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家庭 护理 设计

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家庭护理床的设计,家庭,护理,设计

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June 2001指导教师意见及建议（从选题、理论与实证准备、研究（设计）方法、工作安排等方面给出评 价，并提出指导意见）：对课题有基本认识和了解，有了初步设计思路，同意开题。指导教师签名：年月日毕业论文工作组意见及建议毕业论文工作组组长签字：年月日注：1.此表由学生填写后，交指导教师签署意见，经毕业论文（设计）工作组审批后，才能开题。 2.此表随毕业论文装订并由学院存档。本科毕业论文（设计）摘要护理行业的服务的主要对象是老龄人和身残人士，目前随着我国的老龄化人 口逐步增多，护理行业现在受到的压力也是越来越大。为患者服务所使用的护理 床也有更多的需求了。在这样的背景下，我这次毕业设计的题目就是家庭护理床 的结构设计。我设计的家庭护理床的服务对象主要是对没有自理能力了的老年人 还有一些行动不便的患者所使用，所以在设计的时候主要针对这类人群的所需点 来进行分析和设计。我打算设计的这款家庭护理床能够为使用者提供坐起、屈膝、 排便还有吃饭等功能，能够有效的解决使用者的诸多不便。我这次设计主要对家庭护理床的总体方案设计，然后对主要零部件的受 力分析，确保我设计的这款家庭护理床能够满足正常工作的需要。关键词：护理床；受力分析；设计IAbstractThe main object of the service is the elderly and the disabled in the nursing industry. As the aging population of our country is increasing gradually, the pressure of the nursing industry is now getting more and more pressure. There are more needs for nursing beds for patients. Against this background, the topic of my graduation project is the structural design of the family nursing bed. The main object of the family care bed I designed is to use the inconvenient people who have no self-care ability, so the design is mainly for the analysis and design of the required points of this type of population. The family care bed I intend to design can provide users with the functions of sitting, bending, defecating and eating, which can effectively solve the inconvenience of the user.I designed the overall plan of the home care bed, and then the stress analysis of the main parts, to ensure that the home care bed I designed to meet the needs of normal work.Key words: Nursing bed; Stress analysis; DesignII目录1 绪论12 家庭护理床的现状与发展22.1 护理床的产生22.2 国内外发展状况23 家庭护理床的设计43.1 家庭护理床的种类43.2 设计原则43.2 功能要求53.3 总体设计63.4 功能模块设计74 机构设计与校核84.1 基本参数的设定84.2 电动机选择84.3 零件设计与校核95 三维仿真设计145.1 设计仿真应用软件145.2 主要机构三维仿真运动145.2.1 进入运动仿真模块145.2.2 创建连杆165.2.3 创建运动副175.2.4 设置运动仿真的参数185.3 整体三维装配图与爆炸图19结论22致谢23参考文献24附录25III1 绪论如今不管是家庭里的老人还是医院里生活不能自理的病人，对家庭护理床的 使用要求也是随着经济发展进步，有着越来越高的要求了。如今，许多国家的医 疗设备当中，护理床的使用数量已经超出了本身的医疗设施了，都开始延续到使 用者的家庭里了。我们国家在上世纪末就进入老龄化国家的队伍里面了，而且有 相关报告得知，中国还是全世界里老龄化人口绝对数最多的国家了，按照这个趋 势发展下去的话，我国以后的老年人的数量那是非常可观的，老年人的人口增多， 带来的问题也很明显，有更多的老年人需要被照顾，那么就间接引出了家庭护理 床能够辅助照顾老年人了。在这样的环境在，我国的老年护理业务也是逐渐发展，并且扩大起来了，对 护理设备的要求也是随着发展逐渐提高。国外的护理器械的技术都含有很高的高 新科技在里面，能够能好的服务使用者。这样高新的家庭护理床在材料选择方面， 还是在生产工艺方面，都有更多的要求。虽然国外的家庭护理床技术先进，但是 造价也是比较高的，并不适合我国大多数使用者使用。虽然我国的家庭护理床的 结构还是比较简单单一，自动化的程度也不高，但是造价却比较便宜，能够符合 我国的大部分使用者的家庭情况。为了对我国的护理业有更新的发展，根据这次毕业设计课题家庭护理床来着 手，试着设计一款多功能的家庭护理床，其中的结构能够满足使用者的坐起还有 屈膝还有排便等功能。这几项功能就可以为使用者解决许多问题了。使用者可以 直接根据家庭护理床的开关按钮来自己随时调整家庭护理床的运动位置，来确保 达到一个能让自己最舒适的状态。92 家庭护理床的现状与发展2.1 护理床的产生随着世界整体经济发展的情况下，人民的生活质量在不断的提高，同时也直 接延长了人口寿命，思想的进步，这样一来，人口老龄化的现象就更加的明显了。 人口老龄化的现状已经成为了很明显的社会话题了。目前在欧洲发达国家还有日 本国家，老年人的独居率非常高。又因为老年人年龄逐渐增长，自理能力也在慢 慢的下降，所以对护理方面的要求也会更加的多了。一般家庭里面的年轻人平时 都要工作，完全依靠家里人的照顾，是比较难以实现的。所以在这样的情况下， 护理行业就产生并发展起来了。特别是在一些老人生活完全无法自理的情况，一些国家已经对这种情况明显 的重视起来了，在大力扶持下，对护理机器人方面的研究也是很重视的。以前的 家庭护理床结构都是很简单的，后来再慢慢的根据需要和创新，才给家庭护理床 加上了保护栏，还有餐桌设备。再慢慢的又有新的创新了，又给家庭护理床增加 了排便孔，还有轮子等等。经过一段时间的创新发展后，家庭护理床的使用效果 也是越来越理想了，能够给使用者带来很大的方便，对护理人员也是减轻了不少 的负担。所以现在更加人性化的家庭护理床，无论对使用者还是护理人员而言， 都是很受欢迎的。2.2 国内外发展状况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理服务问题。如果完全依靠家庭人工照料，与 西方国家子女与老年人分居、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。我国在家庭护理床这方面的发展还停留在初步阶段，护理床的的功能、造型 结构还有待进一步的完善，主要是因为我国的国情导致的这样结果。我国目前能 够自主研发生产的家庭护理床的结构还是比较单一的，没有什么明显的特色。虽 然现在我们国家在对家庭护理床的研究已经引入了国外技术的参考，但是效果也 不明显，还希望有关的科研人员能够好好努力，为中国的老年人和有需要的人做 出一点贡献。3 家庭护理床的设计3.1 家庭护理床的种类电动护理床家庭电动护理床根据采用进口电机的数量一般可分五功能电动护理床、四功 能电动护理床、三功能电动护理床、二功能电动护理床。它主要特点也在于电机、 工艺设计及豪华配置设备，如欧式护栏、铝合金护栏、操作遥控器、全制动中控 脚轮等，开始主要适用于重症科室病情严重的患者监护设备，但随着时代的发展 也出现了居家风格设计的电动护理床，逐渐应用于居家护理。手摇护理床多功能手摇护理床按摇杆的数量而定，一般可分为豪华多功能三摇护理床、 二摇三折床及单摇床。它主要的特点在于摇杆装置及可配置不同的配件，如带便 盆器、合理工艺设计及材质的不同选择等，一般适用于医院住院部每个科室。普通护理病床 普通护理病床即直板床/平板床，视情况而定，可以包含简单的手摇床之类的病床，普遍适用于各医院及诊所。3.2 设计原则护理行业的服务的主要对象是老龄人和身残人士，目前随着我国的老龄化人 口逐步增多，护理行业现在受到的压力也是越来越大。为患者服务所使用的护理 床也有更多的需求了。在这样的背景下，这次毕业设计的题目就是家庭护理床的 结构设计。设计的家庭护理床的服务对象主要是对没有自理能力了的老年人还有 一些行动不便的患者所使用，所以在设计的时候主要针对这类人群的所需点来进 行分析和设计。这款家庭护理床能够为使用者带来起卧、屈膝、排便还有吃饭等 功能，能够有效的解决使用者的诸多不便。这次设计主要对家庭护理床的总体方案设计，然后对主要零部件的受力分 析，确保设计的这款家庭护理床能够满足正常工作的需要。3.2 功能要求一、背部升降功能 这个功能是最需要的，一方面是促进血液循环，另一方面是病人可以坐起来吃饭、看书，能解决很多问题，这也是市面上的护理床都具备的功能二、腿部弯曲功能 基本上分向上弯曲和向下弯曲，向上向下都可以促进血液循环，各人有各人的需求吧，基本上有其中一项就够了的，市面上的护理床也基本上都有这个功能。 不过个人觉得，最好是要向上的，试想一下，如果只能向 上，说明平放着的时候， 床板是搁在床架上的，但是如果能上下都活动的话，说明床板完全是脱离床架的， 想想都觉得，不是很放心的样子。三、椅位功能 这个功能很实用，让病人可以像在椅子上坐起来，可以推着到处走动一下。不过话说回来，个人觉得这个功能有点鸡肋，第一，你会经常把床调成这个样子到处走走吗，也就太阳好的时候，心情好的时候，才会出去走走吧，第二，想推 出去走走的时候，这么大个床，还不如直接坐个轮椅舒服四、翻身功能 这个功能对全身瘫痪病人就比较适用了，促进血液循环、防褥疮，方便护理。不过前提哈，全身瘫痪病人适用，其余的就免了吧，要不然又是鸡肋了，用不上不说，反倒觉得影响床板的质量。 五、大小便功能这个很适用，就不一一介绍了，都会想的，而且市面上的护理床如果没这功 能，也不叫护理床了六、洗头洗脚功能 说白了就是在床垫可以把头部和脚部的单独拿开，也没什么技术含量，但是也用的不多，那小一块，还是一个不小心就把床垫弄湿了，还不如选好一点的防水床垫，更适用 七、折叠护栏功能这个功能主要是方便护理用的，病人上下床方便的，建议选好一点的护栏， 要不然卡在那里上不上下不下的，反倒不好用。这款家庭护理床可以为使用者的坐起、屈膝、排便还有吃饭等需求带来方便 之处，为使用者减轻他们的劳动强度，有很好的作用。家庭护理床的活动板块之 间的运动速度做了分析，确保能有一个让使用者舒适度满意的运动速度。主要对 材料的力学性能进行分析和计算，来验证机构再运动过程中的稳定性。3.3 总体设计图 3.3-1 床板结构示意图床板分为 6 块，相互间用合页铰接，坐起时前方 2 块板子一起绕 Y1 轴翻转；曲 膝时尾端 2 块板子一起绕 Y2 轴向上翻转，并且尾端的 2 块板子能够根据使用者的 屈膝要求进行不同的运动需求。从而达到了曲膝的目的。中间的板子是用来排便 作用的，没有使用额时候就平放着。不影响使用者的体验情况，需要使用的时候 根据使用者的调节，来达到合适的角度让使用者使用。3.4 功能模块设计坐起及曲膝的方案图 3.4-1 坐起及曲膝原理（平躺状态）图 3.4-2 坐起及曲膝原理（坐起状态）在设计这部分内容的结构的时候，我采取的是将坐起和屈膝这 2 个功能分别设计，如图 3.4-2 展示的是床板平置和坐起及曲膝动作完成之后的状态，床板平 置时，人躺在床上和普通病床一样，当需要坐起时由图中左边的电动机驱动螺杆 9 转动，使得螺套 7 向右运动，再由连杆 6 带动转臂 5 旋转，最后由转臂驱动床 板 1 绕 J 点旋转，从而使人坐起。需要曲膝时，同样右边的电动机工作，通过螺 旋传动使得转臂 12 旋转，将床板 3 顶起，达到曲膝的目的。坐起和曲膝动作如图 “坐起状态”。这个方案优点是结构简单，便于加工，成本低，传动精确；但螺旋 传动缺点有很多缺点：承受的轴向推力大，效率低，摩擦严重。4 机构设计与校核4.1 基本参数的设定根据人体工程学的原理，我设计的这款家庭护理床的长宽高分别是 1900X1000X610mm。对于做起来时候活动板能够旋转的最大角度是 85 度，屈膝结构的最大旋转角度是 50 度。4.2 电动机选择、坐起电动机 1)功率对于坐起机构使用的电机，我首先对工作情况做一个计算分析，当时间 t 是 40 秒的时候，最大极限角度是 85 度，根据角速度的计算公式w = p / 2= 0 .0393rad/ s .公式（4.1）240然后用角速度和线速度转换公式可知转臂速度：v2 = w2t2 = 0.0393 0.62 = 0.0244m / s .公式（4.1） 设计的载荷为 1000N，那么动力传递的功率就应该是P2 = T2v2 = 24.4m / s .公式（4.2）然后按照电机的许用功率的公式来计算电机的功率，P许2 =P2h hh2 h4=24.40.4 0.98 0.992 0.992= 75W .公式（4.3）螺杆 联轴器 轴承 滚子在对电机的实际使用功率进行计算，结果是:P2 = P许2 1.2 = 90W .公式（4.4）根据这个计算结果可知，我初步选定 120W 的单相电容电动机作为坐起机构配 置的电机使用。2）转速我设计的家庭护理床的坐起时间是设定在 40 秒，然后螺杆螺距是 5 毫米， 就可以利用公式直接计算得出电机的最低转速来：n = 300 5 40 60 = 90r / min、曲腿电动机的选择 1)功率对于屈膝机构使用的电机，首先对工作情况做一个计算分析，当时间 t 是 30 秒的时候，最大极限角度是 50 度，根据角速度的计算公式w = 5p/18 = 0.035rad / s .公式（4.5）330然后用角速度和线速度转换公式可知转臂速度v3 = w3t3 = 0.035 0.37 = 0.013m / s .公式（4.6） 设计的载荷为 1000N，那么动力传递的功率就应该是P2 = T2v2 = 24.4m / s .公式（4.7）然后按照电机的许用功率的公式来计算电机的功率，P许3 =P3h hh2 h2=130.4 0.98 0.992 0.992= 42W .公式（4.8）螺杆 联轴器 轴承 滚子在对电机的实际使用功率进行计算，结果是P3 = P许3 1.2 = 50W .公式（4.9）根据这个计算结果可知，初步选定 60W 的单相电容电动机作为坐起机构配置 的电机使用。2）转速那么由上身坐起的时间 t=30s.螺杆螺纹间距 d=5mm，可以得出电动机的最低 转速约为n = 213 5 30 60 85r / min4.3 零件设计与校核纵轴的设计与校核a、求轴上的功率 P1，转速 n1，和转矩 T1 .11电机 螺杆 轴承P = Ph h2= 60 0.4 0.99 = 24W公式（4.10）n = 60 w1 = 0.375r / min12p191T = 9.55 P1 = 9.55n1240.375N m = 612N m经整体规划将轴设计为空心光轴。 b、初步确定轴的直径d A= 10030.024= 40mm .公式（4.11）100.375(1- 0.54 )选用内径为 27mm，外径为 45mm 的 45 钢经调质处理。 c、轴的结构设计按照轴的安装情况来看，轴在安装的时候是要和转臂套筒一起连接的，采用 螺栓紧固。固定螺栓孔和套筒之间角度偏移 37 度。在轴工作的时候，受到的轴向力比较小，可以不考虑轴的轴向作用力，那么 轴就主要受到径向力了，所以在选择轴承的时候，确定选择深沟球轴承，这样结 构的轴承就可以满足轴在工作时候受到径向力也能够有效的保持稳定性。d、轴的强度校核在对轴的强度进行校核的时候，根据实际使用情况的需要，只需对轴的 危险截面校核就可以了。对于轴的弯矩可以不做考虑。1轴的计算应力tca= T1TW1Mpa = 71Mpa .公式（4.12）T其中W1pd 3p 423=1 (1- b4 ) =1632(1- 0.764 ) .公式（4.13）这里对轴的选材选择 45 号钢，对轴进行时效处理，查询材料有关手册得 45 号钢的t-1 = 155Mpa .根据这个结果可以知道tca 28N m .30故符合要求。 b、螺纹长度的确定这里根据上文对电动机转速计算得出的数据对螺杆的结构尺寸做选择： 对坐起机构里的螺杆导程为 300mm,螺纹选 350mm, 根据家庭护理床的整体结构确定螺杆总长度 450mm.对屈膝机构里面的螺杆导程为 213mm,螺纹选 250mm, 根据家庭护理床的 整体结构确定螺杆总长度 450mm.以上螺杆的材料都是选用 45 号钢。 c、螺杆强度校核sca =其中 F 为轴向压力F = T / tg (j+j ) d2 = 2160N .V2 A 为螺纹段的危险截面面积， A = p d 2 （ d 为螺纹小径）。4 11p 3WT 为螺杆螺纹抗扭截面系数，WT =16 d1 .T 为螺杆所受扭矩， T = 38N gm .经计算得sca = 29Mpa .前面已选定 45 钢，查表得 s-1 = 55Mpa .因此sca s-1 ，故安全。d、螺杆稳定性校核在坐起机构和屈膝机构里面的螺杆的柔度数据是ls 40 ，已经满足要求了， 所以不需要再进行校核了。5 三维仿真设计5.1 设计仿真应用软件在对家庭护理床整体结构进行运动仿真的时候，使用的是 NX UG10.0 软件里面的运动模块来完成要求。NX UG 里面的运动模块的主要作用是对运动机 构新建立驱动连杆，然后赋予不同的运动副，再通过模拟仿真分析运动效果，以 此来达到理想的要求。UG/Motion 模块在进行运动分析的时候，不仅可以对运动效果进行分析，还 可以对不同机构之间在运动时候是否有发生零件之间的干涉，对运动中的零件额 运动速度，收到的作用力和反作用力，还有力矩等力学单位进行相对应的跟踪反 馈。还能够对零件施加符合实际使用情况的材料，对材料的物理特性，比如强度、 重量等特性都能够如实的施加进去，使运动仿真的时候，能够和实际使用情况更 加的接近。然后再对施加好的运动副进行方案设计和计算，得到最后的运动效果， 再让设计者根据运动效果来对方案进行优化等处理。在使用 NX UG 里面的运动仿真模块的时候，有以下几个步骤： 1. 首先建立一个运动力学场景；2. 添加被运动分析的模型，对需要受到运动影响的零部件依次创建新连杆， 连杆创建的时候包括了对该零件的材料如实的设定；3. 对创建好的连杆进行运动副设置，也就是对该连杆需要做比如选择或者滑 动或者其他类型的运动创建运动副，运动副创建的时候包含了对运动速度、 加速度等条件的设置；4. 然后创建运动方案并计算，得到最后的运动仿真效果；5. 将运动分析的结果进行输出，进行更加详细的数据化分析。5.2 主要机构三维仿真运动5.2.1 进入运动仿真模块首先打开 NX UG 软件，再打开家庭护理床的整体装配图，然后在弹出的界面 里选择启动-运动仿真，如图所示操作：图 5.2.1-1选择之后就会进入运动仿真模块了，该界面的工具栏也有很多，都是对运动 仿真需要用到的命令，都可以在这工具栏里快速的调用。图 5.2.1-2运动场景的建立这里按照上文对 NX UG 软件做运动仿真的步骤，我首先开始第一步，建立一 个运动力学场景。在界面右方有个运动导航器，右击里面的_modal1，选择新建仿真，然后按照 弹出的提示一次操作就可以了。图 5.2.1-3运动力学场景新建好以后，就继续按照上文的要求继续对装配图进行连杆和 运动副的设置了。通过连杆和运动副的搭配，最后设置方案进行结算，就可以完 整整个的运动仿真了。在对模型需要多个运动仿真的时候，也可以重复上面的操作，直接在运动导航器里连续右键_modal1 创建更多的运动仿真，用来适应不同 的要求，然后把几个运动仿真结果进行对比优化。5.2.2 创建连杆在创建新连杆的时候，会弹出窗口对所选连杆输入名字，可以按照实际情况 对连杆设置不同的名字，这里选择的默认名字就就可以了。质量属性选项：图 5.2.2-1质量属性的作用，是为了用来计算机构在运动的过程受到的反作用力，如果 设置的连杆里没有为它设置质量属性的话，就不能够进行机构的动力分析和静力 分析了。在一般情况新建连杆的时候，都可以采用默认值就就行，在大多数情况 下这些默认值就可以对运动效果的分析带来不错的精准度。不过如果实在一些特 使的环境下，就要根据自身情况来确定这些质量特性，来保证运动分析的正确性 了。图 5.2.2-25.2.3 创建运动副在连杆连杆之间发生运动的时候，发生的运动特性就是由运动副来控制，在 没有对连杆创建运动副时候，连杆在模型空间里是不存在任何约束的，直接解算 方案运动仿真的话，就会导致失败。所以要结算运动方案，就必须对连杆施加运 动副才行。施加了运动副的连杆就会被约束，呗施加了运动副的连杆，也就只能 运动出运动副里面指定的那项运动，其他运动就会被限制住，确保了运动分析的 精准性。创建运动副的时候，要依次首先选择连杆，然后对连杆的运动原点和方向确 定，然后根据实际情况选择是否要约束相邻连杆的运动。最后再对运动副设置驱 动，驱动也就是运动时的速度参数，当创建或修改一个运动付时就会弹出运动付 对话框，如图所示图 5.2.3-1对运动副的驱动设置有五个选择，分别是恒定速度和无速度，还有简谐运动 和函数运动，还有一个交接驱动，按照实际情况来选择合适的驱动，然后就可以 创建方案求解，就可以播放运动仿真的动画了。5.2.4 设置运动仿真的参数 (1)运动分析类型的设定在做运动仿真的时候，要选择运动类型是动力分析还是静态分析，我这里选 择的是动力分析，然后按照界面的提示点击工具栏里面的动画按钮，就会弹出下图的对话框： 图 5.2.4-1【运动分析选项】对话框(2)运动控制参数的设定 在上图里面可以看到，右边有一个对话框，可以输入时间和步进，在需要从某个时间段或者某个运动步骤开始播放分析的时候，就可以手动输入相应的数值， 就可以直接从那部分开始播放动画和分析了。图 5.2.45.3 整体三维装配图与爆炸图在绘制完所有的零部件之后，需要对这些零部件进行装配，得到家庭护理床的整体装配图，在进行装配的时候，还需要对零部件之间的位置建立相关的约束 条件，才能把零部件之间装配到合适的位置，保证装配要求。在装配的时候，零 部件是被引用到装配体里面，并不是被复制进去的，所以可以根据装配情况，对 零部件进行适当的模型修改，整个装配图都会根据调整情况发生变化，自动更新 在装配图里面的结构位置。使用 NX UG 对家庭护理床进行装配的时候，不仅仅是 完成整体的装配，还可以对装配后零部件之间的间隙进行分析还有重量的管理等 等这些设定。完成装配图之后，还可以对装配体进行爆炸图的操作，这里就可以 直接观察到装配体里所有的零部件，以此检查装配体有没有缺漏之类的操作。图 5.3-1在对装配体进行爆炸图操作的时候，可以分为手动爆炸和自动爆炸生成两种 模式。我设计的家庭护理床因为结构比较复杂，如果采用自动爆炸的方式，可能 得不到理想的效果，所以我选择的是手动爆炸。只需要新建爆炸图，然后根据弹 出的窗口利用选择球，对每个零部件挨个的移动到合适的位置去，组成一个完整 的爆炸图，如图所示：29图 5.3-2结论我设计的这款家庭护理床，是按照人体工程学和机械设计原理来设计的，整 体结构采用了自动化的多自由度运动方式，通过多个机构辅助完成所有运动的家 庭护理床。设计的这款护理床有起坐机构还有屈膝机构和排便机构组成运动机构 的总体，然后配合床体的一些配件和动力传动装置和电源来驱动，利用控制系统 来控制所有的运动效果。控制系统采用的是按键的方式，可以方便使用者随便按 照自身情况来调节家庭护理床的运动位置，得到最舒适的状态。在设计完后我使 用NX UG软件来对家庭护理床整体结构进行另一个运动仿真，对仿真结果进行分析， 确保每个机构都能够合理正常的运行。虽然我国在护理床这方面的研究还比较落后，我的设计也是根据我国的护理 床研究发展的背景在进行设计的，所以在结构和使用方面还是和国际水平有一定 的差距。虽然功能比较简单，但是我在设计的时候，对我这款家庭护理床的力学 性能还是做了计算分析，确保受力部件在实际使用的情况下，能够保证使用者的 安全和机器的稳定性。虽然没有对控制系统这部分做介绍，也不属于我的毕业设 计课题内容，但是按照我国在控制方面的研究发展，是可以满足我这款家庭护理 床的控制系统的设计的，所以是有使用价值的。可以让使用者从传统的不可动结 构的护理床，转接到体验可活动式的家庭护理床，让使用者在辅助护理的条件上 得到改善，为使用者以后的生活得到信心。致谢在这几个月的繁忙当中，我克服了许多的困难，终于完成了这次的毕业设计 课题-家庭护理床的结构设计。这几个月是我大学以来最繁忙的时光了，在这期间， 我的指导老师周毓明老师，还有我的室友们，对我完成这次毕业设计起到了很大 的作用。因为以前没有对实际产品设计过，我也遇到了许多麻烦，不懂的地方， 我的指导老师耐心的为我讲解和指导，还有我的室友为我出谋划策，都给我的毕 业设计提供了很多的帮助，我跟感谢他们。在这几个月里，我的设计能力和绘制能力都得到了很大的提高，对于新知识 的开拓和挑战苦难的决心也得到了磨练。在这里还要感谢以往课程里的教学老师，教学老师们平时的授课，才让我掌 握了这些基本本领，累计了足够的知识量让我才有基础来设计这款家庭护理床。 然后再对参与我这次答辩的老师们说一声谢谢，谢谢你们在繁忙的教学时间里抽出时间来参加我的答辩，谢谢你们。参考文献1张东，谢存禧，禧吴剑。机器人化多功能护理床的研究与开发。机器人技 术与应用，2003 年第 6 期2孙桓，陈作模.机械原理（第六版）.高等教育出版社.2001.5 3洪钟德.简明机械设计手册.同济大学出版社.2002.5 4李国君,王成金. 多功能病床. 现代日用科学.2001(1) 5刘鸿文.材料力学.高等教育出版社. 1992.9 6范钦珊，殷雅俊. 材料力学.北京，清华大学出版社.20047康晓东，甑向明，冯军。新型自动病床的研制。Medica1 Equipment 8濮良贵，纪名刚.机械设计. 高等教育出版社.2001.4 第 7 版 9任钧国等.材料力学.国防科技大学出版社.2004.6 10李杞仪，赵韩主编. 机械原理. 武汉：武汉理工大学出版社，2001.8 11吴宗泽.机械零件设计手册.机械工业出版社.2004.1 12王昆等.机械设计课程设计.高等教育出版社.1995.12 13王文斌等.机械设计手册. 第 3 版.北京，机械工业出版社.2004.814陆润民主编.计算机辅助绘图基础（2002 版）.北京：清华大学出版社，2002 15卜玉坤主编.Subject-Based English机械英语 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The nursing bed was based on the idea of design, it can not only realize carried back, lift the thigh, curved crus and adjust sitting position, and the function of Pro/E design through 3d entity modeling software is simulated and simulation analysis, further guidance and the rationality of design are verified. To meet the increasing family care requirements, the robot multiaxial coordinated control technique is applied in nursing bed control, developed a multi-function nursing bed robotic nanomanipulation. This nursing bed through each bed panel coordination between the movement, the single move or linkage ways various pose, and through the voice or keyboard to control the movement than appearance. Nursing bed control system consists of master control module and auxiliary control module two parts. One master control module adopts single-chip microcomputer control, such already can reduce costs, and can ensure the nursing bed operation flexibility and reliability; Auxiliary control modules including speech recognition and voice playback two parts function. The actual usage proved was developed nursing bed. This paper the practicability and effectiveness of medical paper nets to share with you!Keywords: robotic nanomanipulation nursing bed; Control system; General cut; speech microcontrollerSummary: now, both developed and developing countries are facing more and more serious, the problem of aging population. Old people, the physiological function of degradation due to poor health, generallyconsumed a lot of medical resources, increase the burden of the hospital. In every country in the world in active seek out new health service mode, providing higher quality, more reliable and more accepting and cheap health services. So the construction of modern distance monitoring system, has the very good prospects for development. This paper studies a community-oriented robotic nanomanipulation based health intelligent monitoring system of multi-function type, of the patients physiological parameters for continuous, long time, automatic, real-time detection, and the analysis and processing after realizing automatic alarm, automatic recording category, but also through the network for remote monitoring medical personnel the timely discovery of the patients progress, at any time to take necessary care and emergency measures. With the rapid development of social economy, the peoples standard of living rises ceaselessly, life expectancy rising longevity, the citys population is gradually entered the aging.the aging of the population of social medical service system put forward higher request, and establish a community as the core of the health monitoring and disease precontrol information system has great practical significance o. elderly because the older, the body gradually reduce active, resistant to disease has decreased, and the disease in chronic diseases primarily. For chronic disease and paralytic character, besides the treatment with drugs and injection, physical way outside the nursing also indispensable. Correct and appropriate care can greatly enhance the patients body activity, reduce the complications of chronic disease. For many produced by regular medication, concerned, proper monitoring and correct nursing, need not hospitalizations.Especially for those who long for a variety of reasons impossible patients treated in hospital, the elderly and disabled people speaking, equipped with necessary nursing equipment and utensils particularly important compared to ordinary people. ,chronic patients, people with disabilities and bed time longer and more long, thus developing a kind of comfortable, nursing complete function, cost-effective nursing bed, will has a broad market prospect? . At present, China is building community on public health service system, if will development of the nursing bed and community, hospital medical system connection, realize medical and nursing, healthcare, medical treatment, disease precontrol etc integration, can reduce the pressure, more reasonable hospital, effectively use existing resources for hospital 4. Meanwhile, through the hospitals, communities two information system establishment and connections, can greatly improve our public health event to deal with emergency response speed and processing power. In view of this, according to our social medical service development present situation and the practical demand, put forward a kind of multiaxial coordination based robot control techniques and speech recognition technology is muti_function nursing bed concept, successfully developed the robotic nanomanipulation multi-function nursing bed, and on this basis developed based on the nursing bed medical monitoring system of the club. This article mainly discusses the structure of robotic nanomanipulation nursing bed and control system are discussed.1 robotic nanomanipulation nursing bed structureIn the structure of robotic nanomanipulation nursing bed design, the main consideration the following son points: (1) the nursing bed should be able to realize all kinds of the nursing posture pose requirements; (2) all activities of bed panel swing Angle should comply with the medical care for both human comfort; and (3) nursing bed body reliability, stability and safety requirements, should accord with medical care (4) bed body size have certain space limits; (5) to consider nursing bed in the room moving simplicity and medical auxiliary devices (such as hanging liquid frame and book table) in nursing bed f: can be installed sex. The developed machine humanizing nursing bed bed surface structure as shown in figure 1 shows, to realize J, seven basic nursing bed of posture pose demands that a flat, carry back, flexor/leg, SLR, left/right turn, sitting up and solution then, seven panel is independent of each other. Through the coordination between each bed panel, using single movement or movement way to realize nursing bed linkage of all kinds of pose of posture pose. Nursing bed with corresponding bed panel action such as table l.3. Each bed panel swing Angle is as follows: the backplane (posture), o. 10 750; Backplane (left/right emancipated), o. + 65. ; The left/right hip board, O. + 75. ; Thigh board, o. A + 35. ; Crus board, a 55 o + 35. ; Solution will cover andO. A + 90. 2 Robotic nanomanipulation nursing bed of the control systemin order to facilitate nursing bed of intelligent control, timely r solution of the current working state nursing bed nursing bed, upon the law to set necessary processes the number of sensors ?. By analyzing the data, sensor transmission control system can real-time understand, control panel of motion, bed of different agencies to prevent the mutual interference or ask to overshoot driven motor bed body, unnecessary casualties caused damage. Control system overall structure as figure2shows. In bed in the control mode pose posture, besides using popular keyboard buttons input methods outside, in order to facilitate the weak and sick, but also increased the speech input mode + operators through the voice commands to manipulate nursing bed. Due to the common types of control chip difficult to complete the voice commands, because the recognition of the nursing bed the control system is divided into two major modules.The first part primarily control module, it consists of a single-chip microcomputer control system structure, used to implement the nursing bed system, including the main control keyboard/voice control commands to accept the position signal and sensor input, and the output motor control signal etc, the second part as auxiliary control module, mainly for voice recognition and playback, it will come from the operators voice control command into electrical signals, then through code conversion, transported to the master control module, and accept the electrical signals to independent control module, will these control instruction convert audio signals of operator can understand. 2.1 robotic nanomanipulation nursing bed master control module master control module at runtime receive signals from the keyboard/speech recognition circuit analysis and processing signal, through, will control signal through external interface conveying to speech playback circuit, signal by voice playback circuit will be transformed into voice signal, provide voice feedback signal, make handlers understand nursing bed real-time dynamic; On the other hand, master control module according to various signal command, control different motor running, so as to realize the lot that users period nursing bed functions? . Master control module mainly include the following each subroutine:(1) keyboard input. The keyboard is nursing bed input control commandsby one of the ways the keyboard input, by encoding commands sent to the primary panel by serial. (2) dc motor of the motor control. Nursing bed in accepting the keyboard or speech input signal after, started for the corresponding action to achieve nursing bed. This requires the expected function for installation in the main control panel can the nursing bed eight dc motor both the positive and negative direction of motor control.(3) sensor signal input. Position sensor motor sports location information feedback to control system, control system according to the feedback is returned to the current signal judgment motor sports location and condition, and then calling the corresponding procedure motion control 2.1.1 keyboard control circuit keyboard on the control board for user operation except r equipped with the keys outside, still configuration display the nursing bed the working state of indicator. Considering the keyboard and the communication and the main panel control cPu L / 0 mouths limited resources, so by a separate microcontroller keyboard to treat various task. Because the keyboard (2 x 6) and indicator light (8) required many I / 0 mouths resources, and chooses 89c2051 microcontroller only 15 L / 0 mouths, L/o u resources are limited, therefore in the SCM L / 0 mouths resource allocation, the single-chip computer keyboard panel serial communication between the main control board; Meanwhile, considering control cable is a certain length to increase the reliability of communication, communication, adopt the 232 level, so the hardware circuit MAx232 chips for added a convert. 2.1.2 dc motor level control of the nursing function is nursing bed by dc motor to execute, motor drive nursing bed to complete the various movements, in order to achieve various nursing pose, include:(1) the backplane elevate/drop; (2) left/right turn physique increase/decrease; (3) thigh board increase/decrease; (4) crus board increase/decrease; (5) flat open/close; bedpan (6) lie low postures realize/reset; (7) sitting postures realize/reset; (8) SLR postures realize/reset; (9) bended leg postures realize/reset. Above all appearance conversion between and finish all through eight dc motor to realize, so is the main control board must be able to receive commands to eight dc motor after on E reversal, namely can realize motor control negative in nursing bed to electrify control the hardware circuit design, for each motor hasadopted two blades double throws on power control. The relay to 2.2 robotic nanomanipulation nursing bed auxiliary control module 2.2.1 speech recognition voice control technology is one of the existing control mode of advanced control mode, it is natural and convenient control mode, good affinity, the characteristics of applicability. Will voice control technology is introduced into the nursing bed under control, will greatly convenient users, particularly in those loss or partly losing activity, ability of self-dependence of patients, voice control and can help them enhance self-confidence, reduce dependence on others, add life courage and confidence in nursing bed users. The characteristics of the speech input commands, used in the study of the beauty of sENsORY company RSc364 little voice chip as recognition core chip. By training and realize Rsc364 chip speech recognition function, system L/o level is TrL level, which can be conveniently and other system for data transmission. Rsc364 chip inside integrated A speech recognition needs A variety of functions, it can complete speech recognition process of anti aliasing low-pass filter, sampling/keep, A/D conversion and voice recording Rsc364 chip in complete functions such as speech recognition task, will voice control signal output to SCM by chip Po and mouth. According to the PSc364 P1, the output state in the Lord with voice recognition chips control by A 74Lsl48 between expanding in tablet 74Lsl48 fracture, voice command input eight feet of the chip, connect Pl input mouth; Rsc364 Expansion of single chip J Gs meet in P3.2; SCM fracture P1.3 P1. O mouth and speech recognition chips J J 4 Po Po seven connections. When a voice command input, a mouth wipes the P1 output low level, Gs u lose I low-level startup microcontroller external interruption of single chip, the interrupt handlers from P1.0 P1.3 mouth when read people data. Laws 2.2.2 voice playback master control circuit, after receiving orders in control motor running, but also to voice playback son module lose J 【 J voice control signal by auxiliary control module. To the current users provide voice feedback. Speech with the main function modules put the son is: nursing bed receive user commands, in nursing bed function action before the speech information broadcast corresponding action, remind users do physical preparation, this kind of humanized design further improved nursing bed by the affinity of IsD4003_0836chip. Speech playback as the principal chip. IsI) 4003 series work pressure is 3 V, tuen mun recording a single chip 8min for 4 - time?. Chip adopt cMOs technology, containing oscillator, prevent confusion filter,Smoothing filter, audio amplifiers, since the action pixels and high-density multilevel flashing storage arrays, operation orders at through serial communication interface input. 3 robotic nanomanipulation nursing bed nursing bed robotic nanomanipulation control program control mode is a simplified robot control system startup way. After the first test nursing bed, then test each pose, switch state of each key-press test again, if one of the keys pressed nursing bed, then makes the corresponding action and start speech playback program told the operator, through the control speech recognition is like that, if speech recognition module identification, operator a directive, likewise, nursing bed complete corresponding action. 4 closing the robot multiaxial coordinated control technique is applied in nursing bed, may to the robotic nanomanipulation nursing bed. The developed under effective control of the robotic nanomanipulation nursing bed as shown in figure 4 shows, it can achieve more bits of adjustment, and USES the posture voice commands and keyboard input two modes for control, easy and flexible. Moreover, the master control module USES a microcontroller, making the system operation r. flexible reliable, low cost. Currently developed nursing bed has in some hospitals trial, reflect good. Future research will set wipes on how to further improve the flexibility, coordination and system function of human development system, etc.附录 B中文翻译 机器人化多功能护理床研究与探讨摘要：人性化设计是现代设计的一个重要理念,它强调在设计产品时从人体工 学、生态学、美学等角度达到完美,体现了科技以人为本的思想。该护理床的设计 正是基于这种理念,它不仅能够实现抬背、抬大腿,曲小腿和调整坐姿的功能,并将 设计通过 Pro/E 三维实体建模软件进行模拟和仿真分析,进一步指导和验证设计的 合理性。为满足目前日益提高的家庭护理要求，将机器人的多轴协调控制技术应 用于护理床的控制，研制了一种机器人化的多功能护理床该护理床通过各个床 面板之间的协调运动，采用单动或联动方式来实现各种位姿，并通过语音或键盘 来控制进行多位姿的运动护理床的控制系统由主控制模块和辅助控制模块两部 分构成其中主控制模块采用单片机进行控制，这样既可降低成本，又可保证护 理床操作的灵活性和可靠性；辅助控制模块包括语音识别和语音回放两部分的功 能实际使用效果证明了所研制的护理床的实用性和有效性本文由医学论文网 与您分享！关键词：机器人化护理床；控制系统；语音识剐；单片机概述：目前，无论是发达国家还是发展中国家，均面临着越来越严重的人口 老龄化问题。老年人由于各项生理机能退化，健康状况普遍不佳，消耗大量医疗 资源，增加了医院的负担。世界各国均在积极探求一种新的健康服务模式，提供 更高质量、更可靠、更容易被接受且成本低廉的健康服务。因此现代远程监护系 统的构建，具有很好的发展前景。本文研究了一种面向社区的基于机器人化多功 能式智能健康监护系统，用来对病人的生理参数进行连续、长时间、自动、实时 检测，并经分析、处理后实现多类别自动报警、自动记录，而且可以通过网络远 程监护便于医护人员及时发现病人的病情变化，随时采取必要的护理与急救措施。 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，城市人 口正逐步进入老龄化人口的老龄化对社会医疗服务体系提出了更高的要求，建立以社区为核心的健康监控和疾病预控信息化系统具有很大的现实意义”老年人 由于年龄偏大，肌体的活性逐渐降低，对疾病的抵抗力日益减弱，且疾病多以慢 性病为主对于慢性病人和瘫痪病人而言，除了配合药物和针剂的治疗外，物理 方式的护理也必不