3. Koncepcja wózka aktywnego
3.2. Porównanie wózka aktywnego z wózkiem uniwersalnym
elektrycznym
Wózki inwalidzkie są stale ulepszane. Obecnie stanowią one obszerną i zróżnicowaną grupę produktów. Rodzina klasycznych wózków uniwersal-nych z napędem ręcznym jest przeznaczona głównie dla osób czasowo uza-leżnionych od wózka (rys. 8). Są one wyposażone w uchwyty do pchania przez osobę pomagającą, siedzisko jest szerokie (uniwersalne), a oparcie
Duże przednie k´ołka
Wystający podn´ożek Rama składana (krzyżakowa)
Wysokie osłony
boczne (boczki) Uchwyt do pchania
Wysokie oparcie Rozkład nacisk´ow na podłoże około 40% prz´od i około 60% tył
Rys. 8.Klasyczny w´ozek uniwersalny
32
i osłony boczne są wysokie, by zapewnić wygodę siedzenia. W ramie znaj-duje się mechanizm krzyżakowy umożliwiający jej łatwe złożenie, ale jedno-cześnie podnoszący jej masę i obniżający sztywność. Wózek ma stosunkowo duże opory toczenia i manewrowania.
Wózki z napędem elektrycznym wykorzystywane są przede wszystkim przez osoby o mocno ograniczonej sprawności ruchowej kończyn górnych.
Jest to obecnie najbardziej zaawansowana technicznie i jednocześnie naj-bardziej urozmaicona grupa wózków. Niektóre typy służą do poruszania się w trudnym terenie, na przykład na plaży. Pewna ich część jest wyposażona w dodatkowe udogodnienia oświetlenie, systemy do pionizacji lub podno-szone siedzisko. Wózki z napędem elektrycznym mogą być wykonane jako hybrydowe, tzn. możliwe do napędzania przez silnik lub samego użytkow-nika. Stosuje się w nich na przykład dołączany napęd elektryczny lub silniki tarczowe wbudowane w koła wspomagające napęd ręczny. W zależności od potrzeb można wypiąć koła napędzane i zamontować zwykłe, uzyskując w ten sposób wózek z napędem ręcznym.
Następuje szybki rozwój wózków napędzanych, wciąż konstruuje się nowe systemy zasilania i napędu oraz sterowania. Nierzadko wózki są wy-posażone w mikronapędy sterujące geometrią siedziska i zwiększające strefę zasięgu rąk.
Znany amerykański wynalazca, Dean Kamen18 skonstruował wózek z napędem elektrycznym wyposażony w 6 kół (4 tylnie napędzane ustawione w mechanizm dwójkowy), układ żyroskopów i komputer pokładowy19; wszystko po to, aby automatycznie utrzymać pionową pozycję podczas pokonywania różnego rodzaju przeszkód architektonicznych, w tym nawet schodów.
Podstawowym założeniem konstrukcyjnym wózka aktywnego jest umoż-liwienie osobie niepełnosprawnej maksymalnej sprawności nie tylko w jeź-dzie na wprost po równej powierzchni (wózek z napędem elektrycznym – rys. 9), lecz także podczas manewrowania w ciasnych pomieszczeniach, na przykład w łazience, oraz podczas samodzielnego pokonywania przeszkód urbanistycznych, terenowych i architektonicznych. Inną równie ważną wła-ściwością jest możliwie największa niezawodność i uniezależnienie od ze-wnętrznych źródeł napędu. Dzięki tym cechom wózek aktywny umożliwia optymalnie samodzielne życie jego użytkownikowi (rys. 10).
18Dean Kamen jest posiadaczem około stu patent´ow. Do jego najważniejszych wyna-lazk´ow należy m.in. pierwszy na ´swiecie przeno´sny aparat do dializy oraz jednoosobowy skuter wyposażony w dwa r´ownolegle zamocowane koła stabilizowane układem żyrosko-powym (Ginger).
19Na przykład w´ozek iBOT 3000 konstrukcji Kamena (www.dekaresearch.com).
Koła samonastawne o większej ´srednicy Nisko umieszczony
´srodek ciężko´sci (znaczna masa układu napędowego) Koła napędowe o mniejszej ´srednicy niż w w´ozkach z napędem ręcznym Wygodne siedzisko (wysokie oparcie)
Joystick do kierowania w´ozkiem
Rys. 9.W´ozek z napędem elektrycznym
Sztywna nieskładana rama
Niskie osłony
boczne Niskie oparcie
Rozkład nacisk´ow na podłoże 10-15% prz´od 85-90% tył
Rys. 10.W´ozek aktywny
34
Tabela2 Por´ownanierodzinw´ozk´owinwalidzkich:aktywnych,ortopedycznychiznapędemelektrycznym W´ozekaktywnyW´ozekuniwersalnyW´ozekznapędemelektrycznym 123 Przeznaczenie: •dlaos´obzutrwalonądysfunkcjąna- rząduruchu(urazrdzeniakręgowego, amputacjeko´nczyndolnych)wcelu prowadzeniamaksymalniesamodziel- negożycia
Przeznaczenie: •wewczesnymokresierehabilitacjidla os´obpourazierdzeniakręgowego •dlaos´obstarszych •dlaos´objednorękich(luboniespraw- nejjednejręce) •wprzypadkachkr´otkotrwałegokorzy- stania(np.konieczno´s´cczasowego usztywnieniako´nczynydolnej) •dotransportuchorychwewnątrzszpi- tala
Przeznaczenie: •dlaos´obzcałkowicieniesprawnymi ko´nczynamig´ornymi •dlaos´obzzaburzonąkoordynacjąru- chową •dlaos´obstarszych •dlaos´objednorękich(luboniespraw- nejjednejręce) Uniezależnienieużytkownikaodpomocy osobydrugiejwprzemieszczaniusię dziękikonstrukcjiodużejsprawno´sci energetycznej
Dużystopie´nuzależnieniaużytkownika odpomocyosobydrugiejwprzemiesz- czaniusię
Uniezależnienieużytkownikaodpo- mocyosobydrugiejwprzemieszczaniu sięprzezzapewnieniemechanicznego ´zr´odłanapędu Bardzodużyzasięg,poruszaniesięwe- wnątrzpomieszcze´nipozanimi,poko- nywanieprzeszk´odurbanistycznych
Niewielkizasięg,ograniczonydoprze- strzeniwewnątrzpomieszcze´nBardzodużyzasięgograniczonypojem- no´sciąbaterii Optymalnezintegrowaniezotoczeniem, zapewnieniemożliwo´scikorzystania zmebli(np.stoł´ow,biurek)zuwagina niewielkiegabarytyw´ozka Małystopie´nzintegrowaniazotocze- niem,utrudnionydojazddostoł´ow iblat´owkuchennych,(wystającypod- n´ożek,podłokietniki,dużaszeroko´s´c) Brakzintegrowaniazotoczeniem, utrudnionemanewrowanie
Tabela2–cd. 123 Balansowanieciałempodczasjazdyima- newrowania(np.podczashamowania przyzje´zdziezpochyło´sci,przypodno- szeniuprzedmiot´owzpodłożaorazsię- ganiunawyższep´ołki)zapewnioneprzez konstrukcjęw´ozka
Niemalstatycznapozycjaciałapodczas samodzielnejjazdy(statyczna podczaspopychaniaprzezopiekuna)
Statycznapozycjaciałapodczasjazdy Około85-90%ciężaruw´ozkazużyt- kownikiemprzypadanakołatylne, wzwiązkuztymistniejemożliwo´s´cjazdy nadw´ochtylnychkołach,cojestnie- zbędneprzypokonywaniuprzeszk´odte- renowych(np.krawężnik´ow)
Zuwaginapołożenie´srodkaciężko- ´sciczłowiek-w´ozeksiłyoddziaływa´nk´oł napodłożewynosząodpowiednio:40% kołaprzednie,60%kołatylne.Zapew- niatodużąstabilno´s´corazzapobiega przewr´oceniusięw´ozkazużytkownikiem
´ Srodekciężko´sciznacznieobniżony,co jestspowodowanedużąmasąakumula- tor´owisilnik´ownapędzających;wefek- ciew´ozekmadużąmasęcałkowitą,ale idużąstabilno´s´c Zredukowanieelement´owdodatkowych doniezbędnegominimum,minimalizacja szeroko´sciidługo´scicałkowitej
Dużoelement´owdodatkowych:podło- kietniki,rączkidopopychaniaw´ozka przezopiekuna,tylnepodp´orkiunie- możliwiająceprzewr´oceniesięw´ozkado tyłu,podp´orkipodpięty,wysokieopar- cieitp.
Dużoelement´owdodatkowych:podło- kietniki,wysokieoparcie,np.zpod- p´orkąpodgłowę,podp´orkipodpięty, o´swietlenie Kilkana´scietypowymiar´owwtyposze- regu(szeroko´s´csiedziska,wysoko´s´copar- cia).Dopasowaniedowymiar´owużyt- kownika
Kilkatypowymiar´owwtyposzereguKilkatypowymiar´owwtyposzeregu
36
Tabela3 Zaletyiwadyw´ozkaaktywnego,uniwersalnegoiw´ozkaznapędemelektrycznym Typw´ozkaZaletyWady 123 Aktywnyniewielkiegabarytynieskładanarama lżejszymniejszastabilno´s´c sztywniejszytwardszy–mniejszetłumienie mniejszeoporytoczeniadrga´npowstającychpodczas mniejszaliczbaczę´sci–mniejszaawaryjno´s´cjazdy łatwo´s´cmanewrowania dopasowanydowymiar´owużytkownika atrakcyjniejszywygląd Uniwersalnywygodnywiększeoporytoczenia składanaramaograniczonamobilno´s´c stabilnyutrudnionydostępdomebli tłumidrganiacięższy dużewymiarygabarytowe Znapędemmożnapokonywa´cdługiepochyło´scibezwysiłkuniemożliwybliskidojazddo elektrycznymmożnapokonywa´cdługiedystansebezzmęczeniastoł´owiinnychmebli wygodnywięcejczę´sci–większaawaryjno´s´c stabilnykonieczno´s´cobsługi,zasilania uwalniaręceodkonieczno´scinapędzaniaw´ozka,coułatwiaprze-ikonserwacji wożeniekłopotliwychprzedmiot´ow(np.szklankizherbatą)ograniczonyzasięg najnowszew´ozkiwyposażonewukładdw´ochżyroskop´owrozmaiteutrudnieniaspowo- ikomputerpokładowypotrafią:dowanedużąmasącałegow´ozka •pozostawa´cnadw´ochkołachwstabilnymstanier´ownowagi(np.utrudnioneprzewożenie, iporusza´csiębezpieczniewtejpozycji,pozwalającnakomunikacjęprzenoszenieitp.) twarząwtwarzzinnąosobąstojącąhałaspodczasjazdy •porusza´csiępodowolnychnormalnychschodachwg´oręiwd´ołutrudnionemanewrowanie, •bezproblem´owpodr´ożowa´cponier´ownejpowierzchni(np.poplaży)np.pomiędzymeblami
Jedną z najważniejszych cech wózka aktywnego jest możliwość jazdy w balansie (na dwóch tylnych kołach) podczas zjazdów ze stromych pochy-łości oraz podjazdów pod krawężniki20. Poderwanie przednich kół dzięki odchyleniu tułowia do tyłu i jednoczesnym pchnięciu obręczy napędowych do przodu umożliwia niskie oparcie, prawidłowe wyważenie układu wózek – użytkownik oraz niewielka masa całkowita wózka. Następną cechą odróż-niającą są niewielkie gabaryty pozwalające na precyzyjne manewrowanie wewnątrz pomieszczeń.
W tabeli 2 przeanalizowano przeznaczenie, właściwości i cechy kon-strukcyjne rozpatrywanych trzech grup wózków: aktywnych, ortopedycz-nych i z napędem elektrycznym.
Zestawienie cech wózków: aktywnego, klasycznego uniwersalnego (or-topedycznego) oraz wózka z napędem elektrycznym zostało zilustrowane w tabeli 3.
20Możliwo´s´c jazdy w balansie na dw´och tylnych kołach jest najważniejszą cechą odr´ożniającą w´ozki aktywne od innych w´ozk´ow z napędem ręcznym. W niekt´orych pro-totypowych konstrukcjach w´ozk´ow z napędem elektrycznym projektanci wykorzystują możliwo´sci pokonywania przeszk´od wynikające z jazdy na dw´och kołach (automatyczne utrzymanie r´ownowagi za pomocą mikroprocesora i żyroskopu).