一种基于角度控制的多功能护理床

摘要

一种基于角度控制的多功能护理床，属于医疗设备技术领域。从翻身功能的需求出发，将人体翻身视作近似定轴转动，提出实现人体近似定轴翻身模式的嵌套式组合床框及其翻身机构。采用两个对称布置的曲柄滑块和摆杆的串联组合机构实现左右侧翻功能，驱动滑块位于两个对称布置的组合机构中间，有效地利用了多功能护理床的底部空间，减少了驱动电机数，同时在床体的底部设计了曲柄摆杆机构，通过第一驱动组件带动第一叉臂围绕自身转轴摆动翻转，进而实现上身板的翻转，由于上身板的转轴上安装主动锥齿轮，在上身板转动的过程中，主动锥齿轮带动从动锥齿轮旋转，从动锥齿轮带动摆臂摆动实现第一侧板和第二侧板能够与上身板实现同步转动。

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体地说是一种基于角度控制的多功能护理床。

背景技术

多功能护理床需要辅助卧床者经常运动且应符合百分之九十以上人群的使用，且支背、侧翻和曲腿的角度、各块床板的运动轨迹以及尺寸参数应满足人机工程学要求。而现有的护理床在将后背缓慢升起的过程中，后背床垫会对病人的腰背部造成挤压，后背缓慢降落的过程中，后背床垫会对病人的腰背部造成拉拽，病人会感到极不舒服，而且在护理床升起或降落时，若没有侧翼升起护住病人身体两侧的话，病人会有向两侧滑移掉下护理床的危险。同时多功能护理床的适用人群是行动不便的高龄老人和存在肢体功能障碍的残疾人。这类人群缺乏甚至完全丧失自主行动能力，在支背过程中可能出现向一侧倾斜或肢体被床板间的间隙夹伤的情况，故在多功能护理床的设计过程中应充分考虑各床板间由于需要满足相对运动而产生的间隙带来的安全隐患。

发明内容

本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种基于角度控制的多功能护理床。

本发明的核心技术思想是：从翻身功能的需求出发，研究了人体自主翻身时的运动过程和受力状况，将人体翻身视作近似定轴转动，提出实现人体近似定轴翻身模式的嵌套式组合床框及其翻身机构。采用两个对称布置的曲柄滑块和摆杆的串联组合机构实现左右侧翻功能，驱动滑块位于两个对称布置的组合机构中间，有效地利用了多功能护理床的底部空间，减少了驱动电机数，同时在床体的底部设计了曲柄摆杆机构，通过第一驱动组件带动第一叉臂围绕自身转轴摆动翻转，进而实现上身板的翻转，由于上身板的转轴上安装主动锥齿轮，在上身板转动的过程中，主动锥齿轮带动从动锥齿轮旋转，从动锥齿轮带动摆臂摆动实现第一侧板和第二侧板能够与上身板实现同步转动。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于角度控制的多功能护理床，包括上身板、臀部板和腿部板，上身板的两侧有第一侧板和第二侧板，上身板的中间有中间外板和中间内板，第一侧板和第二侧板通过侧板铰链铰接在上身板的头部和尾部，中间外板通过外板铰链与外板转轴铰接，外板转轴穿过上身板，中间外板的一侧通过内板铰链安装中间内板，上身板和臀部板通过上身板转轴连接，上身板的底部两侧有导向槽，导向槽内安装上身板脚轮，上身板脚轮安装在曲臂上，曲臂固定在第一叉臂的两侧，第一叉臂上部为套筒结构，套筒内穿过悬臂的光轴，悬臂为矩形框架结构，框架的一端焊接在第二支架上，第一叉臂的底部安装第一连杆，第一连杆安装在第一驱动组件上；上身板的底部安装第一支架，臀部板的底部安装第二支架和第三支架，第一驱动组件安装在第二支架和第三支架的支架横梁上，悬臂上安装第一角度传感。

上身板上安装上身板转轴，上身板转轴上安装主动锥齿轮，主动锥齿轮与行星锥齿轮啮合，行星锥齿轮的主轴上安装摆臂，摆臂上安装摆臂连杆，摆臂连杆与侧板支架连接，侧板支架的转轴上安装第二角度传感器，侧板支架安转在第一侧板和第二侧板的底部。

中间外板的底部有导向槽道，导向槽道内安装外板脚轮，外板脚轮上安装外板叉臂，外板叉臂安装在外板铰链上，外板铰链安装在上身板横梁上，外板叉臂通过外板连杆与第二驱动组件连接，第二驱动组件安装在上身板横梁上，外板铰链上安装第四角度传感器。

中间内板的底部安装内板脚轮，内板脚轮安转在内板叉臂上，内板叉臂安装在内板铰链上，内板铰链安装在上身板横梁上，内板叉臂通过内板连杆与第三驱动组件连接，第三驱动组件安装在上身板横梁上，内板铰链上安装第三角度传感器。

第一驱动组件、第二驱动组件和第三驱动组件为直线电机驱动组件，直线电机包括电机定子和电机动子两部分，电机定子为永磁体阵列，电机动子为硅钢片叠压而成的铁芯和线圈组成，电机动子安装在固定板上，固定板的两侧安装滑块上，滑块安装在导轨上。

本发明的一种基于角度控制的多功能护理床与现有技术相比所产生的有益效果是：

（1）本发明设计的多功能护理床具有支背、翻身以及支背保护功能，每一组运动系统中都安装对应的传感器，实时的检测动作间的旋转角度，并将检测结果反馈给控制系统，控制系统接收角度反馈信号后能够实时的调整运动组件中电机的速度和方向，这样就使得该机构具有运动平稳、安全可靠、结构简单和便于控制的特点。

（2）本发明将上身板旋转支背和左右两侧板翻转保护动作通过锥齿轮传动和摆杆机构结合起来，实现两种机构的联动，侧板翻转保护不再额外使用动力系统驱动，在以定轴转动模式翻身过程中，卧床者始终位于中间床板和上身侧板形成的 V 形空间内，中间床板和上身左、右侧板对人体具有良好的支撑作用，避免了翻身时人体背部与中间床板间的相对滑动，提高了翻身舒适性。

附图说明

附图1是本发明结构主视图；

附图2是本发明结构A-A截面图；

附图3是本发明结构B-B截面图；

附图4是本发明结构上身板俯视图；

附图5是本发明结构局部放大图D；

附图6是本发明结构局部放大图C；

1、上身板， 2、臀部板， 3、腿部板，4、第一侧板，401、侧板铰链，5、第二侧板，6、外板转轴，7、中间外板，701、外板铰链，8、中间内板，801、内板铰链， 9、第一支架， 10、第二支架， 11、第三支架，12、第一驱动组件，13、第二驱动组件，14、第三驱动组件，15、第一连杆，16、第一叉臂，17、曲臂，181、上身板脚轮，182、外板脚轮，183、内板脚轮，19、悬臂，20、上身板转轴，21、主动锥齿轮，22、行星锥齿轮，23、摆臂，24、摆臂连杆，25、侧板支架，26、侧板脚轮， 27、侧板转轴，28、外板叉臂，29、内板叉臂，30、内板铰链，31、外板铰链，32、外板连杆，33、内板连杆，34、电机定子，35、电机动子，36、导轨，37、滑块，38、固定板，39、支架脚轮，40、支架横梁，41、上身板横梁，42、第一角度传感器，43、第二角度传感器，44、第三角度传感器，45、第四角度传感器。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明实施例的作以下详细说明。

一种基于角度控制的多功能护理床，包括上身板1、臀部板2和腿部板3，上身板1的两侧有第一侧板4和第二侧板5，上身板1的中间有中间外板7和中间内板8，第一侧板4和第二侧板5通过侧板铰链401铰接在上身板1的头部和尾部，中间外板7通过外板铰链701与外板转轴6铰接，外板转轴6穿过上身板1，中间外板7的一侧通过内板铰链801安装中间内板8，上身板1和臀部板2通过上身板转轴20连接，上身板1的底部两侧有导向槽，导向槽内安装上身板脚轮18，上身板脚轮18安装在曲臂17上，曲臂17固定在第一叉臂16的两侧，第一叉臂16上部为套筒结构，套筒内穿过悬架19的光轴，悬架19为矩形框架结构，框架的一端焊接在第二支架10上，第一叉臂16的底部安装第一连杆15，第一连杆15安装在第一驱动组件12上；上身板1的底部安装第一支架9，臀部板2的底部安装第二支架10和第三支架11，第一驱动组件12安装在第二支架10和第三支架11的支架横梁40上，悬架19上安装第一角度传感42。

作为本发明的第一实施例，第一叉臂16为框架结构，框架上端有中空套筒，套筒内穿过悬架19上的转轴，第一叉臂16的两侧焊接曲臂17，在不连接第一连杆15的情况下，第一叉臂16能够带动曲臂17围绕悬架19上的转轴摆动。

上身板1上安装上身板转轴20，上身板转轴20上安装主动锥齿轮21，主动锥齿轮21与行星锥齿轮22啮合，行星锥齿轮22的主轴上安装摆臂23，摆臂23上安装摆臂连杆24，摆臂连杆24与侧板支架25连接，侧板支架25的转轴上安装第二角度传感器43，侧板支架25安转在第一侧板4和第二侧板5的底部。

作为本发明的第一实施例，上身侧板在整个支背过程中的角速度是先增大后减小，符合在支背运动的前半行程两上身侧板第一侧板4和第二侧板5的角速度逐渐增加以起到保护作用，在支背过程的后半行程两上身侧板的角速度逐渐减小以避免两上身侧板的翻起角度过大给病人带来局促感。

作为本发明的第一实施例，为了实现当支背床框抬起时，卧床者不会因失去重心而向两侧倾斜，当最大支背角度达 85°时两侧保护床板支起角度应不小于60°，同时，由于第一侧板4和第二侧板5伴随中间支背床框翻起时，其各自的旋转轴线在空间上呈90°交角，故采用平面连杆机构和锥齿行星轮机构的组合机构来实现支背保护功能。

中间外板7的底部有导向槽道，导向槽道内安装外板脚轮182，外板脚轮182上安装外板叉臂28，外板叉臂28安装在外板铰链31上，外板铰链31安装在上身板横梁41上，外板叉臂28通过外板连杆32与第二驱动组件13连接，第二驱动组件13安装在上身板横梁41上，外板铰链31上安装第四角度传感器45。

作为本发明的第一实施例，需要向左侧翻身时，中间外框向左侧翻转，同时带动内框向左侧翻转；向右侧翻身时，中间内框向右侧翻转，中间外框静止。

中间内板8的底部安装内板脚轮183，内板脚轮183安转在内板叉臂29上，内板叉臂29安装在内板铰链30上，内板铰链30安装在上身板横梁41上，内板叉臂29通过内板连杆33与第三驱动组件14连接，第三驱动组件14安装在上身板横梁41上，内板铰链30上安装第三角度传感器44。

第一驱动组件12、第二驱动组件13和第三驱动组件14为直线电机驱动组件，直线电机包括电机定子34和电机动子35两部分，电机定子34为永磁体阵列，电机动子35为硅钢片叠压而成的铁芯和线圈组成，电机动子35安装在固定板38上，固定板38的两侧安装滑块37上，滑块37安装在导轨36上。

作为本发明的第一实施例，给直线电机定子的三相绕组中通入三相对称的正弦电流后,会产生气隙磁场，当三相电流随时间变化时,气隙磁场将按A、B、C相序沿直线运动,称为行波磁场，永磁体的励磁磁场与行波磁场相互作用便会产生电磁推力，在这个推力的作用下,由于定子固定不动,那么动子就会沿行波磁场的相反方向作直线运动。

综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，本领域技术人员可以在本发明的指导思想之内提出其他的实施例，但这些实施例都包括在本发明的范围之内。