多功能护理床的总体设计方案

发表时间:2019-12-02 09:01

针对前期的调研结果,归纳出本设计可实现的创新之处,并以此为依据进行多功能护理床的结构分析与设计,主要包括机械结构设计和控制系统设计两个方面,比如,多功能护理床的总体布局、各功能模块的机构形式,以及选取合适的驱动和控制方式等等。

1、机械结构设计从机械结构上说,多功能护理床可分为主体和附件两大部分,主体包括侧翻、起背,以及臀部活门等功能模块,附件包括床垫、护栏、输液架和餐桌等辅助设施,其中主体是护理床的核心部分,也是设计的关键所在,下面就以侧翻、起背两大主体功能为例说明创新设计的构思。

2、翻身功能的实现床板纵向可设计成三板联动机构,由A、B、C三块组成,如图1所示,板与板之间分别用铰链1和2联接,床板B下部装有翻身拉杆D,D的两端有铰链,其中的一端铰链穿在固定于机架上的铰链孔中,另一端与床板铰链2连在一起,这样,A、B两板可以绕铰链2旋转0°~180°,考虑到实际应用的需要,A、B两板一起翻转时取105°,即可使人体侧卧在C板上,实现侧睡,同理B、C两板也可一起翻转105°,实现另一侧睡,E为机械手,机械手的转动可由电动推杆的伸出与收缩实现。

3、起背功能的实现为了满足人体对躺姿的不同需求,床面纵向设计成五部分,四节点,人体在床上可以屈伸成任意姿势,颈、腰、膝、脚四大关节可以自由摆布。按照人体动作规律来进行设计,起背时先抬头后起背,当电动推杆4伸出时,抬枕梁上抬,使头板2上抬至需要的角度,然后直接接触背板1,使背板在0°~90°之间转动,实现人体上半身坐起来,复位时先平躺后放头,当电动推杆4收回时,背板1先放平,再让头板2放平。

4、控制系统设计如果把多功能护理床的各个功能机构比作“身体”,那么控制系统则是“大脑”,是完成各个动作的核心。本设计中控制系统的功能主要是完成起背、侧翻、曲腿等相关动作,通过对直线推杆的控制来完成,由于原动件数目较少,控制系统较为简单,本设计采用集中式控制系统,控制系统的框图如图3所示。单片机负责识别遥控器按键、输出驱动模块控制信号,红外线接收模块将遥控器发出的信号解调,然后经单片机读取以识别该遥控器按键值。系统依据遥控器的按键值,将控制信号传输给特定的驱动模块。驱动模块接收到控制信号之后,驱动直流伺服电机正转或反转,从而使电动推杆拉长或缩短。在电动推杆运动的同时,与其固定连接的位置传感器连续地将位置信号反馈给单片机,通过比较反馈值与设定值,以确定电动推杆的运动是否到位。在编制程序时应该要设定自锁和互锁功能,即每次只准一个功能动作,只有该功能停下后,才能启动另一功能动作,比如,只有在平躺的情况下才能实现左右翻身功能,同时也应该能响应中断,在电动推杆的整个运动过程中,一旦触发中断就输出刹车信号。


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