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作者:洪永杰(2002-09-14);推薦:徐業良(2002-09-14)

多功能座椅式倒立機“Ideal Chair”位置變換機構設計概念

1. 設計需求

本計劃的目的是設計一台座椅式倒立機-Ideal Chair,外觀如休閒座椅,但需達成可調整至零重力位置以及倒立位置。圖1是委託者提供之設計需求與初步設計構想,整理如下:

(1)   外觀與一般休閒座椅相似,尺寸初步規劃與一般市售品的大小相當。座椅內部以鋁管作為主體架構,以軟性材質(如泡棉)作為內部填充物,外部則以皮質材料為考量。

(2)   座椅下方設置一可調整式活動桿,方便使用者依其身高來做適當的調整。

1. 座椅式倒立機

(3)   迴轉用樞軸與溝槽的功能在於提供座椅正常位置與零重力位置狀態的切換,調整程序如圖2所示。

2. 座椅角度切換示意圖

(4)   使用者可以調整圖1中的接點a與接點b之固定角度,將座椅轉換成為倒立機時,程序如圖3所示。其中腳踝固定器平時收藏於座椅的背面,待欲使用倒立機的功能時,再將其轉至正面即可。

3. 變換座椅成倒立機

在此需求下,本設計座椅式倒立機可分為以下三個子系統:

(1)       座椅子系統:本子系統除一般乘坐及腳踝固定功能外,背靠、椅墊、膝墊間各接點必須有足夠調整彈性,可調整至“Zero Gravity Position”所需角度,以及倒立位置所需角度(180度)。

4為醫學上“Zero Gravity Position”1~4】的各部位角度。圖中綠點位置代表使用者的頭顱倚靠在頭靠墊時的頭部重心位置,3個紅點由左至右依序代表使用者的肩膀、髖關節與膝關節的位置。

4. “Zero Gravity Position”的各部位角度

(2)       位置變換子系統:主要功能為調整座椅整體角度,以達成零重力位置以及倒立位置。

(3)       支架結構子系統:功能為固定、結合前二項子系統,支撐整體重量,並提供扶手、控制面版等周邊功能。

在此三項子系統中,角度調整子系統為關鍵子系統,此子系統之設計概念要先確立,其他兩子系統之設計才能配合發展,因此本文首先討論角度調整子系統之設計概念。

2. 位置變換機構設計概念

本座椅式倒立機的核心目標即是設計一可於正常位置、零重力位置與倒立位置間做角度切換調整的機構。市售的零重力座椅多利用輔助動力(馬達配合伸縮桿)的方式提供使用者依其需求來調整角度,本設計座椅子系統之各接點調整,可能也將採用同樣方式。而市售倒立機由站立位置轉換成倒立位置,是靠一“擺動”動作達成,因此本設計中位置變換子系統嘗試利用同樣的擺動動作,達成不同坐姿變換的目的。

5為座椅於正常位置時的外觀立體示意圖,其中座椅角度變換是靠2個接點與一旋擺機構達成。旋擺機構係由一擺板與一固定單元所組成,如圖6所示。擺板的下端與座椅的側邊固定於一體,並在上端與近中間處開設有一軸孔與一弧形導引槽,軸孔套裝於一裝設在扶手部之支體,使整體擺板能以支體為軸做擺動。固定單元上設有一撥控固定器與彈簧,組裝時撥控固定器與彈簧結合後先穿過腳架上之槽孔後,續穿過並卡於擺板之弧形導引槽的卡槽內,藉以限制擺板之擺動弧度,並能藉由撥控固定器與彈簧的預壓力使其固定於弧形導引槽的卡槽內定位。圖7為座椅調整至零重力位置時之狀態,藉由將撥控固定器往上撥使得固定於弧形導引槽內的插銷暫時脫離卡槽,座椅即可順著弧形導引槽擺動至零重力角度。

5. 座椅於正常位置

6. 旋擺機構示意圖

7. 座椅於零重力位置

當座椅欲轉換成倒立機使用時,僅需讓座椅繼續擺動至倒立前的位置(如圖8),同時接點a與接點b處分別裝設有電動輔助轉換座椅角度的裝置,利用電控的方式即可將座椅調整成倒立板的姿勢,如圖9所示。整體座椅式倒立機的外觀如圖10

8. 座椅於倒立前位置

9. 座椅於倒立位置

10. 座椅式倒立機整體圖

參考資料

1.          The Beneform Reclinerhttp://www.beneform.com/zerograv.htm

2.          Interactive Health http://www.interhealth.com/consumer/zerogravity/savoy

3.          Concepts Products Inc.http://www.conceptspromotions.com/lounger.htm

4.          Zero Gravity Chair Superstorehttp://www.zerogravitychair.com/