多功能护理床的设计
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多功能病床设计1.2设计目标及要求。
31.3设计原则及方法。
42多功能病床详细设计。
42.1总体框架设计。
42.2抬腿部件设计。
52.3抬背部件设计。
62.4整床升降设计。
73多功能病床控制系统设计。
83.1控制系统结构设计。
83.2控制系统功能设计。
94多功能病床建模和分析。
104.1建模过程。
104.2分析结果。
115结论。
12参考文献。
13正文一、多功能病床总体设计1.1 研究背景及意义随着我国社会人口结构老龄化趋势日趋明显,对医护护理行业有了更高的要求。
因此,设计一款多功能病床,以满足危重病人、瘫痪病人及行动不便的病人的需求,具有重要的现实意义和应用价值。
1.2 设计目标及要求本文设计的多功能病床具有帮助病人坐起、屈膝、排便、翻身等功能。
同时,该病床还要具有质量可靠性高、操作方便、安全稳定等特点。
设计过程中,需要考虑到病人的舒适度和护理人员的工作便利性。
1.3 设计原则及方法本文采用自顶向下的设计方法,先拟定病床的整体设计方案,再对主要部件进行详细设计。
在设计过程中,采用先进的计算机辅助设计软件solidworks对多功能病床进行建模和分析,确保机构运行的安全性和稳定性。
二、多功能病床详细设计2.1 总体框架设计多功能病床的总体框架采用高强度钢材制作,具有承重能力强、结构稳定等特点。
床头和床尾各自设置一个操作面板,方便病人和护理人员操作。
床面采用高密度海绵垫和透气的皮革面料,舒适度高。
2.2 抬腿部件设计抬腿部件由电机、减速器、齿轮、导杆等组成。
通过电机驱动齿轮,带动导杆上下运动,实现抬腿功能。
同时,为了保证病人的安全性,设计了电机过载保护装置。
2.3 抬背部件设计抬背部件由气动缸、导杆、减速器等组成。
通过气动缸将导杆带动,实现抬背功能。
为了保证病人的安全性,设计了气动缸行程限制装置。
2.4 整床升降设计整床升降部件由电机、减速器、齿轮、导轨等组成。
通过电机驱动齿轮,带动导轨上下运动,实现整床升降功能。
多功能护理床一、总功能描述1、可辅助病人由仰卧位改为坐位2、可辅助实现床的加宽功能,从而3、所有动作均由手动或电动完成二、功能分析与求解1、功能分析如图所示2、功能分解将多功能护理床从结构上分为电源,控制系统部分,平面连杆机构(包括伸缩机构),齿轮齿条机构以及床的面板与框架。
三、功能元求解功能一:由仰卧位改为坐位方案一:机构简图1——背部支板2——连杆3——电动推杆4——机架方案分析:机构依靠电动推杆3的相对运动是长度发生变化,由于长度的变化使得构件2发生转动,从而使背部支板1 绕铰链点转动实现支背运动。
该机构原动件为1,自由度为1,具有确定的运动。
方案二:机构简图1—-背部支板2——电动推杆3——机架方案分析:电动推杆2的长度变化直接带动背部支板1绕铰链转动,该机构原动件为1,自由度为1,具有确定的运动,并且结构简单,占用的空间小.功能四:小腿弯曲(坐立)功能方案一:机构简图:1-—小腿支撑板2-—电动推杆3——机架功能分析:当电动推杆2伸长时,直接带动小腿支撑板1绕铰链点转动。
该机构原动件为1,自由度为1,具有确定的运动,并且结构简单,占用的空间小,易于实现。
久卧的病人需要坐立,此时支背机构与曲腿机构同时或分开运动,实现病人的坐立。
而且当病人需要排便时,也可以使曲腿机构动作,更加方便病人排便。
方案二:机构简图:1—-小腿支撑板2-—滑块3—-连杆4——电动推杆5——机架功能分析:当电动推杆4伸长时,使得连杆3绕着转动副转动,从而带动滑块2和小腿支撑板发生相对运动,使得支撑板绕铰链转动,辅助病人完成去小腿及坐立的功能。
四、总功能求解1、动力装置此多功能护理床采用电机驱动或手动,电动驱动方式响应速度快,传动平稳,容易控制,并且工作状态不会受到环境的影响。
考虑到家庭用电以及床下的空间,采用交流电机和直线电动推杆.它们的机械特性以及过载能力较强,低速平稳性好,控制方便,还可以实现正反转,自动化程度高,所以采用.2、能量传递系统常用的有机械系统、液压系统、气压系统,这里采用机械系统,例如四杆或六杆机构,齿轮齿条机构,推杆的直线运动等。
多功能医用护理床的结构设计研究方案:多功能医用护理床的结构设计一、研究背景和目的随着人口老龄化趋势的加剧,医疗服务日益重要。
多功能医用护理床作为医疗机构中不可或缺的设备,对病人的治疗和护理起着重要作用。
目前,国内外对多功能医用护理床的研究主要集中在功能性、安全性和舒适性等方面。
然而,我们认为床的结构设计也是十分重要的,可以对提高护理效果、减少床所占用空间和方便医护人员进行操作等方面都有重要意义。
本研究旨在通过设计一种新颖的多功能医用护理床结构,提高其功能性和操作性能,以满足医疗机构对多功能医用护理床的需求,并探索床的结构对护理效果和人体舒适度的影响。
二、研究方法1. 文献综述:通过查阅相关文献和资料,了解国内外关于多功能医用护理床结构设计的研究成果和现状,为本研究提供理论基础和指导。
2. 床的结构设计:根据现状和需求,设计一种新的多功能医用护理床结构。
考虑床的功能性、安全性、操作性以及病人的舒适度等因素,通过CAD软件绘制三维模型,制作床的模型原型。
3. 功能测试:使用床的原型进行功能测试。
测试包括电动控制系统、护理床平台的升降、倾斜、旋转等操作。
通过测试,评估床的功能性和操作性能。
4. 数据采集:在配有不同结构设计的多功能医用护理床上,分别放置不同重量的人体模型,并采集与床的各个部分接触的接触压力数据。
利用传感器采集与床的结构相关的力学参数。
5. 数据分析:通过对采集到的数据进行处理和分析,评估床的结构设计对接触压力和力学参数的影响。
利用统计学方法对数据进行统计学分析,检验结构设计对接触压力和力学参数的显著影响。
三、实验设计1. 实验组与对照组:将不同结构设计的护理床分配为实验组和对照组。
对照组采用目前广泛应用的结构设计,实验组采用本研究设计的新颖床结构。
2. 受试对象:选择一定数量的健康志愿者作为受试对象。
为了获得更真实的数据,可以根据病人的体重、性别和年龄等因素来选择受试对象。
3. 测量参数:采集与床的各个部分接触的接触压力数据和与床的结构相关的力学参数。
摘要多功能医用护理床是一种针对危重病人和瘫痪病人的特殊需要而设计的,能随意调节床的背部和脚部的角度。
即使不能自理者,护理人员也可通过床边的控制器进行操作,减少照顾病、残患者的劳动强度。
本文针对上述情况,提出了一种新型的多功能医用护理床,采用三维数字化设计软件soliderworks对其进行建模和装配,然后导出到CAD进行修改。
利用机械分析软件ADAMS对其进行运动学及动力学分析,研究了床板在各种运动状况下的角加速度对患者舒适度的影响及线性推杆在各姿态下的受力状况,并利用ADAMS提供的优化功能对其分别进行了运动学和动力学优化;以角加速度最大值的最小化作为优化目标函数进行运动学优化,以线性推杆受力的最大值最小化作为动力学优化目标函数,得到满足设计要求的机构参数。
采用力学理论分别对多功能医用护理床的主要零件进行力学计算,保证了机构运动的安全性及稳定性。
控制系统采用单片机控制,通过单片机控制,实现各个机构的运动,安装传感器来控制机构所转过的角度。
利用单片机为主的控制系统,达到控制要求。
关键词:多功能医用护理床,干涉检验,运动学优化,动力学优化,控制系统ABSTRACTMultifunction Nursing-bed is designed for those critically ill patients and the special needs of paralyzed patients designed bed is able to adjust the angle of the back and feet. Even if we can not take care of themselves, the nursing staff can also be operated bedside controller to reduce the care of sick and disabled patients with the labor intensity. In this paper, the above situation, a new type of multi-functional medical care beds, the use of digital three-dimensional design software for modeling and soliderworks its assembly, then export to CAD and correct it. the mechanical analysis software ADAMS kinematics and dynamics of its analysis, research of the bed board in the under a wide variety of sports on the angular acceleration of the impact of patient comfort and linear putter in the posture of the force, and provided the use of optimization ADAMS conducted its kinematic and dynamic optimization; to angular acceleration The minimum value of objective function as for kinematic optimization, linear putting maximum stress as a dynamic optimization to minimize the objective function. Have to meet the design requirements of the body parameters. Finite calibration methods of mechanics of materials, respectively, of multi-bed medical care for the mechanical parts of the main check to ensure the safety of the movement and stability. Control system adopts microcomputer control, through MCU control, to achieve the movement of various agencies, to install sensors to control the body turn angle. Use of microcomputer-based control system to control demand.Key words:Multifunction Nursing-bed, interfere check, kinematics optimization, dynamics optimization, control system目录1 绪论 (1)1.1课题的目的及意义 (1)1.2 国内外研究状况及发展趋势 (1)1.3 本文主要研究内容........................................................ 错误!未定义书签。
毕业设计(论文)多功能护理床的设计院别自动化工程系专业名称机械工程及自动化班级学号学生姓名指导教师2012年6月10日多能护理床的设计摘要随着人口老龄化速度的加快,护理业服务受到了严峻的挑战,医疗和社会保险系统面临前所未有的压力,因此为老年患者服务的护理型病床的需求正不断增加。
针对这一现象,本文详细论述了针对缺乏自理能力的老年人及行动不便的病人设计的多功能护理床的基本结构和功能原理。
该病床能够帮助病人实现翻身、坐起、屈膝、排便及吃饭,解决了护理病人过程中的诸多不便,进而提高了我国护理业服务,有力地促进了我国的医疗保健事业的发展。
本文首先基于人机工程学,进行了护理床总体方案的设计,根据相关标准及调研结果,制定了护理床的设计原则,功能要求及设计指标;完成了护理床本体的总体方案设计。
然后,采用自上而下的方法完成了护理床结构详细设计并给出了全套的设计图。
主要包括总体框架、抬腿部件、抬背部件、翻身部件等功能模块。
其中,排便部件极大地体现了对老年人的关怀。
关键词:医疗设备,护理床,机构设计The design of multi-functional care bedAuthor:Li ZhiyaoTutor:Zhao YuqianAbstractWith the speed of population ageing,care services industry has been in the face of challenges.Medical and social insurance system is facing unprecedented pressure. Care-beds which serve the old patients are in increasing demand.In reaction to the phenomenon,the basic structure and functional principles of multifunctional care-beds which are designed for those old patients who lack of governance of themselves and those patients who lack of the ability to control their mobility are elaborated in the essay. Much inconvenience in the course of nursing patient can be resolved by the care-beds which can help patients turn over themselves,sit up,bend knees and also spot. This in turn augments nursing service in our country and effectively promotes the development of the cause of our health care .First of all,based on ergonomics,the nursing bed was overall designed in this paper.According to the relevant standards and design specifications;completed the overall design of the overall framework, carried a leg,carry back parts,turn over parts function module.Among them, defecate parts greatly expression of the elderly care.Finally,the bed of all parts of the design ing the method of science, rigorous thinking and effective data obtained from all agencies of the nursing bed parts design standards and safety coefficient.Key Words: Medical equipment, Nursing bed, Mechanism design目录1绪论 01.1 研究背景 01.2 本文的研究意义 (4)1.3 本文的研究内容 (4)2护理床结构的整体方案 (6)2.1 设计原则 (6)2.2 功能要求及设计指标 (6)2.2.1 功能要求 (6)2.2.2 设计指标 (7)2.3护理床本体总体方案 (9)2.3.1 总体布局 (9)2.3.2 床面设计 (9)2.4护理床各功能模块构型设计 (11)2.4.1 抬背构型设计 (11)2.4.2 翻身机构构型设计 (12)2.4.3 抬腿机构的设计 (13)2.4.4 床上吃饭机构的设计 (14)2.5 本章小结 (15)3机构设计 (16)3.1 基本参数的设定 (16)3.2 电动机的选择 (16)3.2.1 坐起电动机 (16)3.2.2 曲腿电动机的选择 (17)3.3 零件设计 (18)3.3.1 纵轴的设计与校核 (18)3.3.2 横轴的设计与校核 (19)3.3.3 螺杆的设计与校核 (20)3.3.4 坐起机构中零件的设计与校核 (22)3.3.5 曲腿机构中零件设计与校核 (23)3.4 本章小结 (23)4 三维仿真设计 (25)4.1 设计仿真应用软件概况 (25)4.2 三维仿真视图 (26)结论 (29)致谢 (29)参考文献 (31)附录 (32)附录A (32)附录B (32)1绪论1.1研究背景随着经济的快速发展、人民生活水平的不断提高和医疗保健行业的蓬勃发展,人口老龄化已成为世界范围内的重大社会问题,据调查,目前全球60岁以上的老年人口已经达到了6亿的规模,而且在很长一段时间之内还有不断扩大的趋势。
匦夏甄霾雯亟匪叠旦圈单片机开发与应用文章编号:1008—0570r2006)07—2-0117-03多功能护理床的研究与开发TheStudyOnTheMultifunctionalNursingBed(河南T业大学)江豪王威刘永平Jiang,HaoWang,WeiLiu,Yongping摘要:目前我们的社会进入老龄化社会,由于各种疾病造成的偏瘫或者行走不恒的病人,在治疗和康复的过程中,需要一个有效的多功能护理床以方便其使用。
瓣于此,采用机电一体化结各思想,设计出的多功能护理床床体度互斥型的电脑监控软件.外加灯光和语音提示.研定了病人易于使用的多功能护理床。
关键词:多功能护理床:嵌入式控制;语音提示;7281A中国分类号:TP249文献标识码:BAbstract."neseniorcitizensa糟gTowi“gmureandinthesoeiety.研theway,Theolderfeelsbadforsolne碰靶a靶shemi—plegy,TheyneedmultifunctionalnursingbedtousingSothestudyconnectedthemechanicalandelectricaltechnology,combingthelight&soundawakingAllthestudiesleadingtOthefacilityofthebedcontrolledbytheembeddedMCUKeywords:Multifunctionalnursingbed,EmbeddedMCUcontrol,Soundawaking,7281A前言随着人民生活水平的提高和医疗保健行业的进步.人口老龄化巳成为世界范围内的社会问题。
据报道.我国60岁及其以上老年人口已达1.32亿,占全国总人口的10%.并以年均3.32%的速度持续增长。
人口老龄化的趋势使老人更容易患上慢性疾病,其中突出的问题就是高龄老年人自我照料能力减弱,对家庭、社区、政府依赖程度加大。
多功能护理床一、总功能描述1、可辅助病人由仰卧位改为坐位2、可辅助实现床的加宽功能,从而3、所有动作均由手动或电动完成二、功能分析与求解1、功能分析如图所示支背功能侧向翻身功能多功能护理床排便功能小腿弯曲(坐立)功能2、功能分解(包平面连杆机构将多功能护理床从结构上分为电源,控制系统部分,,齿轮齿条机构以及床的面板与框架。
括伸缩机构)三、功能元求解功能一:由仰卧位改为坐位方案一:机构简图1——背部支板2——连杆3——电动推杆4——机架方案分析:机构依靠电动推杆3的相对运动是长度发生变化,由于长度的变化使得构件2发生转动,从而使背部支板1 绕铰链点转动实现支背运动。
该机构原动件为1,自由度为1,具有确定的运动。
方案二:机构简图1——背部支板2——电动推杆3——机架方案分析:电动推杆2的长度变化直接带动背部支板1绕铰链转动,该机构原动件为1,自由度为1,具有确定的运动,并且结构简单,占用的空间小。
功能四:小腿弯曲(坐立)功能方案一:机构简图:1——小腿支撑板2——电动推杆3——机架功能分析:当电动推杆2伸长时,直接带动小腿支撑板1绕铰链点转动。
该机构原动件为1,自由度为1,具有确定的运动,并且结构简单,占用的空间小,易于实现。
久卧的病人需要坐立,此时支背机构与曲腿机构同时或分开运动,实现病人的坐立。
而且当病人需要排便时,也可以使曲腿机构动作,更加方便病人排便。
方案二:机构简图:1——小腿支撑板2——滑块3——连杆4——电动推杆5——机架功能分析:当电动推杆4伸长时,使得连杆3绕着转动副转动,从而带动滑块2和小腿支撑板发生相对运动,使得支撑板绕铰链转动,辅助病人完成去小腿及坐立的功能。
四、总功能求解1、动力装置此多功能护理床采用电机驱动或手动,电动驱动方式响应速度快,传动平稳,容易控制,并且工作状态不会受到环境的影响。
考虑到家庭用电以及床下的空间,采用交流电机和直线电动推杆。
它们的机械特性以及过载能力较强,低速平稳性好,控制方便,还可以实现正反转,自动化程度高,所以采用。
2、能量传递系统常用的有机械系统、液压系统、气压系统,这里采用机械系统,例如四杆或六杆机构,齿轮齿条机构,推杆的直线运动等。
3、原动件原动件采用电动直线推杆。
4、执行机构从动件与原动件组成执行机构,例如四杆机构,六杆机构,剪式升缩机构,齿轮齿条机构。
需要根据不同的方案选择不同的机构。
、调节机构5.对于电动机的转速调节可以使用伺服电机。
6、控制系统这里用到的控制单元为单片机。
五、确定总功能解及评价采用形态学矩阵来确定来决定总功能方案12功能元功能元解由表格所示:整个系统可行的方案有N=2*2*2*1=8种。
系统可设计的机构有N=2*2*1*2=8种。
总功能评价:1、为方便病人的控制动力源选择电动,并易于病人对床的电动控制。
2、传动系统选用直线推杆,摩擦小,损失的功耗少,噪声小。
3、执行系统采用连杆机构以及齿轮齿条机构。
六、系统功能原理简图七、系统结构设计图1——背部支撑板2——大腿支撑板3——小腿支撑板;线框4——右侧侧翻机构安装位置5——曲小腿机构安装位置6——左侧侧翻机构安装位置7——便口8——支背机构安装位置9——控制部分安装位置10——电源部分安装位置侧视结构简图对于那些长期卧床不起的老年人以及病人,该群图是社会的弱者,需要全社会的关爱,尤其需要一种适合他们心理和生理特征的生活工具。
电动护理床正是基于这样的状况下而产生的解决该群体的困难而且满足了他们日常生活需要同时减轻护理人员护理强度的一种新型工具。
该课题的研究对于提高学生的工程能力,拓展生存空间有着非常重要的意义,以及为今后护理床的研究做一个前期的准备工作,具有重要的社会意义。
课题的主要技术要求:(1).最大负载:150Kg;(2).背板摆动角度:0°~80°;(3).屈腿角度:0°~45°;(4).转动速度:≤5deg/sec;(5).总体尺寸:。
900X400X1900mm课题工作量要求:完成包括总装配图、部件图、主要零件图在内的图纸不少于1.5张A0,主要零件图总图幅不少于一张A1,控制电路原理图1张A1;设计计算说明书不少于1.5万字;外文技术资料翻译不少于2万印刷符号。
1.本课题所涉及的问题在国内(外)的研究现状综述多功能医用护理床是针对生活不能自理、危重和瘫痪病人特殊需要而设计的。
医用护理床能调节床的背部和脚部的角度,通过线控或声控协助病人抬背或翻身等动作,可以缓解骶尾部皮肤的压力。
在医院和家庭里有大量的生活不能自理、残疾、重病、瘫痪、截瘫、脑瘫等人群,这对护理他的护士还是家人来说,都是相当辛苦的一个工作,不仅给家人带来了无法言喻的辛苦,也给家人的心理蒙上了厚厚的阴影。
一旦有了多功能医用护理床,即使不能自理者,卧床病人也可以利用护理床的升降背、曲腿及侧翻功能主动挺腰、抬臀,既有利于功能锻炼,又能有效预防褥疮的发生。
针对市场需求设计开发一种结构简单、工作可靠、使用方便的多功能护理床,对于医疗事业具有重要的意义。
随着社会经济的迅速发展,人民生活水平不断提高,人口寿命不断延长,思想的进步,城市人口正逐步进入老龄化,人口老龄化已成为世界范围内的社会问题。
据统计,欧洲发达国家和日本的老年人独居率已高达40%,如此之高的比例迫使社会采取措施解决老年人的护与西方国家子女与老年人如果完全依靠家庭人工照料,理服务问题。
.分居、家庭规模小型化的观念有抵触之处。
我国60岁及其以上老年人口已达1.32 亿, 占全国总人口的10%, 并以年均3.32%的速度持续增长,其中“空巢家庭”占所有老龄家庭总数的25.8%,在一些大城市中该比例更大,解决因身体虚弱卧床不起或因疾患导致生活不能自理的老年人的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。
为此, 国家也大力加强了对护理机器人的研发扶持力度,为偏瘫病人或长期使用病床的病人提供一个集护理和排泄等各功能于一体的多功能护理床。
现在家庭需求护理床的潜力日益增加,以前是简易的护理床,后来加上护栏、餐桌,再后来加上大便孔、轮子。
现在产生了很多集多功能为一体的多功能电动护理床,极大的提高了患者的康复护理水平,也为护理人员提供了极大的方便,所以操作简单,功能强大的护理产品越来越受到追捧。
辛绍杰等基于人体工学原理和现代机械设计理论,采用机器人化的多自由度结构、多轴协调控制设计多功能电动护理床。
该护理床主要由床体部分、运动部分、动力部分、电源部分、控制系统和辅助解便系统组成,通过按键控制完成平躺、抬背、坐起、屈或伸腿等基本动作;通过仿真分析,优化了多功能护理床的结构,使其符合人体工学原理;通过单片机控制器技术控制各个机构功能的实现。
汪烨采用机械一体化结合思想,为缺乏自理能力的人设计研制了易于使用的多功能电动护理床。
此护理床通过PLC控制各个床面板之间的协调运动,该护理床最大的亮点不仅可以通过键盘来控制,而且在硬此系统的语音控制部分,可以通过语音控制进行多位姿的运动。
.件上,系统的核心部件是采用Infineon公司的UniSpeech芯片,外扩一块Flash、电源、语音输入输出设备以及控制键盘。
该芯片专为语音识别和语音处理应用领域设计,拥有8位高速增强型M8051核心(25MIPS)和16位定点DSP核心(100MIPS)的双核(DSP+MCU)架构,保证了语音控制的可靠性。
控制是此系统程序设计的核心部分,电机控制程序一方面接收控制面板和语音指令,另一方面保证电机能准确的完成相应的动作,即使在程序复位等非正常状态下也能保证电机本身、护理床和病人的安全。
陈磊等设计了一种可用于多功能护理床上的洁便机构及其控制电路。
此护理床基于电机及电动推杆驱动的要求,采用集成H桥芯片BTS7960B实现对电机正反转和转速的控制,完成控制电路的设计。
采用ANSYS对主要乘力部件进行有限元分析,在满足额定受力要求的前提下,确保机构能够安全进行。
洁便机构是此护理床的主体机构,该护理床可以实现便盖的启闭、尿便处理器的升起、大小便的处理、尿便处理器的下降等功能,此机构智能化程度高,操作方便,可实现患者的卫生自理。
刘伟成等通过对市场上的现有护理床集便装置的结构以及使用率进行了深入的研究分析,对现有的护理床集便装置进行了重新的结构设计。
通过建立其运动模型、进行仿真研究,确定和验证了其合理性,为了满足病人的洁便需求,针对护理床结构,设计并制作了具有自动封口打包功能的多功能护理床,此护理床具有结构简单、加工方便、能够有效的实现自动封口打包、便于操作等优点。
这样,病人的.排泄问题就可以得以很好地解决。
姚银花等考虑到现有护理床控制功能方面的不完善,基于SoC单片机C8051F020,对护理床控制部分和遥控部分的硬件电路、软件程序及系统抗干扰的设计,研发了一个智能控制系统,实现了病人使用遥控器对医疗护理床各个部分的智能控制,体现了医疗护理的自动化、智能化。
本系统具有操作简单、可靠性高、精度高、成本低等特点,很大程度上降低了护理人员的劳动强度,提高收护理人员的护理质量和自护理能力。
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