多功能护理床开题报告 - 图文

荆楚理工学院

毕业设计（论文）开题报告

机械工程学院 学院 机械设计制造及其自动化 专业

课题名称：医用多功能护理床设计

学生姓名： 张小辉 学 号： 2011403010216 指导教师： 张思团

报告日期： 2015.04.05

1．本课题所涉及的问题在国内（外）的研究现状综述 多功能医用护理床是针对生活不能自理、危重和瘫痪病人特殊需要而设计的。医用护理床能调节床的背部和脚部的角度，通过线控或声控协助病人抬背或翻身等动作，可以缓解骶尾部皮肤的压力。在医院和家庭里有大量的生活不能自理、残疾、重病、瘫痪、截瘫、脑瘫等人群，这对护理他的护士还是家人来说，都是相当辛苦的一个工作，不仅给家人带来了无法言喻的辛苦，也给家人的心理蒙上了厚厚的阴影。一旦有了多功能医用护理床，即使不能自理者，卧床病人也可以利用护理床的升降背、曲腿及侧翻功能主动挺腰、抬臀，既有利于功能锻炼，又能有效预防褥疮的发生。针对市场需求设计开发一种结构简单、工作可靠、使用方便的多功能护理床，对于医疗事业具有重要的意义。 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。 我们基于人体工学原理和现代机械设计理论，采用机器人化的多自由度结构、多轴协调控制设计多功能电动护理床。该护理床主要由床体部分、运动部分、动力部分、电源部分、控制系统和辅助解便系统组成，通过按键控制完成平躺、抬背、坐起、屈或伸腿等基本动作；通过仿真分析，优化了多功能护理床的结构，使其符合人体工学原理；通过单片机控制器技术控制各个机构功能的实现。 采用机械一体化结合思想，为缺乏自理能力的人设计研制了易于使用的多功能电动护理床。此护理床通过PLC控制各个床面板之间的协调运动，该护理床最大的亮点不仅可以通过键盘来控制，而且可以通过语音控制进行多位姿的运动。此系统的语音控制部分，在硬件上，系统的核心部件是采用Infineon公司的UniSpeech芯片，外扩一块Flash、电源、语音输入输出设备以及控制键盘。该芯片专为语音识别和语音处理应用领域设计，拥有8位高速增强型M8051核心(25MIPS)和16位定点DSP核心（100MIPS）的双核（DSP+MCU）架构，保证了语音控制的可靠性。控制是此系统程序设计的核心部分，电机控制程序一方面接收控制面板和语音指令，另一方面保证电机能准确的完成相应的动作，即使在程序复位等非正常状态下也能保证电机本身、护理床和病人的安全。 我们还设计了一种可用于多功能护理床上的洁便机构及其控制电路。此护理床基于电机及电动推杆驱动的要求，采用集成H桥芯片BTS7960B实现对电机正反转和转速的控制，完成控制电路的设计。采用ANSYS对主要乘力部件进行有限元分析，在满足额定受力要求的前提下，确保机构能够安全进行。洁便机构是此护理床的主体机构，该护理床可以实现便盖的启闭、尿便处理器的升起、大2

小便的处理、尿便处理器的下降等功能，此机构智能化程度高，操作方便，可实现患者的卫生自理。 通过对市场上的现有护理床集便装置的结构以及使用率进行了深入的研究分析，对现有的护理床集便装置进行了重新的结构设计。通过建立其运动模型、进行仿真研究，确定和验证了其合理性，为了满足病人的洁便需求，针对护理床结构，设计并制作了具有自动封口打包功能的多功能护理床，此护理床具有结构简单、加工方便、能够有效的实现自动封口打包、便于操作等优点。这样，病人的排泄问题就可以得以很好地解决。 此外，考虑到现有护理床控制功能方面的不完善，基于SoC单片机C8051F020，对护理床控制部分和遥控部分的硬件电路、软件程序及系统抗干扰的设计，研发了一个智能控制系统，实现了病人使用遥控器对医疗护理床各个部分的智能控制,体现了医疗护理的自动化、智能化。本系统具有操作简单、可靠性高、精度高、成本低等特点，很大程度上降低了护理人员的劳动强度，提高收护理人员的护理质量和自护理能力。 护理床在国内的设计研究尚处于初级阶段，产品的功能、结构、造型有待进一步的完善，结构功能单一的护理床已经逐渐隐退。从近年来的发展来看，国内的护理床发展迅速，各种结构、功能等等各异的护理床层出不穷，发展方向主要向机器人模块化的自动控制方向发展。综上所述，虽然现阶段多功能护理床的功能逐渐趋于完善，但护理床人性化设计仍有美中不足的地方。论文研究了床板在各种运动状态下的角加速度对患者舒适度的影响及线性推杆在各姿态下的受力状况，采用力学理论分别对多功能护理床的主要零件进行力学计算，保证了机构运动的安全性和稳定性，使患者可以随意调节床的背部和脚步的高度，进而得到最佳的舒适度。这样，会使病人充分感受到科技带给人的方便，减轻病人的痛苦，增添他们对生活的勇气和信心。 3

2．本人对课题任务书提出的任务要求及实现预期目标的可行性分析 任务要求： （1）医用多功能护理床设计； （2）绘制该装置图纸1套：包括装配图和零件图，其中用autoCAD绘图和手工绘图的图纸各占50%，所有图纸需符合制图标准和技术要求； （3）参与油田钢丝试井绞车手摇机构的加工制作； （4）完成毕业设计说明书一份，阐述设计的过程和结论。 可行性分析： 本人大学期间对所学专业知识有深入了解，同时进行过多次金工实习和课程设计综合实训，并且去机械相关工厂进行过实习，所以对所学专业有扎实的理论知识。并且，学校也有优越的硬件设施：Auto CAD中心、金工车间、绘图室、图书馆以及附属医院等，自己也对相关领域的文献进行过检索和揣摩，对该课题有了系统的知识体系，相信在老师的指导下，结合相关文献和自己的努力一定可以完成预期设计任务。 3．本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路 本课题重点研究问题： (1) 设计护理床的连杆机构。 (2) 利用Auto CAD设计软件进行结构设计。 (3) 对护理床的轴进行强度校核，检验整台护理床使用的安全性及稳定性。 (4) 保护措施的设计。 关键问题及其解决思路： （1）根据《机械设计》、《机械原理》、《材料力学》等知识，对多功能医用护理床的结构形式、作用特点、受力方式等问题进行分析，设计医用多功能护理床； （2）根据力学和机械基础知识对活动支架和轴进行受力分析并进行强度校核； （3）运用Auto CAD软件进行零件的绘制； （4）结合现有条件，到附近医院进行实地调研考察。 4

4．完成本课题所必须的工作条件（如工具书、实验设备或实验环境条件、某类市场调研、计算机辅助设计条件等等）及解决的办法 （1）学校图书馆有相关标准、手册、工具书、图书、文献、电子图书库等资料可供查阅； （2）网上相关资源查阅； （3）兄弟院校和研究院相关文献借阅； （4）机械学院现有Auto CAD中心、计算机、应用软件，金工实习基地、机械加工设备等可以使用； （5）机械学院绘图教室，绘图工具等可供使用； （6）荆楚理工学院附属医院、荆门第一人民医院和荆门第二人民医院等周边医院的调研和实训。 5．完成本课题的工作方案及进度计划 第1～3周 搜集设计资料，完成开题报告； 第4～5周 分析产品功能技术要求，做方案设计； 第6～10周 产品设计，部分零件制作； 第11周 编制部分零件的加工工艺； 第11～12周 完成设计说明书； 第13～15周 生成电子文档； 第16周 答辩。 6．指导教师审阅意见 指导教师（签字）： 年 月 日 7．学院毕业设计（论文）工作领导小组评审意见 领导小组组长（签字）： 学院（签章） 年 月 日 说明：

1. 本报告必须由承担毕业设计（论文）课题任务的学生在接到“毕业设计（论文）任务书”、正式开始做毕业设计（论文）的第2周或第3周末之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。

2. 每个毕业设计（论文）课题撰写本报告一份，作为指导教师、毕业设计（论文）指导小组审查学生能否承担该毕业设计（论文）课题任务的依据，并接受学校的抽查。

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