智能聯動床椅的設計與開發研究

摘要：近年來隨著我國人口老齡化問題不斷加重，一系列老年病也愈加明顯且呈上升趨勢，老年人智能聯動床椅已經成為了一種備受關注的新興產品。老年人智能聯動床椅不僅僅是傳統床椅的升級版，更是集智能科技于一體的高科技產品。它的出現不僅可以為老年人提供更加舒適和安全的睡眠環境，而且還可以通過智能系統為老年人的生活質量帶來極大的提升，更能為手術后療養的老年人提供更全面的康養服務。

關鍵詞：老年人；智能聯動床椅；系統

0 前言

隨著年齡的增長，老年人面臨著各種各樣的身體問題，如關節疼痛、骨質疏松、股骨壞死等。而對于床椅，最重要的是能夠給老年人提供最大程度的舒適度。老年人智能聯動床椅是針對老年人的身體特點設計的，它采用了柔軟且有支撐力的橡膠材質床墊，并且可以根據老年人的身體曲線進行智能調整，使其在睡眠時能夠得到最大程度的舒適。

與傳統的床椅相比，老年人智能聯動床椅的另一個突出特點是它集成了智能科技，通過內置的傳感器和數據分析系統，智能聯動床椅可以監測老年人的心率、睡眠質量、呼吸情況等健康數據，并將這些數據通過藍牙傳輸到手機或者電腦等終端設備上，讓老年人或其家庭成員能夠及時了解老年人的健康狀況［1］。

根據老年人的習慣和需求，智能聯動床椅可以調節床椅的角度、高度、軟硬度等參數，以達到最佳的睡眠效果。最重要的是，智能聯動床椅可以實現“ 床椅分離”這一獨特功能，能夠轉換成輪椅的樣子，實現移動功能，解決老年人日常生活中獨自移動的問題，減輕老年人的活動負擔。除此之外，床的兩側部分還能實現幫助老年人翻身的功能，緩解其家屬護理的不確定因素，安全有可靠。床椅上還可以配置一些遠程遙控器、無線充電器等，方便老年人進行日常生活中的各項操作。

1 智能聯動床椅的結構

根據設計將床椅結構主要劃分為電動椅部分和固定床部分。固定床又分為固定床板、床板支撐零件和制冷制熱系統。考慮到如果采用同一套裝備進行制冷和制熱（如家用空調），無法做到制熱效果的最大化；因此，將制冷和制熱分為各自獨立的模塊。電動椅主要劃分為椅板、椅板支撐零件和動力行走底盤，各部分缺一不可。

當不需要出行走動時，該智能聯動床椅即為普通床，電動椅和固定床連為一體，如圖1 所示。此時，智能聯動床椅可以根據人的需求開冷風或者熱風，能夠用比空調和暖氣更少的功率達到相同的目的，使人處于舒適的環境當中。同時，在大型房間無空調暖氣的地方，更能體現出該智能聯動床椅自帶熱源和冷源的優越性。

當需要出行行走時，該智能聯動床椅根據人下達的命令自動變成電動椅，從固定床中自行脫離出來，如圖2 所示。加入智能控制系統的電動椅無需他人輔助，可幫助解決老年人起身等困難動作。該智能聯動床椅除了具備自動抬升和下降等基本功能外，還具備床椅支撐件的旋轉，旋轉角度為0°～360°，利用大功率轉矩，最大可帶動200 kg 的人轉動。

2 研究內容

該智能聯動床椅結構能夠變換，依托于控制系統對液壓桿的控制，通過液壓桿的伸縮量，實現面板的轉動，完成從床到椅、椅到床的變換。然而，在變換的過程中，如何實現精確定位是一個難題，同時，如何實現最小功率、最大輸出，以及各配件的合理安裝位置、良好的傳熱制冷效果，都需要詳細說明。

2. 1 電動椅

電動椅主要由木質床板、主液壓軸、輔助液壓軸、麥克納姆輪小車底盤、霍爾編碼盤、自鎖機構等組成。通過強大的電動馬達帶動車輪轉動，同時配備主液壓軸，可實現0°～360°的轉動，通過主液壓軸的轉動帶動面板的轉動。主液壓軸全身采用導電材料制備，與固定床對接后開始充電，并儲存電量，為下一次消耗做好準備。木質床板的升高和下降主要由輔助液壓軸控制，同時輔助液壓軸還可以在小距離范圍內進行調整，從而提供最佳位置。

2. 2 固定床

固定床由懸臂、液壓桿、床板、伸縮滑桿、聯軸器、護欄、擋板等組成，是智能聯動床椅的主體框架，具備對電動椅子充電、保證電動椅精確進出，以及放置制冷裝置和制熱裝置的功能，如圖4 所示。

在電動椅出去時，液壓桿向上推動床板，為電動椅的轉動、升降和進出騰出更多空間。當電動椅回來時，傳感器得出精確距離并發送信號給控制系統，控制系統控制伸縮滑桿的運動伸縮，準確控制擋板的左右轉動角度，使電動椅精確進入卡槽，通過彈性滑桿的伸長插進主液壓軸，為電動椅通電充電，如圖5 所示。

制冷制熱系統是一套單獨的系統，制冷裝置安置于懸臂和懸臂梁，制熱裝置安裝在護欄旁邊，使制冷裝置和制熱裝置形成高度差，冷源在上、熱源在下。冷空氣向下流動，熱空氣向上流動，空氣形成對流，帶動空氣的運動形成換氣，保證了空氣的新鮮。在冬天時，只打開制熱裝置；在夏天時，只打開制冷裝置；在春季和秋季時，同時打開制冷和制熱裝置，使空氣形成對流。該制冷制熱系統可以維持智能聯動床椅一年四季溫度小幅度變化，給人提供最舒適的環境。

2. 3 控制系統

控制系統主要由按鈕、電源、Android UNO 單片機等組成，主要安裝在電動椅的麥克納姆輪小車底盤上的霍爾編碼盤上。按鈕安裝在電動椅的兩側扶手上，此外加入了藍牙功能，既可以使用手機連接藍牙來控制 整個控制系統，也可以通過扶手上的按鈕進行控制。

當電動椅脫離固定床時，電源被激活開始工作供電。通過手機下達命令，命令經過藍牙給Android UNO單片機，或者通過扶手上的按鈕直接給Android UNO單片機發送信號，信號傳遞給驅動器驅動固定床的液壓桿和電動椅的液壓桿，以及其他一些基礎設備，使其運作，最終完成需要完成的命令。

3 結語

在科學技術進步的同時，生產力將大幅提高，社會問題也會有多元化的解決方案。老年人智能聯動床椅的相關技術提供一個很好的思路，其功能能夠實現老年人的居家護理。

本文深入探討了老年人智能聯動床椅在實現老年人自主移動、提高舒適度和方便護理方面的重要作用。研究結果表明，老年人智能聯動床椅的設計和應用對老年人的生活起居和健康管理具有重要意義［2］。

在未來的研究中，應進一步完善老年人智能聯動床椅的設計，提高其適用性和實用性，并結合智能科技，為老年人提供更加個性化和便捷的健康管理解決方案。同時，呼吁社會各界加大對老年人健康和生活質量的關注，為老年人提供更多的關愛和支持。通過努力和探索，相信老年人智能聯動床椅將成為未來老年健康管理領域的重要創新，為其健康和幸福生活增添更多可能，同時擴寬了機械自動化技術的應用領域。希望該研究能夠為相關領域的學者和從業者提供有益的參考和啟發，共同致力于老年人健康事業的發展和相關科技的進步。

參考文獻

［ 1 ］ 張爽，李建永，李作家，等. 多體位智能輪椅床椅轉換裝置的運動學仿真分析[J]. 林產工業，2024，61（2）：43-47.

［ 2 ］ 劉瑞. 床椅一體化機器人結構設計與智能控制[D]. 長春：吉林大學，2022.