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电动推杆在多功能护理服务轮椅床上的应用

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点击次数:更新时间:2017-11-27 17:11:58

目前,全世界范围内60岁及以上的高龄人口已达到7亿左右,人口老龄化已成为世界范围的重大社会问题。在我国60岁及其以上老年人口已达1.78亿,并以年均3.32%的速度持续增长。另外,我国尚有各类残障人士约6千万,约占总人口数量的5%。人口的加速老龄化使医疗和社会保险系统面临前所未有的压力,高龄老人的自我照顾能力欠缺,主要由家庭护理,护理费用高,劳动强度大,护理条件急需改善。目前“空巢家庭”也已经成为社会的发展趋势,家庭式护理对老年人的照顾也日益减少,客观条件上增加了老年人、残疾人护理的难度。各类残障人士以及长期卧床老人的大量存在,使得助老助残问题正日益成为一个重大的社会问题。用何种社会保健方式来解决因身体虚弱卧床不起和因疾患导致生活不能自理的老人家庭照料与看护问题,是人口老龄化国家所面临的共同问题。
   基于此,本文针对老年人,残疾人、下肢丧失运动能力的人设计了一种能够帮助他们最大程度进行自理的多功能轮椅床,该轮椅床是轮椅和床的组合体。该轮椅床既能作为护理床使用,辅助老年人、残疾人等完成支背、曲腿、左右侧翻的功能,床体中间部分又能够转换成轮椅驶离床体,辅助老年人、残疾人完成日常的自由活动。此外,该轮椅还具备站立的功能,能够在坐姿和站姿之间自由转换,帮助下肢瘫痪的病人实现其站立行走的愿望。
   (1)在人体工效学的基础上,应用模块化思想完成了多功能轮椅床的整体结构设计。根据国家标准,设计轮椅床床体和各个床板的具体参数,确定轮椅在床内的具体位置,并进行床下空间的分配。根据功能性要求和各功能机构之间不形成相互干涉的要求,选择了合适的机构构型。
   (2)对床体进行整体设计。设计了轮椅和床体对接部分的结构,并设计计算了曲腿、站立、侧翻、支背功能实现所需的参数和尺寸,由此确定电动推杆的行程,对电动推杆进行选型。展示了多功能轮椅床的整体结构在三维视角下的模型图。
   (3)建立了支背机构和站立机构的运动学模型,并对该机构进行运动学分析。将模型导入运动学与动力学分析软件ADAMS中进行功能性验证分析,结果显示该机构能平稳地完成预期的功能要求。
   (4)用ANSYS软件对脚底支杆,连接件,床架等一些关键的受力部件进行应力和应变分析。结果表明,这些零部件都具有较高的强度和刚度,满足功能和安全性的要求。
 
电动推杆在多功能护理服务轮椅床上的应用
简介: 本项目是一款以护理床为主体,兼具轮椅移动功能的自动化护理产品。其功能全,自动化程度高,适应护理产品智能化的发展趋势。
 
详细介绍: 本作品是一款以护理床为主体,兼具轮椅移动功能的自动化护理产品。既能作为一种高智能小范围的代步工具,又能满足日常家庭和医院多样化的护理功能需求。它有护理床状态和轮椅状态两种状态。在护理床状态下,它具有护理床的各种体位功能,包括自动抬背、翻身、变换腿部坐姿、腿部理疗、智能座便等。在轮椅状态下,他能在小范围(如家内、社区楼下)移动,并具备语音控制、自主移动等功能。 我们的作品能够实现床椅的自由切换,这样可以让长期卧床人员在享受户外阳关空气的同时免除在床椅间转移的困扰。 本作品主要技术指标如下: 
1)外形尺寸指标 护理床状态 长*宽*高=2000*900*630 轮椅状态 长*宽*高=1385*900*1535 转弯半径=1200 
2)承载指标:170kg 
3)体位调整类指标 指标项 具体数值 左翻身角度 0~45° 右翻身角度 0~45° 抬背角度 0~80° 大腿板翻转角度 0~35° 小腿板翻转角度 -61°~35° 腿部康复功能中 小腿板翻转角度 -20°~35° 脚踏板升降行程 140mm 
4)稳定性指标 指标项 具体数值 静态稳定性 纵向 20° 横向 15°或侧边施 加2250N的载荷不失衡 动态稳定上坡 8° 下坡 5° 
5)爬坡能力: 6° 
6)行驶速度: 6km/h 
7)噪音: <65dB 
8)传动角γ γmin≧22° 
9)人机交互方式:手柄、键盘和语音。
 
科学性、先进性
①基于人机工程学,进行了多功能护理服务轮椅床总体方案设计。根据相关标准及调研结果,制定了轮椅床电动推杆的设计原则,功能要求及设计指标;优选了各功能模块机构构型,确定了驱动形式及能源供给方式。 
②分别在Matlab 及ADAMS环境下完成了多功能护理服务轮椅床机器人机构的运动学和动力学分析。证明了机构的合理性并为详细设计提供了指导性数据。
③完成了多功能护理服务轮椅床的整车详细设计。从系统的角度出发综合考虑了传感方式、控制实现的难易程度,并注意到了降噪、密封等细节问题。 
④对关键部件进行了有限元分析,得到了应力分布和变形结果,分析结果表明所设计的结构具有较大的强度冗余和较高的刚度,完全能够满足使用要求。
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