Zespół:

mgr inż. Bartosz Wieczorek, doktorant Wydziału Maszyn Roboczych i Transportu, Politechnika Poznańska
dr inż. Marek Zabłocki, Politechnika Poznańska, Instytut Silników Spalinowych i Transportu, Zakład Inżynierii Wirtualnej

Istota wynalazku

Napęd dźwigniowy służy do wspomagania osoby z niepełnosprawnością motoryczną podczas jazdy na ręcznym wózku inwalidzkim. Redukowane są obroty koła napędowego wózka inwalidzkiego względem obrotów doprowadzanych przez dźwignię napędową poruszaną za pomocą kończyn górnych użytkownika. W napędzie wykorzystano przekładnię redukcyjną zębatą (nawrotnicę planetarną zabudowaną w piaście koła wózka) oraz dźwignię napędową o odpowiednio dobranej długości zakończoną uchwytem wraz z korpusem i klamka hamulca. Poprzez redukcję obrotów koła wózka uzyskano multiplikację momentu napędowego koła względem momentu napędowego dźwigni. Skutkiem jest zwiększenie przełożenia napędu przekładni (w celu uzyskania mniejszego obciążenia kończyn górnych użytkownika) w stosunku do rozwiązań napędów stosowanych w standardowych ręcznych i aktywnych wózkach inwalidzkich.

Podczas napędu występuje również korzystną zmianą trajektorii ruchu kończyn górnych w porównaniu do ciągowego napędu wózków uniwersalnych lub aktywnych. Lepsze jest również wykorzystanie siły mięśni człowieka w porównaniu z tradycyjnym napędem oraz przyspieszanie wózka.

Istotną cechą urządzenia jest to, że pozwala ono na napędzanie wózka inwalidzkiego w dwóch kierunkach (do przodu lub do tyłu) podczas gdy użytkownik doprowadza moment obrotowy tylko poprzez odpychania dźwigni od siebie, co jest niezbędne aby zachować stateczność tułowia użytkownika również podczas jazdy do tyłu (np. osoby z uszkodzeniami rdzenia kręgowego mają niestabilny tułów – przyłożenie większej siły podczas poruszania się na typowym wózku inwalidzkim do tyłu bez przystawki nie jest możliwe, skutkuje utratą stabilnej pozycji wyprostowanej tułowia). Piasta wyposażona została w otwory i śruby umożliwiające montaż typowego rowerowego systemu hamowania składającego się z tarczy hamulcowej i zacisku, bez konieczności używania dodatkowych adapterów tarczy hamulcowej.
Mechanizm cechuje się dużą sprawnością dzięki wykorzystaniu we wszystkich połączeniach obrotowych łożysk tocznych oraz zwartą i kompaktową budową, która nie zwiększa wymiarów gabarytowych wózka (zwłaszcza szerokości), co znacząco poprawia jego wszechstronność użytkowania (np. radykalna zmiana szerokości wózka może uniemożliwić przejazd przez wąskie otwory drzwiowe wewnątrz budynków).

Przewidziano również możliwość prostego montażu/demontażu modułu (bez użycia specjalistycznych narzędzi) co zapewnia możliwość transportu w samochodzie oraz alternatywnego użytkowania typowych kół lub przystawki.

Wynalazek ten wykorzystywany może być w każdym rodzaju wózka inwalidzkiego wyposażonego w duże koła napędowe, niezależnie od tego czy znajdują się one z przodu, czy też z tyłu.

Korzyści z zastosowania wynalazku

Przedstawione rozwiązanie zwiększa funkcjonalność wózka inwalidzkiego poprzez zwiększenie momentu napędowego koła wózka redukuje wysiłek fizyczny i obciążenie układu mięśniowo-szkieletowego człowieka. Wykorzystanie nawrotnicy daje możliwość przesterowania napędu na bieg wsteczny. Za pomocą tego biegu użytkownik może napędzać wózek inwalidzki do tyłu ze znaczną wartością momentu napędowego bez obaw przed utratą stateczności tułowia objawiającą się jego pochylaniem do przodu. Przedstawione urządzenie pozwala zmodyfikować klasyczny wózek inwalidzki w wózek przeznaczony do jazdy w trudnych warunkach terenowych. Dzięki temu osoba niepełnosprawna może bez problemów realizować program rehabilitacji na świeżym powietrzu w takich miejscach jak parki i lasy. Dźwigniowy mechanizm napędowy stanowi podzespół wózka inwalidzkiego, który może być stosowany w zależności od potrzeby użytkownika alternatywnie do typowych kół wózka inwalidzkiego.

Potencjał komercjalizacyjny

Z punktu widzenia wymagań technologicznych poza typowymi elementami w przystawce wykorzystywane są przekładnie zębate o małym module, których wykonanie wymaga specjalizowanych środków produkcji. Jednak koła zębate wykorzystywane w przekładni zaprojektowane zostały technologicznie, tak więc czas i ilość kroków w procesie technologicznym potrzebnych do ich wykonania jest w znacznym stopniu zredukowany.

Możliwości sprzedaży wynalazku wynikają z liczebności grupy osób niepełnosprawnych poruszających się na wózkach. Według danych GUS w Polsce, w kraju o populacji 37,7 mln osób, jest 5,3 mln osób niepełnosprawnych (15,9%) w tym z wózków inwalidzkich korzysta ok. 5200 dzieci do 15 roku życia (0,2% subpopulacji dzieci) oraz ok. 560 000 osób dorosłych (1,7% subpopulacji dorosłych) (GUS 2011), co stanowi odpowiednio: 0,565 mln. użytkowników oraz ok. 1,5% całej populacji. Globalny rynek wózków inwalidzkich w 2010 roku charakteryzują liczby: 4,2 mln szt. wyprodukowanych wózków o wartości detalicznej 3,2 mld USD (wg innych danych 3,5 mln szt. o wartości 3 mld USD), z czego wózki z napędem ręcznym to 2 mln szt. o wartości 1,5 mld USD.