輪椅擔(dān)架一體化護(hù)理機(jī)器人設(shè)計(jì)分析與研究

寧波工程學(xué)院杭州灣汽車學(xué)院 浙江 寧波 315300

1 引言

輪椅擔(dān)架一體化將擔(dān)架和輪椅的功能集成，消除了病患從擔(dān)架向輪椅轉(zhuǎn)移的不適，提供了救治病患的效率，對急救病人的管護(hù)更加具有突出優(yōu)勢效應(yīng)?？煽康姆治鲚喴螕?dān)架一體化機(jī)器人的設(shè)計(jì)原理，有效發(fā)揮出良好的設(shè)計(jì)優(yōu)化和改進(jìn)服務(wù)。

2 護(hù)理機(jī)器人的發(fā)展

護(hù)理機(jī)器人的發(fā)展隨著各種控制技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、智能化技術(shù)的發(fā)展，都發(fā)生了一定的促進(jìn)作用，護(hù)理機(jī)器人的發(fā)展由最初的功能單一、護(hù)理能力不足的傳統(tǒng)功能形式，發(fā)展成為逐步具備較高智能化服務(wù)保障，切合病患和服務(wù)對象需求的護(hù)理機(jī)器人。在驅(qū)動(dòng)器和傳感器科學(xué)配合的系統(tǒng)協(xié)作下，引入人機(jī)界面管控系統(tǒng)，提升了人機(jī)信息交互的能力，功能得到升級，實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值得到提升。各種其他技術(shù)手段在護(hù)理機(jī)器人中的應(yīng)用，比如陀螺儀技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了較高護(hù)理機(jī)器人的應(yīng)用體驗(yàn)，提供更加智能化移動(dòng)識(shí)別服務(wù)。在動(dòng)力模式上逐步由機(jī)械化向半自動(dòng)、自動(dòng)化過渡，以遙控手柄或其他智能管控系統(tǒng)，提升護(hù)理機(jī)器人的不同功能控制能力，使得護(hù)理機(jī)器人的使用者在行動(dòng)不便的前提下，能具備更加到位的管控能力。輪椅擔(dān)架一體化技術(shù)的探索過程中，為避免對人員造成更大的傷害，需要具備病患運(yùn)送過程中的氣墊保護(hù)能力，配合必要的升降起吊功能，具備更加到位的管控優(yōu)勢，全面發(fā)揮出較高的輔助移動(dòng)能力。

3 輪椅擔(dān)架一體化護(hù)理機(jī)器人

老年人及患者目前所面臨的搬移轉(zhuǎn)運(yùn)難，如廁難，出行難等問題，促使輪椅擔(dān)架一體化護(hù)理機(jī)器人具備應(yīng)用市場，根據(jù)實(shí)際需求，輪椅擔(dān)架一體化護(hù)理機(jī)器人應(yīng)具有自動(dòng)折疊功能，全方位自動(dòng)行走功能，自動(dòng)升降功能，馬桶自動(dòng)打開功能和寬度調(diào)節(jié)功能.其次其運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了分析；進(jìn)行了整個(gè)機(jī)械裝置的設(shè)計(jì)，搭建了樣機(jī)的控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)遙控器；通過實(shí)驗(yàn)的方法測試了樣機(jī)的各種功能，從實(shí)驗(yàn)效果科學(xué)評價(jià)輪椅擔(dān)架一體化護(hù)理機(jī)器人的使用性能。

4 輪椅擔(dān)架一體化護(hù)理機(jī)器人設(shè)計(jì)

4.1 約束條件和自由度分析設(shè)計(jì) 輪椅擔(dān)架一體化護(hù)理機(jī)器人設(shè)計(jì)工作開展中，要能做到輪椅和擔(dān)架之間的平穩(wěn)轉(zhuǎn)化，可靠保障轉(zhuǎn)化過程中的使用體驗(yàn)效果，避免存有較大振動(dòng)、二次傷害隱患，在折展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要是從好主動(dòng)件參數(shù)和從動(dòng)件參數(shù)控制配合，一般保障主動(dòng)件參數(shù)固定不變，通過從動(dòng)件參數(shù)變動(dòng)滿足不同的護(hù)理功能需求。在約束條件和自由度分析設(shè)計(jì)中，應(yīng)能考慮到輪椅擔(dān)架一體化導(dǎo)致整體緊湊空間影響問題，

在連 桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，保證主動(dòng)件參數(shù)不變的情況 下，通過修改從動(dòng)件參數(shù)，同時(shí)在動(dòng)力電機(jī)的選擇上，滿足基本的扭矩和功能需求，更具約束條件合理設(shè)計(jì)動(dòng)力參數(shù)，可選用蝸輪蝸桿減速電機(jī)，作為滿足特殊約束條件和自由度需求的設(shè)備。

4.2 折展機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 折展機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要是對輪椅擔(dān)架一體化的特殊平行四邊形結(jié)構(gòu)的折展，實(shí)現(xiàn)科學(xué)設(shè)計(jì)優(yōu)化，一般在折展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，引入最小包容面積作為優(yōu)化函數(shù)，保障運(yùn)行過程中，始終具備最下的平面區(qū)域面積，在區(qū)域參數(shù)變化和調(diào)整分析中，獲得各種構(gòu)件桿長的優(yōu)化數(shù)值。

4.3 驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)裝置一般以直流蝸輪蝸桿電機(jī)為動(dòng)力來源，電壓可設(shè)計(jì)為34v，為提升對各種特殊扭矩服務(wù)的管控，可以通過配合有效的扭矩彈簧作為提供扭矩需求的重要?jiǎng)恿o助裝置，彈簧負(fù)載的選擇，要能保障在驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)過程中，以每根彈簧的承受扭矩、扭轉(zhuǎn)角度作為重要的負(fù)荷設(shè)計(jì)參考值，材質(zhì)選擇上，主要是對材料的彈性模量有效控制，在彈簧直徑設(shè)計(jì)、有效圈數(shù)設(shè)計(jì)上有效保障。

4.4 下底盤設(shè)計(jì) 底盤對輪椅擔(dān)架一體化機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)具有重大影響，其主要是提供減震、穩(wěn)定、底托等多項(xiàng)功能，在腳踏板模塊設(shè)計(jì)上也要具備較高的便捷性、科學(xué)性使用功能提升優(yōu)勢，在下底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)重點(diǎn)考慮減震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，一方面在輪椅、擔(dān)架不同功能狀態(tài)下，其底盤的減震功能都能可靠實(shí)現(xiàn)，同時(shí)能針對不同的路面顛簸機(jī)制，獲得較為可靠的適應(yīng)能力，在減震器的使用過程中，能有效保航具備較高的彈簧減震效果，一般在減震設(shè)計(jì)中，要考慮多機(jī)制的減震設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)模式，實(shí)現(xiàn)在設(shè)計(jì)過程中，能發(fā)揮出良好的設(shè)計(jì)優(yōu)勢效果。

4.5 各個(gè)結(jié)構(gòu)部門的配合連接設(shè)計(jì) 輪椅擔(dān)架一體化護(hù)理機(jī)器人的最終功能實(shí)現(xiàn)，需要具備良好的結(jié)構(gòu)配合設(shè)計(jì)優(yōu)勢，一般在設(shè)計(jì)工作開展中，能根據(jù)各個(gè)結(jié)構(gòu)部門的功能特點(diǎn)，位置設(shè)計(jì)要求、配合要求，提升各個(gè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)之間的可靠聯(lián)系配合能力，同時(shí)在輪椅擔(dān)架不同狀態(tài)的自由切換中，都能將各個(gè)結(jié)構(gòu)部門形成可靠的系統(tǒng)配合功能，比如在上下結(jié)構(gòu)之間，為實(shí)現(xiàn)輪椅擔(dān)架不同模式的切換，可以利用無油襯套、銷軸連接方式，實(shí)現(xiàn)折疊、形態(tài)轉(zhuǎn)化等功能需求。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，通過連接板將推桿、支架等結(jié)構(gòu)有效連接形成整體性的連接系統(tǒng)，當(dāng)各項(xiàng)功能指令運(yùn)行時(shí)，各個(gè)結(jié)構(gòu)部分能有效的配合聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)特定功能。比如在電動(dòng)推桿工作后，帶動(dòng)底部的設(shè)備機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)引入輔助動(dòng)力系統(tǒng)，使得上部的機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)，以此完成一系列自動(dòng)化的功能指令需求，更具各種特定功能運(yùn)行程序的設(shè)計(jì)，各個(gè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)之間科學(xué)配合，在輪椅擔(dān)架一體化功能切換中，完成各項(xiàng)指令要求。

5 結(jié)語

輪椅擔(dān)架一體化機(jī)器人工作的開展，要能在設(shè)計(jì)上深入的研究，更具具體的病患轉(zhuǎn)移過程需要，提供更加到位的服務(wù)，提升對病患救助過程的改善效果，同時(shí)應(yīng)能不斷在技術(shù)研究上發(fā)揮出良好的護(hù)理提升效果。