一種單核單輪驅(qū)動多功能電動病床的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種單核單輪驅(qū)動多功能電動病床，其特征在于，包括：電動病床控制單元，主床板，折疊床，所述的主床板包括有背板、座板以及腳板，所述的座板與所述的背板以及所述的腳板分別連接，且所述的背板及所述的腳板分別設(shè)置于所述的座板的兩側(cè)，所述的主床板的底部設(shè)置有多個連接主床板以及電動病床控制單元的支撐桿，所述的主床板的底部兩側(cè)設(shè)置有支撐板，所述的主床板的底部設(shè)置有折疊床，所述的折疊床板通過表面的凸塊與支撐板上的卡槽相連接，且所述的折疊床板的一側(cè)設(shè)置有兩個所述的可折疊的支撐腳。此病床在同一個病床中多添加一個看護(hù)床，并且床板可以自由抬高，安全性能高，使用方便，適用范圍廣。
【專利說明】
一種單核單輪驅(qū)動多功能電動病床
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及電動病床領(lǐng)域，特別是涉及一種單核單輪驅(qū)動多功能電動病床。
【背景技術(shù)】
[0002] 醫(yī)用病床系統(tǒng)是一種用于醫(yī)院病房內(nèi)提供承載患者的設(shè)備。目前發(fā)達(dá)國家醫(yī)院中 使用的醫(yī)用病床基本上全部自動化，家庭病床、社區(qū)醫(yī)院病床也已經(jīng)使用多功能電動床。部 分醫(yī)用病床可以通過外力改變形狀達(dá)到輔助調(diào)整患者體位的目的，其中有些附件具有促進(jìn) 患者康復(fù)的效果;可控制電動病床是相對高級的自動化產(chǎn)品，具有省時省力的優(yōu)點(diǎn)。由于電 控制的特點(diǎn)，控制鍵可以安裝在任何允許病床接受到信號的范圍內(nèi)，提高了控制的自由度。 通過附件升級，還可以實(shí)現(xiàn)權(quán)限分配。電動驅(qū)動產(chǎn)品精度更高，便于流水線作業(yè)，已作為ICU 重癥監(jiān)護(hù)室、手術(shù)室、造影室等中使用的特種醫(yī)用病床。
[0003] 我國在醫(yī)用電動病床領(lǐng)域的研究開發(fā)相對滯后，整體水平不高，現(xiàn)國內(nèi)各級醫(yī)院 均是采用普通的機(jī)械病床：由床腿、床體和床面組成。為了移動方便移動，一般均在床腿上 設(shè)置機(jī)械滾動滑輪;為了方便病人坐起，均在床頭部分設(shè)置機(jī)械手動搖起裝置。對于這類型 病床，一般均需要護(hù)理人員幫助，很難獨(dú)自完成，同時病床功能單一，實(shí)用性能不強(qiáng)。
[0004] 長時間運(yùn)行發(fā)現(xiàn)存在著很多安全隱患和不便，即： (1)現(xiàn)有的部分病床通過四個固定站腳與地面接觸起到支撐作用，病人均被固定在某 一個封閉的環(huán)境中，隨著病人長時間的住院，對病人的身心造成了極大的傷害。
[0005] (2)雖然部分病床把固定站腳改為了機(jī)械萬向輪，可以通過醫(yī)護(hù)人員移動病床到 某個空間，但是由于病床移動隨意性較大，有時候會出現(xiàn)誤操作，甚至有時候會傷害到病 人。
[0006] (3)隨著現(xiàn)代人類生活質(zhì)量的增加，肥胖病人大量增加，而護(hù)士人員一般又都比較 瘦小，通過機(jī)械萬向輪移動病人使得護(hù)士人員非常吃力，加重了勞動強(qiáng)度。
[0007] (4)隨著老齡化的加重，大量的老人也加重了對病床的需求，現(xiàn)在的護(hù)工人員又比 較少，基于機(jī)械萬向輪的病床加重了護(hù)工人員的勞動強(qiáng)度。
[0008] (5)所有的機(jī)械病床一般均固定在某個位置，一旦需要移動或者變換方向均需要 外部人員完成，加重了護(hù)工人員的勞動量。
[0009] (6)現(xiàn)在的機(jī)械病床即使可以通過外力通過病房門口被推到外部環(huán)境中，由于人 為操作的自動化程度比較低，通過病房門口都需要點(diǎn)時間調(diào)整病床的姿態(tài)才可以通過。 [0010] (7)現(xiàn)在的機(jī)械病床即使可以通過機(jī)械萬向輪的支撐到達(dá)病房以外的環(huán)境，在調(diào) 節(jié)了病人身心的同時，也加大了護(hù)工人員的勞動量，特別是通過爬坡的地方時，對護(hù)工人員 的體力提出了更高的要求。
[0011] (8)現(xiàn)有的機(jī)械病床一般均在病床的頭部設(shè)置了一個搖動杠杠，當(dāng)病人需要抬起 頭部或者是需要仰起上半身時，均有護(hù)理人員搖動杠杠達(dá)到升起部分病床的目的，病床的 自動化程度較低，而且加重了護(hù)理人員的勞動量。
[0012] (9)現(xiàn)有的機(jī)械病床一般均沒有考慮病人腿部的要求，病人的腿部位置的病床機(jī) 械部分不能上下移動，對于長時間臥床的病人來說造成腿部肌肉萎縮等狀況發(fā)生，不利于 病人的病情治療。
[0013] (10)現(xiàn)有的機(jī)械病床或簡易的電動病床在推離病人離開病房時，不論病人的病情 和狀況如何，病人均是直直的躺在病床上，沒有人性化考慮，有時對病人的心理傷害非常嚴(yán) 重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種單核單輪驅(qū)動多功能電動病床。
[0015] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是：提供一種單核單輪驅(qū)動多 功能電動病床，其特征在于，包括:電動病床控制單元，主床板，折疊床， 所述的折疊床包括支撐腳和折疊床板， 所述的主床板包括有背板、座板以及腳板，所述的座板與所述的背板以及所述的腳板 分別連接，且所述的背板及所述的腳板分別設(shè)置于所述的座板的兩側(cè)，所述的主床板的底 部設(shè)置有多個連接主床板以及電動病床控制單元的支撐桿，所述的主床板的底部兩側(cè)設(shè)置 有支撐板， 所述的主床板的底部設(shè)置有折疊床，所述的折疊床板通過表面的凸塊與支撐板上的卡 槽相連接，且所述的折疊床板的一側(cè)設(shè)置有兩個所述的可折疊的支撐腳， 所述的主床板的頂部兩側(cè)設(shè)置分別設(shè)置有頭板件及腳板件，所述的主床板的一側(cè)設(shè)置 有護(hù)邊欄。
[0016] 在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，所述的支撐板的底部設(shè)置有長條形滾輪。
[0017] 在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，所述的座板上設(shè)置有排泄口。
[0018] 在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，所述的電動病床控制單元包括DSP控制器、位移傳感 器、磁電傳感器、單輪驅(qū)動、人機(jī)界面、四軸直流無刷伺服電機(jī)，所述的DSP控制器與位移傳 感器及人機(jī)界面相連接，所述的磁電傳感器與單輪驅(qū)動及四軸直流無刷伺服電機(jī)相連接。
[0019] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明單核單輪驅(qū)動多功能電動病床，此病床在同一個病 床中多添加一個看護(hù)床，并且床板可以自由抬高，安全性能高，使用方便，適用范圍廣。
【附圖說明】
[0020] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它 的附圖，其中： 圖1是本發(fā)明單核單輪驅(qū)動多功能電動病床的一較佳實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明基于DSP的單輪驅(qū)動自由升降醫(yī)用病床原理圖； 圖3為本發(fā)明基于DSP的單輪驅(qū)動自由升降機(jī)器人電動病床程序框圖； 圖4為基于DSP的單輪驅(qū)動自由升降機(jī)器人電動病床運(yùn)動原理框圖； 圖5為基于DSP的單輪驅(qū)動自由升降機(jī)器人電動病床通過病房門口自動導(dǎo)航原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面將對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施 例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范 圍。
[0022] 本發(fā)明一種單核單輪驅(qū)動多功能電動病床，其特征在于，包括:電動病床控制單元 1，主床板2,折疊床3， 所述的折疊床3包括支撐腳和折疊床板， 所述的主床板2包括有背板、座板以及腳板，所述的座板與所述的背板以及所述的腳板 分別連接，且所述的背板及所述的腳板分別設(shè)置于所述的座板的兩側(cè)，所述的主床板2的底 部設(shè)置有多個連接主床板2以及電動病床控制單元1的支撐桿，所述的主床板2的底部兩側(cè) 設(shè)置有支撐板4， 所述的主床板2的底部設(shè)置有折疊床，所述的折疊床板通過表面的凸塊與支撐板4上的 卡槽相連接，且所述的折疊床板的一側(cè)設(shè)置有兩個所述的可折疊的支撐腳， 所述的主床板2的頂部兩側(cè)設(shè)置分別設(shè)置有頭板件及腳板件，所述的主床板的一側(cè)設(shè) 置有護(hù)邊欄。
[0023]在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，所述的支撐板的底部設(shè)置有長條形滾輪。
[0024] 在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，所述的座板上設(shè)置有排泄口。
[0025] 在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，所述的電動病床控制單元包括DSP控制器、位移傳感 器、磁電傳感器、單輪驅(qū)動、人機(jī)界面、四軸直流無刷伺服電機(jī)，所述的DSP控制器與位移傳 感器及人機(jī)界面相連接，所述的磁電傳感器與單輪驅(qū)動及四軸直流無刷伺服電機(jī)相連接。 [0026] 基于DSP(TMS320F2812)機(jī)器人電動病床控制器，在電源打開狀態(tài)下，人機(jī)界面先 工作，如果確實(shí)需要移動電動病床，護(hù)工人員、護(hù)士人員輸入各自的權(quán)限密碼，機(jī)器人電動 病床才可能在屋子里移動，否則機(jī)器人電動病床就待在原地等待權(quán)限開啟命令;如果機(jī)器 人電動病床需要推出病房，此時醫(yī)院負(fù)責(zé)人需要開啟自己的權(quán)限密碼，否則機(jī)器人電動病 床一旦移動到門口位置被門口監(jiān)控傳感器探測到，檢測系統(tǒng)會觸發(fā)控制器上的傳感器，DSP 鎖死當(dāng)前的機(jī)器人電動病床并發(fā)出誤操作警報。在正常運(yùn)動狀態(tài)下，機(jī)器人電動病床通過 各種傳感器讀取外部環(huán)境比反饋參數(shù)給DSP，由DSP處理后轉(zhuǎn)化后為四軸直流無刷伺服電機(jī) 的同步控制PWM信號，PWM波信號經(jīng)驅(qū)動放大后通過直流無刷電機(jī)Z和R完成頭部和腿部病床 部分的升降，然后通過直流無刷電機(jī)X、直流無刷電機(jī)Y驅(qū)動病床向前運(yùn)動，其運(yùn)動速度和位 移被相對應(yīng)的磁電編碼器、12、13、14反饋給05?，由05?二次調(diào)整同步?麗控制信號滿足實(shí) 際工作需求。電動床在運(yùn)行過程中，人機(jī)界面在線存儲并輸出當(dāng)前狀態(tài)，使得處理比較直 觀。
[0027]具體實(shí)施步驟是： 把醫(yī)用電動床控制系統(tǒng)分為兩部分:人機(jī)界面系統(tǒng)和運(yùn)動控制系統(tǒng)。其中人機(jī)界面系 統(tǒng)完成人機(jī)界面、路徑規(guī)劃、在線輸出等功能；運(yùn)動控制系統(tǒng)完成電動病床的多軸伺服控 制、數(shù)據(jù)存儲、I/O控制等功能，系統(tǒng)充分發(fā)揮DSP( TMS320F2812)信號處理能力較強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)， 同時又實(shí)時處理各種傳感器信號。
[0028]其具體的功能實(shí)現(xiàn)如下： 1)在機(jī)器人電動病床未接到任何指令之前，它一般會和普通醫(yī)用病床沒有區(qū)別，被固 定在某一個區(qū)域，交流電源對系統(tǒng)中的蓄電池充電，保證機(jī)器人電動病床有足夠的能源完 成任務(wù)。
[0029] 2)-旦接到主控器發(fā)出的工作命令后，為了防止機(jī)器人電動病床的移動損害充電 連接線，TMS320F2812控制器會自動斷開連接線與交流電源的連接，機(jī)器人電動病床轉(zhuǎn)為蓄 電池供電狀態(tài)。
[0030] 3)為了防止誤操作，本發(fā)明采用三級啟動權(quán)限，當(dāng)確定需要移動機(jī)器人電動病床 時，如果只是在病房內(nèi)部移動機(jī)器人電動病床，則需要護(hù)工人員和護(hù)士先后通過人機(jī)界面 輸入權(quán)限密碼開啟屋內(nèi)行走模式;如果是需要推動機(jī)器人電動病床走出病房，則需要護(hù)工 人員、護(hù)士和醫(yī)院負(fù)責(zé)人先后通過人機(jī)界面輸入權(quán)限密碼開啟屋外行走模式。
[0031] 4)當(dāng)機(jī)器人電動病床開啟行走模式后，一旦啟動鍵SS按下，系統(tǒng)首先完成初始化 并檢測電源電壓，如果蓄電池電源不正常，將向TMS320F2812發(fā)出中斷請求，TMS320F2812會 對中斷做第一時間響應(yīng)，如果TMS320F2812的中斷響應(yīng)沒有來得及處理，車體上的自鎖裝置 將被觸發(fā)，進(jìn)而達(dá)到自鎖的功能，防止誤操作；如果電源正常，電動床機(jī)器人將開始正常工 作。
[0032] 5)當(dāng)TMS320F2812控制器檢測到啟動鍵SS按下，如果此時只有頭部上升按鈕SHF被 觸發(fā)，機(jī)器人電動病床將開始做病床頭部上升部分的運(yùn)動，TMS320F2812根據(jù)伺服控制器的 要求把按鍵每次需要運(yùn)行的距離S轉(zhuǎn)化為電機(jī)Z的加速度、速度和位置參考指令值，然后再 結(jié)合電機(jī)Z對應(yīng)的磁電傳感器M3的速度和位移反饋生成驅(qū)動直流無刷伺服電機(jī)Z的驅(qū)動信 號，驅(qū)動信號經(jīng)功率橋放大后驅(qū)動直流無刷伺服電機(jī)Z正向運(yùn)動，機(jī)器人電動病床開始緩緩 升起，在運(yùn)動過程中，一旦護(hù)理人員的手不在觸發(fā)啟動鍵或者是上升按鈕SHF，直流無刷伺 服電機(jī)Z的伺服控制就結(jié)束，完成此次上升過程；當(dāng)病人的頭部需要下降時，護(hù)理人員只要 同時按下啟動鍵SS和頭部下降按鈕SHB，機(jī)器人電動病床將開始做病床頭部下降部分的運(yùn) 動，TMS320F2812根據(jù)伺服控制器的要求把按鍵每次需要運(yùn)行的距離S轉(zhuǎn)化為電機(jī)Z的加速 度、速度和位置參考指令值，然后再結(jié)合電機(jī)Z對應(yīng)的磁電傳感器M3的速度和位移反饋生成 驅(qū)動直流無刷伺服電機(jī)Z的驅(qū)動信號，驅(qū)動信號經(jīng)功率橋放大后驅(qū)動直流無刷伺服電機(jī)Z反 向運(yùn)動，機(jī)器人電動病床開始緩緩下降，在運(yùn)動過程中，一旦護(hù)理人員的手不在觸發(fā)啟動鍵 或者是上升按鈕SHB，直流無刷伺服電機(jī)Z的伺服控制就結(jié)束，完成此次下降過程。 TMS320F2812伺服控制器記錄下當(dāng)前位置與水平位置的位移SHS。
[0033] 6)當(dāng)TMS320F2812控制器檢測到啟動鍵SS按下，如果此時只有腿部上升按鈕SLF 被觸發(fā)，機(jī)器人電動病床將開始做病床腿部上升部分的運(yùn)動，TMS320F2812根據(jù)伺服控制器 的要求把按鍵每次需要運(yùn)行的距離S轉(zhuǎn)化為電機(jī)R的加速度、速度和位置參考指令值，然后 再結(jié)合電機(jī)R對應(yīng)的磁電傳感器M4的速度和位移反饋生成驅(qū)動直流無刷伺服電機(jī)R的驅(qū)動 信號，驅(qū)動信號經(jīng)功率橋放大后驅(qū)動直流無刷伺服電機(jī)R正向運(yùn)動，機(jī)器人電動病床開始緩 緩升起，在運(yùn)動過程中，一旦護(hù)理人員的手不在觸發(fā)啟動鍵或者是上升按鈕SLF，直流無刷 伺服電機(jī)R的伺服控制就結(jié)束，完成此次上升過程；當(dāng)病人的腿部需要下降時，護(hù)理人員只 要同時按下啟動鍵SS和頭部下降按鈕SLB，機(jī)器人電動病床將開始做病床腿部下降部分的 運(yùn)動，TMS320F2812根據(jù)伺服控制器的要求把按鍵每次需要運(yùn)行的距離S轉(zhuǎn)化為電機(jī)R的加 速度、速度和位置參考指令值，然后再結(jié)合電機(jī)R對應(yīng)的磁電傳感器M4的速度和位移反饋生 成驅(qū)動直流無刷伺服電機(jī)R的驅(qū)動信號，驅(qū)動信號經(jīng)功率橋放大后驅(qū)動直流無刷伺服電機(jī)R 反向運(yùn)動，機(jī)器人電動病床開始緩緩下降，在運(yùn)動過程中，一旦護(hù)理人員的手不在觸發(fā)啟動 鍵或者是上升按鈕SLB，直流無刷伺服電機(jī)R的伺服控制就結(jié)束，完成此次下降過程。 TMS320F2812伺服控制器記錄下當(dāng)前位置與水平位置的位移SLS。
[0034] 7)當(dāng)TMS320F2812控制器檢測到啟動鍵SS按下，如果此時恢復(fù)按鈕SFF被觸發(fā)，機(jī) 器人電動病床根據(jù)TMS320F2812伺服控制器的速度和加速度要求，把位移SLS和SHS轉(zhuǎn)化為 電機(jī)Z和電機(jī)R的加速度、速度和位置參考指令值，然后再結(jié)合電機(jī)Z和電機(jī)R對應(yīng)的磁電傳 感器M3、M4的速度和位移反饋生成驅(qū)動直流無刷伺服電機(jī)Z和電機(jī)R的驅(qū)動信號，驅(qū)動信號 經(jīng)功率橋放大后驅(qū)動直流無刷伺服電機(jī)Z和電機(jī)R運(yùn)動，床體被恢復(fù)到自然狀態(tài)。
[0035] 8)當(dāng)TMS320F2812控制器檢測到啟動鍵SS按下，TMS320F2812控制器將檢測側(cè)向轉(zhuǎn) 彎按鈕SK是否被觸發(fā)。如果側(cè)向轉(zhuǎn)彎按鈕SK被觸發(fā)，TMS320F2812根據(jù)機(jī)器人運(yùn)動部分需要 旋轉(zhuǎn)角度沒=9〇0需要，把直流無刷伺服電機(jī)Y要運(yùn)轉(zhuǎn)的距離SX轉(zhuǎn)化為加速度、速度和位置 參考指令值，然后再結(jié)合電機(jī)Y對應(yīng)的磁電傳感器M2的反饋生成驅(qū)動直流無刷伺服電機(jī)Y的 驅(qū)動信號，驅(qū)動信號經(jīng)功率橋放大后驅(qū)動直流無刷伺服電機(jī)Y運(yùn)動，由于直流無刷電機(jī)Y在 旋轉(zhuǎn)過程中通過齒輪結(jié)構(gòu)帶動直流無刷伺服電機(jī)X運(yùn)動。當(dāng)直流無刷伺服電機(jī)Y完成這次伺 服運(yùn)動，直流無刷伺服電機(jī)X已經(jīng)完成側(cè)轉(zhuǎn)如* 1的任務(wù)，由于在此過程中只是電機(jī)Y驅(qū)動電機(jī) X旋轉(zhuǎn)90度，并為改變電動病床的方向，提高了機(jī)器人電動病床在狹小空間的實(shí)用性。
[0036] 9)當(dāng)TMS320F2812控制器檢測到啟動鍵SS按下，如果此時只有前進(jìn)按鈕SF被觸發(fā)， 機(jī)器人電動病床將開始向前運(yùn)動，在運(yùn)動過程中，機(jī)器人攜帶的前方防撞超聲波傳感器S9 和S10將工作，并向TMS320F2812控制器時刻反饋其與前方障礙物的距離。如果防撞超聲波 傳感器S9或者是S10讀取到前方有障礙物時，TMS320F2812經(jīng)內(nèi)部伺服控制程序調(diào)整直流無 刷伺服電機(jī)X的PWM輸出，控制機(jī)器人電動病床在安全范圍內(nèi)停車，控制器并開啟一個三秒 的計時，如果三秒后控制器依舊讀取到障礙物則通知人機(jī)界面改換行走軌跡;如果三秒后 障礙物信號消息，則機(jī)器人電動病床將按照當(dāng)前路徑繼續(xù)啟動前進(jìn)。在機(jī)器人電動病床運(yùn) 動過程中，磁電傳感器Ml、M2會時刻檢測直流無刷伺服電機(jī)X和電機(jī)Y的運(yùn)動速度和位移，并 反饋給 TMS320F2812。
[0037] 10)當(dāng)TMS320F2812控制器檢測到啟動鍵SS按下，如果此時只有后退按鈕SB也被觸 發(fā)，機(jī)器人電動病床將開始后退運(yùn)動，TMS320F2812經(jīng)內(nèi)部伺服控制程序調(diào)整直流無刷伺服 電機(jī)X和Y的PWM輸出，控制機(jī)器人電動病床按照設(shè)定速度緩慢后退;在后退運(yùn)動過程中，磁 電傳感器Ml、M2會時刻檢測直流無刷伺服電機(jī)X和電機(jī)Y的運(yùn)動速度和位移，并反饋給 TMS320F2812，TMS320F2812根據(jù)磁電傳感器Ml和M2的速度和位移反饋二次調(diào)整直流無刷伺 服電機(jī)X和電機(jī)Y的PWM輸出，保證機(jī)器人電動病床在安全速度范圍內(nèi)運(yùn)行，防止速度過快機(jī) 器人電動病床推倒護(hù)工人員。
[0038] 11)當(dāng)TMS320F2812控制器檢測到啟動鍵SS按下，如果此時轉(zhuǎn)彎按鈕SK和前進(jìn)按鈕 SF被觸發(fā)，機(jī)器人電動病床將開始側(cè)向右移，在運(yùn)動過程中，機(jī)器人攜帶的側(cè)方防撞超聲波 傳感器S6將工作，并向TMS320F2812控制器時刻反饋其與前方障礙物的距離。如果防撞超聲 波傳感器S6讀取到右方有障礙物時，TMS320F2812經(jīng)內(nèi)部伺服控制程序調(diào)整直流無刷伺服 電機(jī)X的PWM輸出，控制機(jī)器人電動病床在安全范圍內(nèi)停車，控制器并開啟一個三秒的計時， 如果三秒后控制器依舊讀取到障礙物存在將向人機(jī)界面發(fā)出停車報警;如果三秒后障礙物 信號消息，則機(jī)器人電動病床將按照當(dāng)前軌跡繼續(xù)側(cè)向右移。在機(jī)器人電動病床側(cè)向右移 過程中，磁電傳感器M1、M2會時刻檢測直流無刷伺服電機(jī)X和電機(jī)Y的運(yùn)動速度和位移，并反 饋給TMS320F2812,由TMS320F2812二次調(diào)整電機(jī)X和電機(jī)Υ的運(yùn)動參數(shù)。
[0039] 12)當(dāng)TMS320F2812控制器檢測到啟動鍵SS-旦按下，如果此時轉(zhuǎn)彎按鈕SK和前進(jìn) 按鈕SB被觸發(fā)，機(jī)器人電動病床將開始側(cè)向左移，在運(yùn)動過程中，機(jī)器人攜帶的側(cè)方防撞超 聲波傳感器S7將工作，并向TMS320F2812控制器時刻反饋其與前方障礙物的距離。如果防撞 超聲波傳感器S7讀取到左方有障礙物時，TMS320F2812經(jīng)內(nèi)部伺服控制程序調(diào)整直流無刷 伺服電機(jī)X的PWM輸出，控制機(jī)器人電動病床在安全范圍內(nèi)停車，控制器并開啟一個三秒的 計時，如果三秒后控制器依舊讀取到障礙物存在將向人機(jī)界面發(fā)出停車報警;如果三秒后 障礙物信號消息，則機(jī)器人電動病床將按照當(dāng)前軌跡繼續(xù)側(cè)向左移。在機(jī)器人電動病床側(cè) 向左移過程中，磁電傳感器Ml、M2會時刻檢測直流無刷伺服電機(jī)X和電機(jī)Y的運(yùn)動速度和位 移，并反饋給TMS320F2812,由TMS320F2812二次調(diào)整電機(jī)X和電機(jī)Y的運(yùn)動參數(shù)。
[0040] 13)當(dāng)機(jī)器人電動病床需要移出病房時，現(xiàn)有醫(yī)院負(fù)責(zé)人開啟行走權(quán)限密碼，然后 護(hù)工人員把機(jī)器人電動病床推到帶有地面標(biāo)志的位置，機(jī)器人電動病床進(jìn)入自動導(dǎo)航狀 態(tài)：其導(dǎo)航的光電傳感器31、32、53、54、55將工作，地面標(biāo)志反射回來的光電信號反饋給 TMS320F2812,經(jīng)TMS320F2812判斷處理后確定機(jī)器人偏移導(dǎo)航軌道的偏差，TMS320F2812把 此偏差信號轉(zhuǎn)化為電機(jī)X和電機(jī)Y要運(yùn)行的加速度、速度和位移指令，TMS320F2812再結(jié)合磁 電編碼器Ml和M2的反饋生產(chǎn)驅(qū)動直流無刷伺服電機(jī)X和電機(jī)Y的驅(qū)動信號，驅(qū)動信號放大后 驅(qū)動直流無刷電機(jī)X和電機(jī)Y向前運(yùn)動，快速調(diào)整機(jī)器人電動病床迅速回到導(dǎo)航軌道中心。 機(jī)器人電動病床沿著軌道行走過程，TMS320F2812根據(jù)地面標(biāo)志和磁電編碼器Ml和M2的反 饋微調(diào)電機(jī)X和電機(jī)Y的驅(qū)動信號，使機(jī)器人沿著設(shè)定好的軌道順利通過病房門口。當(dāng)鋪設(shè) 的軌道消失后，機(jī)器人電動病床就停在原地等待人為推動信號，防止誤操作。
[0041] 14)本機(jī)器人電動病床在運(yùn)動過程為了防止護(hù)士的誤操作以及遇到緊急狀況停 車，加入了緊急停車自動鎖車功能。如遇到緊急情況，當(dāng)緊急按鍵ESW1按下后，控制器一旦 檢測到緊急中斷請求會發(fā)出原地停車指令，TMS320F2812通過驅(qū)動器鎖死行走電機(jī)X，即使 電動病床多個萬向輪W都處于可以滑動狀態(tài)，由于行走電機(jī)X處于鎖死狀態(tài)，這樣機(jī)器人電 動病床也不會運(yùn)動。
[0042] 15)本發(fā)明在機(jī)器人電動病床上加入了濕度檢測系統(tǒng)。此濕度檢測系統(tǒng)由濕敏傳 感器、測量電路和顯示記錄裝置等幾部分組成，分別完成信息獲取、轉(zhuǎn)換、顯示和處理等功 能，這樣當(dāng)病人大小便失控時，濕度檢測系統(tǒng)會工作，將發(fā)出報警信號，護(hù)工人員通過人機(jī) 界面輸出可以查出故障原因，然后更換床褥。
[0043] 16)本電動床裝備了多種防障礙物報警系統(tǒng)，床載障礙探側(cè)系統(tǒng)可以在碰撞到障 礙物之前自動探測到障礙物的存在并自動停車，并根據(jù)障礙物的性質(zhì)確定二次啟動或是一 直待在原地不動，這樣就保證了在運(yùn)動過程中對周圍環(huán)境的適應(yīng)，減少了環(huán)境對其的干擾。
[0044] 17)在機(jī)器人電動病床行走過程中，電機(jī)經(jīng)常會收到外界因素干擾，為了減少電機(jī) 的脈動轉(zhuǎn)矩對機(jī)器人行走的影響，控制器在考慮電機(jī)特性的基礎(chǔ)上加入了對電機(jī)轉(zhuǎn)矩的在 線辨識，并利用電機(jī)力矩與電流的關(guān)系進(jìn)行補(bǔ)償，削弱了外界環(huán)境對機(jī)器人運(yùn)動的影響。
[0045] 本發(fā)明單核單輪驅(qū)動多功能電動病床有益效果是： 1、在控制過程中，充分考慮了電池在這個系統(tǒng)中的作用，基于DSP(TMS320F2812)控制 器時刻都在對機(jī)器人電動病床的運(yùn)行狀態(tài)和電源來源進(jìn)行監(jiān)測和運(yùn)算，當(dāng)交流電源切斷 時，病床會自動借助自帶蓄電池電源自動鎖死在固定位置，直至有移動開關(guān)信號輸入，保證 了病床的自然狀態(tài)。
[0046] 2:為了方便病人自理，減少對外界條件的依賴，本系統(tǒng)加入了人機(jī)界面功能，病人 只要通過電腦觸摸屏就可以自動控制病床機(jī)器人，這樣就可以不需要護(hù)理而自己解決部分 簡易的日常生活。
[0047] 3:由于此電動病床加入了基于蓄電池的動力助力裝置，即使碰到病人身體肥胖或 者護(hù)理人員身體瘦弱時，病床本身在電源充足的條件下可以為護(hù)工人員和護(hù)士人員在屋子 里移動病床提供動力，減少了護(hù)士或者護(hù)工人員在屋子里移動病床的體力消耗和勞動強(qiáng) 度。
[0048] 4:由于此電動病床加入了基于直流無刷伺服電機(jī)的單輪驅(qū)動系統(tǒng)，使得病床可以 在屋子里實(shí)現(xiàn)自由移動，減少了病人在某一個固定位置的壓抑感。
[0049] 5:由于此電動病床加入了基于直流無刷伺服電機(jī)的單輪驅(qū)動系統(tǒng)，使得電動病床 可以在屋子里原地按照任意方向自由旋轉(zhuǎn)，減少了移動病床需要的空間，特別適合應(yīng)用于 空間狹小的病房。
[0050] 6:由于加入了基于直流無刷伺服電機(jī)的單輪驅(qū)動系統(tǒng)，在非常狹小的空間內(nèi)可以 使病床機(jī)器人側(cè)向移動，減少機(jī)器人旋轉(zhuǎn)帶來的負(fù)面問題。
[0051 ] 7 :為了能夠使病床機(jī)器人能夠自由移出病房門口，控制器加入了多種導(dǎo)航傳感 器，機(jī)器人在移出病房過程中一旦讀到地面標(biāo)志就會自動導(dǎo)航，減少人工移動病床帶來的 誤差。
[0052] 8:當(dāng)機(jī)器人電動病床遇到爬坡的時，由于自身攜帶的有動力能源，所以可以很好 的起到助力作用，減少了對護(hù)工人員體力的要求。
[0053] 9:由TMS320F2812處理多軸電機(jī)的全數(shù)字伺服控制，大大提高了運(yùn)算速度，解決了 單單片機(jī)運(yùn)行較慢的瓶頸，縮短了開發(fā)周期短，并且程序可移植能力強(qiáng)。
[0054] 10:本發(fā)明完全實(shí)現(xiàn)了單板控制，不僅節(jié)省了控制板占用空間，而且還完全實(shí)現(xiàn)了 多軸電機(jī)控制信號的同步，有利于提高醫(yī)用機(jī)器人電動病床的穩(wěn)定性和動態(tài)性能。
[0055] 11:由于本控制器采用TMS320F2812處理大量的數(shù)據(jù)與算法，并充分考慮了周圍的 干擾源，有效地防止了程序的"跑飛"，抗干擾能力大大增強(qiáng)。
[0056] 12:本機(jī)器人電動病床加入了自動鎖車功能，當(dāng)病床機(jī)器人在移動過程中，如遇到 緊急情況，控制器會發(fā)出原地停車指令，并鎖死主運(yùn)動電機(jī)，即使多個萬向輪都處于可以滑 動狀態(tài)，但由于驅(qū)動輪處于鎖死狀態(tài)，這樣機(jī)器人也不會運(yùn)動。
[0057] 13:本發(fā)明在機(jī)器人電動病床系統(tǒng)中加入了多種開啟權(quán)限，防止了病床的誤操作。
[0058] 14:本機(jī)器人電動病床加入了濕度檢測系統(tǒng)。此濕度檢測系統(tǒng)由濕敏傳感器、測量 電路和顯示記錄裝置等幾部分組成，分別完成信息獲取、轉(zhuǎn)換、顯示和處理等功能，這樣當(dāng) 病人大小便失控或者是床單潮濕時，濕度檢測系統(tǒng)會工作，發(fā)出更換請求。
[0059] 15:本電動床機(jī)器人裝備了多種報警系統(tǒng)，在碰撞到障礙物之前自動停車，這樣就 保證了在運(yùn)動過程中的安全性，減少了環(huán)境對其的干擾。
[0060] 16:由于本機(jī)器人電動病床系統(tǒng)采用直流無刷伺服電機(jī)替代了直流電機(jī)，不僅進(jìn) 一步提高了系統(tǒng)的安全性，也可以提高能源的利用率，增加了機(jī)器人電動病床在攜帶能源 一定的條件下一次移動的距離。
[0061] 17:由于本機(jī)器人電動病床系統(tǒng)采用直流無刷伺服電機(jī)，當(dāng)電機(jī)受到外界干擾產(chǎn) 生脈動轉(zhuǎn)矩時，直流無刷伺服電機(jī)可以利用力矩與電流的關(guān)系迅速進(jìn)行補(bǔ)償，極大減少了 外界干擾對機(jī)器人電動病床的影響。
[0062] 18:基于單軸直流無刷伺服電機(jī)的頭部伺服控制部分可以很好的滿足病人需要抬 起頭部或者是仰起上半身的活動，護(hù)理人員可以通過按鍵達(dá)到升起病床前部，病床的自動 化程度進(jìn)一步得到提升，減少了護(hù)理人員的勞動量。
[0063] 19:基于單軸直流無刷伺服電機(jī)的腿部伺服控制部分可以很好的滿足病人需要腿 部或者下半身的活動，護(hù)理人員可以通過按鍵達(dá)到升起或降低病床后部，病床的自動化程 度進(jìn)一步得到提升，減少了護(hù)理人員的勞動量。
[0064] 20:基于前后兩軸直流無刷伺服升降裝置組合使得機(jī)器人電動病床具有各種機(jī)械 組合，在推離病人離開病房時，可以根據(jù)病人的病情自由調(diào)節(jié)病床的姿勢，滿足了不同病人 的心理要求。
[0065] 以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā) 明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng) 域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種單核單輪驅(qū)動多功能電動病床，其特征在于，包括：電動病床控制單元，主床板， 折疊床， 所述的折疊床包括支撐腳和折疊床板， 所述的主床板包括有背板、座板以及腳板，所述的座板與所述的背板以及所述的腳板 分別連接，且所述的背板及所述的腳板分別設(shè)置于所述的座板的兩側(cè)，所述的主床板的底 部設(shè)置有多個連接主床板以及電動病床控制單元的支撐桿，所述的主床板的底部兩側(cè)設(shè)置 有支撐板， 所述的主床板的底部設(shè)置有折疊床，所述的折疊床板通過表面的凸塊與支撐板上的卡 槽相連接，且所述的折疊床板的一側(cè)設(shè)置有兩個所述的可折疊的支撐腳， 所述的主床板的頂部兩側(cè)設(shè)置分別設(shè)置有頭板件及腳板件，所述的主床板的一側(cè)設(shè)置 有護(hù)邊欄。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單核單輪驅(qū)動多功能電動病床，其特征在于，所述的支撐板的 底部設(shè)置有長條形滾輪。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單核單輪驅(qū)動多功能電動病床，其特征在于，所述的座板上設(shè) 置有排泄口。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單核單輪驅(qū)動多功能電動病床，其特征在于，所述的電動病床 控制單元包括DSP控制器、位移傳感器、磁電傳感器、單輪驅(qū)動、人機(jī)界面、四軸直流無刷伺 服電機(jī)，所述的DSP控制器與位移傳感器及人機(jī)界面相連接，所述的磁電傳感器與單輪驅(qū)動 及四軸直流無刷伺服電機(jī)相連接。
【文檔編號】A61G7/05GK105997397SQ201610600742
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月28日
【發(fā)明人】張好明
【申請人】江蘇若博機(jī)器人科技有限公司