1. 研究目的与意义
在我国人口老龄化不断加剧的背景下，养老问题成为未来将要面临的重要课题。多功能护理床作为一种辅助护理器械，对于改善失能老人、残疾人的生活品质，减轻护理人员的劳动强度能够发挥重要作用。多功能护理床的研究，对于我国应对人口老龄化具有重要的现实意义。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。
本设计对现有的电动护理床功能的不足做了分析后，自己设计了实用的控制系统。以往的护理床一般提供翻身、支背、抬腿等基本的功能，往往无法满足老人的需求。由于老人长时间双腿不运动导致肌肉萎缩，导致身体机能恢复的可能也随之降低。同时也无法采集到失能老人的生理参数，如心率、温度等等。在老人在使用护理床的时候，往往下床需要他人的帮助，才能完成下床动作。在针对现有护理床的不足之后，本设计对现有的护理床的功能进行了优化与创新设计。
2. 研究内容和预期目标
| 2．本课题主要研究内容和预期目标 研究内容： 1、本课题针对自动护理床的控制系统进行设计，针对残疾、失能、年老、手术后等运动不便的人群。减轻护理人员的负担，在以往的护理床提供的翻身、支背、屈腿等功能基础上，本设计提出了下肢康复装置设计、老人体征信息采集装置以及自助下床装置。 2、系统控制元件、传感器等选型。 3、下肢康复装置设计，利用两个伺服电机、以及相关的传动装置、触摸屏进行参数设定。通过对两轴的角度控制，模拟老人双腿的关节活动。根据不同使用者的功能需求，设计的运动角度可调节的系统，通过伺服电机驱动传动部件，可以调节弯曲角度，完成不同老人的关节运动。 4、体征信息采集装置设计，利用Arduino、ESP8266模块、DHT11温湿度传感器和心率传感器组成信息采集系统。通过温湿度传感器和心率传感器采集的数据，通过电信号发送至Arduino，Arduino通过对采集到的电信号进行分析，将分析出的数据通过ESP8266网络模块发送至One-net服务器。护理人员在手机APP中能够直观的看到老人的信息。 |
| 5、自助下床装置设计，由于患者不便，利用两个伺服电机采用吊起转移的方法将患者移至他处。一个伺服电机进行抬起动作，另一个伺服电机控制旋转方向，利用驱动杠杆使得患者安全平稳地下床转移。 6、整体分析性能 预期目标：能对护理床整体机电结构有详细全面的认识，能将传感器与设备有机结合并达到所要的控制目的。以下图1为系统控制流程图。
图1 系统控制流程图 |
3. 研究的方法与步骤
| 2．本课题拟采用的研究方法、步骤 研究方法： 本设计采用PLC驱动伺服电机，经过相关的传动导向元件从而控制床上的翻身，支背屈腿等功能。老人或者护理人员使用HMI与手持按钮进行动作控制。PLC程序进行输入输出采样，得到外部信息后经过程序逻辑判断，对轴进行精准定位控制。利用Arduino采集数据发送至手机APP，使未在老人身边的护理人员第一时间获取老人体征信息。 研究步骤： 1、写出开题报告； 2、翻译资料一份；内容要求与本课题技术领域相关，字数约为5000中文文字的外文资料。 |
| 3、对本护理床中的控制系统部分进行设计； 4、根据理论计算得出的结构数据参数，采用PLC编程等软件，完成控制需求，包括接线图、电路图。 5、按毕业设计论文撰写规范要求，撰写一份15000字的毕业设计说明书。
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4. 参考文献
[1] 濮良贵，纪名刚.机械设计（第8版）[m].北京：高等教育出版社，2006.
[2]赵松年，李恩光，裴仁清.机电一体化系统设计[m].北京：北京理工大学出版社，2006
[3]闻邦椿，机械设计手册（第5版）[m].北京：机械工业出版社，2010.
5. 计划与进度安排
1) 2020-2-24～2022-3-16 查阅资料，充分调研。了解和掌握电动护理床的基本原理与结构形式、加工制造工艺、设计方法、生产使用现状、技术关键等内容。撰写开题报告和翻译外文资料；
2)2022-3-17～2022-3-30查阅相关资料，确定电动护理床总体设计方案，包括基本原理与组成结构等；
3) 2022-3-31～2022-4-27 查阅相关资料，完成电动护理床动力参数计算；完成总体与部件电气设计；
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