法，他参照坦克的运动原理，设计出了一款靠履带前行，并具有自平衡功能的“爬楼轮椅”。“借鉴了运动手环所采用的电子陀螺仪和加速度计，可以实时监测地面的夹角。这样一旦遇到倾斜或颠簸等情况造成的轮椅角度偏差，系统就会控制轮椅座位下方的两轴平衡系统来进行调整。如果轮椅前倾，就往后拉；如果轮椅后倾，就往前推，这样就保证了基本的平衡。”王昱添解释，受轮椅大小的限制，完全平衡只能在一定角度内保证，“楼梯坡度在30度以内，能够保证座位水平；如果超出范围，也能做到基本平衡，偏差不会超过15度，保证至少不让人摔下来。”据他介绍，目前市面上的爬楼轮椅的攀爬角度约在25度之内，而他设计的新型爬楼轮椅则适用于更多的场合。

  在实现了爬楼和自平衡的基本功能之后，王昱添开始为轮椅的舒适度和安全性考虑。“市面上的爬楼轮椅没有减震设计，‘硬邦邦’地运动，让人坐在上面很不舒服。”借鉴汽车或坦克的扭杆悬挂系统，王昱添设计了轮椅的减震器，对道路不平或坑洼带来的震动进行减震，确保出行的舒适度。

  “如果轮椅在爬楼时没电了，或者是打滑了，怎么办？太危险了。”想到这里，王昱添决定为轮椅增加应急支架、安全系统。“我写了一个自检的小程序，在轮椅自动运行的过程中，会不断对周围环境的安全情况做评估。”如果在爬楼的过程中打滑或没电了，安全系统会率先对两侧的履带进行锁定，“不论怎么打滑，履带锁定，轮椅就不动了。”然后在一秒钟之内，轮椅下方像飞机起落架一般的应急支架就会伸出，撑在楼梯或地面，对轮椅做固定和支撑。

  王昱添的爬楼轮椅已经改了四版，目前正在调试、改进第五代。如今，这款轮椅又有了许多让人意想不到的功能。比如座位平移功能， “现在不少公共场所都设有无障碍设施，比如残障人士专用的卫生间。但对于许多行动不便的人来说，使用公共设施还是有困难的。”为此，王昱添设计程序、改造结构，使座位能够脱离轮椅，将坐在上面的使用者平移到需要的位置，“比如，行动不便的老年人在使用公共卫生间时，一按按钮，连人带座就会移动到马桶上方。”

  虽然整个项目跨越了王昱添的初中和高中两个时期，现在升入高中的他学业渐忙，但他对自己的这一个项目，还是有很多“脑洞”合不上，正在着手对它的每个方面进行改善，添加更多的功能。

  首先就是基于目前轮椅已经具备的“GPS定位报警系统”演化而来的“无人驾驶系统”。王昱添介绍，目前轮椅已实现紧急报警功能，“当轮椅上的老人、病人遇到特殊情况，可以直接按下轮椅一侧的按钮，系统将把目前轮椅所在位置的坐标发送到手机端，家人、子女通过接收坐标信息和地图的坐标反查功能，就能及时赶到提供帮助。

  下一步，王昱添打算为轮椅增加“无人驾驶”的功能，“在楼梯间，像坐电梯一样，在轮椅上按下几层，直接就能‘爬’到几层。”虽然原理类似电梯，但既不用对楼梯做改造，也不用大规模铺设轨道，既省时又省力，还能节省建设开支。

  此外，他还希望基于物联网的技术，实现轮椅状态和位置在手机端的实时展示，“家人能够最终靠手机实时查看老人、病人的情况。”

  王昱添希望自己的发明能够大规模推广，让它纳入社区养老的范畴，成为公用设施，来服务更多的老年人和残障人士。