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一前言 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 。 本文针对上肢正常下肢丧失或者暂时丧失运动能力的老年病人以及残障人士设计了一种多功能护理床。该护理床可帮助病人实现支背、曲腿、侧翻等动作 ,亦可对病人下肢进行康复训练 ,加快肢体功能的恢复。本文主要包括以下内容 : 1)提出了设计要求和设计指标 ;确定了护理床的尺寸长度及各床板所需达到的角度 ;确定了各功能 模块机构的空间位置 ;设定选择各机构的原则 ,并依据该原则选定满足要求的机构构型。 2)分别建立支背机构、曲腿机构、侧翻机构的运动学模型 ,对各机构进行运动学分析 ;分别设定各机构中所有杆件的尺寸以及各杆件的转动角度范围 ;采用矢量方程解析法得出各杆件位移、速度、加速度的函数表达式并对其进行分析。 3)对整体床架进行结构设计和材料选择 ;对多功能护理床的支背、曲腿、侧翻功能模块进行结构设计 ;对各机构进行力学分析 ,从而确定驱动电机型号 ;展示多功能护理床在各功能状态下的三维立体图。 4)运用 件分别对床架以及升降 横梁进行应力应变分析 ,根据分析结果得出该零部件具有较高的刚度和强度 ,能够满足设计要求。 二护理床的运动学优化 运动学是理论力学的一个分支学科，它是运用几何学的方法来研究物体的运动，通常不考虑力和质量等因素的影响。至于物体的运动和力的关系，则是动力学的研究课题。 运动学主要研究点和刚体的运动规律。点是指没有大小和质量、在空间占据一定位置的几何点。刚体是没有质量、不变形、但有一定形状、占据空间一定位置的形体。运动学包括点的运动学和刚体运动学两部分。掌握了这两类运动，才可能进一步研究变形体 (弹性体、流体等 )的运 动。 在变形体研究中，须把物体中微团的刚性位移和应变分开。点的运动学研究点的运动方程、轨迹、位移、速度、加速度等运动特征，这些都随所选的参考系不同而异；而刚体运动学还要研究刚体本身的转动过程、角速度、角加速度等更复杂些的运动特征。刚体运动按运动的特性又可分为：刚体的平动、刚体定轴转动、刚体平面运动、刚体定点转动和刚体一般运动。 多功能医用护理床的运动学分析，主要是为了进一步确定各机构的杆件尺寸，在满足各机构运动要求的前提下，保证在运动的时候各机构之间不能发生干涉现象，同时多功能医用护理床的运动学分析也时为了 在满足机构运动的条件下，使机构在运行的过程中达到机构运动的优良的运动学状态，得到优化后的设计数据及杆件尺寸数据。 多功能医用护理床的运动学分析基于 械分析软件。全球运用最为广泛的机械系统仿真软件，用户可以利用计算机上建立和测试虚拟样机，实现事实再现仿真，了解复杂机械系统设计的运动性能。 多功能医用护理床的侧翻机构运动学分析，是以侧翻背板的角加速度的最大值最小化为目标函数，建立运动学方程，基于 械分析软件，得到满足机构要求的机构参数。 侧翻机构的左右两部分相同，只研 究右半部分的侧翻机构。 图 4翻机构关键点简图 过 O 点建立坐标系，以水平方向为 X 方向，以竖直方向为 Y 方向。 表 4标系中各点位置 坐标点 X 坐标 / 坐标 / 0 0 A 1 B 2 C 3 D 4 把所有零部件视为刚体， 线性推杆，其长度可以变化，最短长度为 348翻所转过的角度与各个点的坐标有关。 根据图解法得到的初始设计数据，建立了虚拟样机模型，经过运动学优化之后，得到了满足机构运动要求的参数及尺寸。但这样的虚拟样机优化与 实际样机还存在着一定的距离，所以，本文作者通过运动学优化之后的数据，作为动力学优化的初始数据，再对机构进行动力学优化，真正满足机构在运动过程中的安全性及可靠性 。 三总结 世界范围内人口老龄化的大背景下 ,我国也进入老龄化行列。据统计到 2008年底 ,我国 60岁以上的人口约达到 老龄化率为 12%,据预测到 2020 年我国老龄化水平将达 到 2050 年我国老龄化水平将推至 30%以上。 据资料显示 ,约 老人至少有一种慢性病。慢性病使病人长期卧床不起、产生褥疮等并发症 ,并且由此引发的肢体运动 性障碍显著增加。定时为病人翻身可预防或减少褥疮的发生 ;定时对病人的肢体进行康复训练可大大增强病人肌体的活性 ,提高自身免疫力。 1， 魏理 ;梁欢 ;王艺旋 ;多功能护理系统软件的研究 J;护理实践研究 ;2009 年 23 期 2， 周慧强 ;谢存禧 ;张铁 ;熊伟 ;机器人化多功能护理床实用双机系统的设计及实现 J;机床与液压 ;2006 年 06 期 3， 姜生元 ;胡艳娟 ;王尧 ;李建永 ;基于 片机的智能化多功能电动康复床控制系统设计 J;机电一体化 ;2008 年 06 期 4， 张东 ,谢存禧 ,吴剑 ;机器人化多功能护理床的研究与开发 J;机器人技术与应用 ;2003 年 06 期 5， 刘宇 ;赵京 ;李谦 ;多功能护理翻身床的设计 J;机械设计与究 ;2008 年 05 期 6， 汪烨 ;多功能电动护理床控制系统研制 J;制造业自动化 ;2009年 06 期 7， 姜生元 ;胡艳娟 ;李建永 ;焦宏章 ;卢杰 ;智能化多功能电动康复床的研制 J;机械设计 ;2008 年 05 期 8， 杨达毅 ;孙庆春 ;刘锡敏 ;陈丽敏 ;