CN101427965B - 多功能电动护理床 - Google Patents

Abstract

本发明多功能电动护理床，含有背部床板、臀部床板和腿部床板，底层机架、中层机架和顶层机架、线性推杆以及连杆机构，其特征是：在中层机架上设有所有线性推杆的固定支点；在中层机架与顶层机架之间设有端坐曲腿踏脚转动装置、左右侧翻转动装置、床的整体前倾、后仰和举升装置，以及便器与床板转换及辅助解便装置，在顶层机架上安装组合式床板；连杆机构的动力均采用含蓄电池的24V直流电机，采用手动按钮或语音控制系统进行控制。本发明具有抬背曲腿踏脚功能、左右联动的侧翻功能、床的整体前倾、后仰和举升功能、便器与床板转换及辅助解便功能，能实现人体在护理床上方便地调整各种体位，是一种便于推广的多功能电动护理床。

Description

多功能电动护理床

【技术领域】

本发明涉及居家服务机器人技术领域，具体的说，是一种能实现多种功能的电动护理床。

【背景技术】

护理床是一种能够提高卧床老人或病人的自理能力、减轻护理人员工作强度，减少家庭成员后顾之忧的服务机器人。随着人们寿命也不断提高，社会上老龄化人口越来越多，对护理床的需求也越来越多。随着技术的发展和社会对老人和卧床病人的关注，功能性的护理床越来越多，它们给老人或卧床病人的生活和治疗提供了种种方便。

目前，国内外与本发明相关的电动护理床技术主要有：一是采用电动或手动方式通过链轮与链或绳与滑轮机构驱动床板的相应部分运动，使人体处于坐、卧等姿势；二是采用伺服电机经减速器减速增矩后驱动连杆机构，带动床板的相应部分运动，实现卧床者体位的变换；三是采用线性推杆驱动连杆机构实现端坐或实现曲腿和踏脚功能。

现有电动护理床存在的不足主要是：

(1)由于链传动、齿轮机构或滑轮机构不具备自锁功能，当电机断电时运动的床板不能处在锁定的静止状态，因此，需要设置诸如棘轮机构等锁定装置。

(2)链传动、齿轮传动噪声大，且易发生跳齿现象，从而影响护理床的安全；此外，齿轮传动所用的润滑油也易造成地面的污染。

(3)采用伺服电机驱动，且需要多台电机协调工作，由于伺服电机的价格较贵，造成电动护理床的成本过高，难以推广。

(4)设计的臀部四块组合坐板结构不合理，一是坐便圈太小，不符合成年病人或老年人身体特点；二是大腿板不能侧翻，影响侧翻功能的发挥。

(5)护理床左右双折式侧翻床板的结构不合理，不符合人体翻转的功能需要。

(6)翻转机构采用单电机输入单轴输出的连杆机构，一个电机只能驱动一侧床板，节能效果差。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有抬背曲腿踏脚功能，左右联动的侧翻功能，床的整体前倾、后仰和举升功能，便器与床板转换及辅助解便功能，能实现人体在床上方便地实现所需的各种体位，并能辅助解便的多功能电动护理床。

为实现上述目的，本发明多功能电动护理床，由组合式床板、三层式机架结构、线性推杆、连杆机构构成，所述的组合式床板由背部床板、臀部床板和腿部床板构成，所述的三层式机架结构由底层机架、中层机架和顶层机架构成；连杆机构包含连架杆、连杆、涉及中层机架、顶层机架；其特征在于：背部床板由独立的右背侧板、左背侧板和中间背板构成，臀部床板由独立的右臀侧板、左臀侧板、中上臀板和中下臀板构成，腿部床板由独立的右腿侧板、左腿侧板、活动腿板、活动脚板构成；各床板框架与框架之间用螺栓铰接；在所述的底层机架上设有控制装置、电源，以及整床举升的固定铰接点；在中层机架上设有所有线性推杆的固定支点；在中层机架与顶层机架之间设有端坐曲腿踏脚转动装置、左右侧翻转动装置、床的整体前倾、后仰和举升装置，以及便器与床板转换及辅助解便装置，在顶层机架上安装组合式床板；线性推杆为由24V电压电机、蜗杆蜗轮机构和梯形丝杠机构组成，一端固定在中层机架上，另一端与转动装置的传动连杆连接。

所述的端坐曲腿踏脚转动装置为一个平面八杆连杆机构，由实现背板转动的平面铰链四杆机构、实现活动腿板与活动脚板转动的平行双曲柄机构，以及连接两个四杆机构连架杆的连杆组成，即由连架杆I、连杆I、连架杆II、连杆II、连架杆III、连架杆IV、连杆III，以及中层机架、顶层机架组成；线性推杆的一端铰接于中层机架上，另一端铰接于抬背四杆机构的曲柄上。

所述的左右侧翻转动装置为一个平面八杆机构，由推动主转侧板转动的四杆机构、推动副转侧板转动的四杆机构以及连接两套四杆机构的连杆组成，连接执行主转副转侧板转动的两个四杆机构的连杆、两个四杆机构的连架杆、以及由机架构成平行的双曲柄机构的八杆机构的动力都由线性推杆提供，线性推杆的一端铰接于中层机架上，另一端铰接于主转侧板所在四杆机构的连架杆上。

在所述的左右侧翻转动装置中采用曲拐作为托板，拐作设置在背部侧板和臀部侧板的框架下，能在侧翻转动时托起左背侧板和左臀侧板或右背侧板和右臀侧板一起转动。

所述的床的整体前倾、后仰和举升装置为双动力的平面五杆机构，两个连架杆的一端铰接于底层机架上，其中，一个连架杆的另一端铰接于中层床架，另一个连架杆的另一端通过一个连杆铰接于中层床架上；二自由度五杆机构由线性推杆提供动力，线性推杆的一端铰接在中层床架上，另一端分别铰接在与中层床架相连的连架杆上和连杆上，其启动后，实现护理床床面的整体升降或倾斜。

所述的便器与床板转换及辅助解便装置包括升降机构、平移装置、活动机架、固定机架、线性推杆、水泵、水箱、电吹风、加热器和温控器；在活动机架上装有床板和座便器，床板下装有水嘴、电吹风；储水箱内置有加热器和温控器；水泵装在机架上，活动机架及便器、活动臀板的水平运动由一个线性推杆提供，便器或活动臀板的垂直运动由另一个线性推杆和曲柄滑块机构实现。

连杆机构的动力均采用24V直流电机，电机由含蓄电池的电源供电。

所述的线性推杆设有自锁装置，当电机断电后，线性推杆与其推动的连杆机构构成零自由度的“珩架”结构，各杆件之间无相对运动。

本发明采用手动按钮进行电动控制；也可采用语音控制系统进行电动控制。

本发明多功能电动护理床的积极效果是：

(1)改变了现有电动护理床运动功能设计上的不足，实现了电动护理床能进行稳妥的抬背曲腿踏脚、左右联动的侧翻、床的整体前倾、后仰和举升等运动，有了解便辅助装置，能实现人体在床上方便地实现所需的各种体位。

(2)设计的传动机构为平面铰链机构，加工成本低，安装调试方便，断电时整机安全可靠。传动噪音低于链传动方案。

(3)线性推杆采用的电源输入电压为220V，输出为24V，且有蓄电池，保证了用户的用电安全；且可维持用户在停电后仍可使用电动护理床的各项功能200余次。

(4)左右侧翻转动装置和端坐曲腿踏脚转动装置等采用一个线性推杆和匹配电源的一个输出，实现了两轴或三轴的同步输出，节省了一套电动装置；使翻转的一侧受力大，另一侧受力小，设计更合理，减少了动力装置的浪费。

(5)用线性推杆取代伺服电机做动力，通过平面连杆机构驱动床板运动，极大地降低了多功能床生产成本，有利于本发明的商品化、产业化。

(6)控制系统更合理、方便，可使用按钮操作，也可用语音进行控制；可任意调节电动护理床的运动方向，实现卧床者体姿的多种调节。

(7)床板沿床宽设计为三折式结构，符合翻转时人体的实际需要，侧翻时人体易实现自由转动。

(8)传动机构、机架、床板框采用金属材料通过机械加工而成，铰接选用螺栓和螺母等标准件，使产品的加工工艺简单易行。

【附图说明】

附图1为本发明多功能电动护理床的结构示意图；

附图2为本发明多功能电动护理床侧视结构示意图；

附图3为组合式床板的结构示意图；

附图4为底层机架的构结构示意图；

附图5为中层机架上侧翻机构支点的结构示意图；

附图6为中层机架上连杆机构的结构示意图；

附图7为顶层机架的结构示意图；

附图8为端坐曲腿踏脚转动装置线性推杆和连杆机构结构示意图；

附图9为曲拐的结构示意图；

附图10为U形支架结构示意图

附图中的标识分别为：

1、床头板，2、床侧挡架，3、床尾板，4、底层机架，5、中层机架，6、顶层机架，7、组合式床板，8、右背侧板，9、中间背板，10、左背侧板，11、右臀侧板，12、中上臀板，13、中下臀板，14、左臀侧板，15、左腿侧板，16、活动腿板，17、活动脚板，18、右腿侧板，19螺栓20整体举升电机铰接  21连杆  22连架杆  23、线性推杆，24、连架杆I，25、连杆I，26、连架杆II，27、连杆II，28、连架杆III，29、连架杆IV，30、连杆III，31、曲拐，32、U型支撑结构。

【具体实施方式】

以下结合附图给出本发明的具体实施方式。

参见附图1至3。本发明多功能电动护理床由组合式床板7、三层式机架结构、线性推杆23、连杆机构构成，所述的组合式床板包含床头板1、床侧挡架2、床尾板3、背部床板、臀部床板和腿部床板，所述的三层式机架结构由底层机架4、中层机架5和顶层机架6构成；连杆机构包含连杆21、连架杆22、涉及中层机架5、顶层机架6；背部床板由独立的右背侧板8、中间背板9和左背侧板10构成，臀部床板由独立的右臀侧板11、中上臀板12、中下臀板13和左臀侧板14构成，腿部床板由独立的右腿侧板18、活动腿板16、活动脚板17和左腿侧板15构成，运动时组合式床板7通过转动装置使得三块合一，同轴转动(臀部床板不动)；各床板框架与床板框架之间用螺栓19铰接。

参见附图4至7。在底层机架4上设置控制装置、电源，以及整体举升电机铰接20；中层机架5为电动护理床动力的安装层，在其上设置连架杆22和连杆21，以及所有线性推杆23的固定支点；端坐曲腿踏脚转动装置、左右侧翻转动装置、床的整体前倾、后仰和举升装置，便器与床板转换及辅助解便装置都设置在中层机架5与顶层机架6之间，组合式床板7设置在顶层机架6之上。

所述的端坐曲腿踏脚转动装置为一个平面八杆连杆机构，由实现背板转动的平面铰链四杆机构、实现活动腿板16与活动脚板17转动的平行双曲柄机构，以及连接两个四杆机构连架杆的连杆组成，即由连架杆I24、连杆I25、连架杆II26、连杆II27、连架杆III28、连架杆IV29、连杆III30，以及中层机架5、顶层机架6组成(参见附图8)；线性推杆23的一端铰接于中层机架5上，另一端铰接于抬背四杆机构的曲柄上。转动时，背部床板的转角和腿部床板的转角都比较大，为保证活动脚板17随背部床板、活动腿板16同步运动且始终水平下移，连杆III30、顶层机架6与连架杆I24和连架杆II26构成平行双曲柄机构；线性推杆23连接在连架杆I24上；端坐时，线性推杆23推动连架杆I24绕顶层机架6转动，通过连杆I25使与摇杆一体的背部床板转动，而连架杆II26则由连杆III30提供的动力通过连杆II27使活动脚板17与活动腿板16联动——活动腿板16绕臀部床板与活动腿板16之间的铰接(转轴)随背部床板的转动同步转动，活动脚板17绕活动脚板17与活动腿板16之间的铰接(转轴)随背部床板、活动腿板16的转动而同步联动；背部床板和活动腿板16的转角同时到达极限位置，但根据实际需要两者的转角可以有不同，一般在75°～85°的范围以内。

当线性推杆23反方向运动到极限位置时，背部床板、活动腿板16和活动脚板17与整个护理床床面保持一致的水平状态，供人平躺。

左右侧翻转动装置为一个平面八杆机构，由推动主转侧板转动的四杆机构、推动副转侧板转动的四杆机构以及连接两套四杆机构的连杆组成，连接执行主转副转侧板转动的两个四杆机构的连杆、两个四杆机构的连架杆、以及由机架构成平行的双曲柄机构的八杆机构的动力都由线性推杆23提供，线性推杆23的一端铰接于中层机架5上，另一端铰接于主转侧板所在四杆机构的连架杆上。

由于护理床的左、右侧背板与左、右臀侧板是相对独立的床板模块，在左右侧翻转动装置中采用曲拐31作为托板，拐作31设置在背部侧板框架和臀部侧板框架下，能在侧翻转动时托起左背侧板和左臀侧板或右背侧板和右臀侧板一起转动，实现电动护理床的侧向翻转。

侧翻转动时，左右两侧床板转角不同，转角大的一侧为主转侧板，转角较小一侧为副转侧板；当右侧床板翻转时，中间床板保持不动，右背侧板8和右臀侧板11通过右边的曲拐(参见附图9)及同侧的侧翻转轴一起侧翻(主转侧板)，左背侧板10和左臀侧板14通过左边的曲拐及同侧的侧翻转轴一起侧翻(副转侧板)，此时，左右背、臀侧板呈大角度和小角度同步侧向翻转，右侧主侧转的话左侧就呈副侧转，左侧主侧转的话右侧就呈副侧转，两侧侧转同步进行，使左右背、臀侧板同步翻起或放下；主侧转的幅度可达85°，副侧转的幅度可达15°。

通电时，线性推杆23做往复直线运动，平面八杆机构作平面运动；当电机断电时，由于线性推杆23的自锁功能，使得侧翻转动装置的各连杆21和连架杆22相对位置不变，处于零自由度的“珩架”状态，机构静止。

床的整体前倾、后仰和举升装置为双动力的平面五杆机构，两个连架杆的一端铰接于底层机架4上，其中的一个连架杆的另一端铰接于中层床架5，另一个连架杆的另一端通过一个连杆铰接于中层床架5上；二自由度五杆机构由线性推杆23提供动力，线性推杆23的一端铰接在中层床架5上，另一端分别铰接在与中层床架5相连的连架杆上和连杆上。该装置既可实现双电机联动，又可进行单电机工作，双电机联动实现整个床面的上升或下降，单电机工作则是通过不同电机的工作，实现床面的倾斜。

在前倾、后仰或举升运动中，线性推杆23推动与中层机架5铰接的连杆或/和连架杆绕中层床板5上的铰接转动，中层床板5(连杆)则在相联杆件的作用下，实现前倾、后仰和/或整体升降。通过本装置可将护理床面调整为水平状态、前倾15度或后仰15度；如整体举升的话，举升的高度可达50cm。

便器与床板转换及辅助解便装置包括：升降机构、平移装置、活动机架、固定机架、线性推杆、水泵、水箱、电吹风、加热器和温控器等；活动机架上装有床板和座便器，床板下装有水嘴、电吹风；储水箱内置有加热器和温控器；水泵装在机架上，活动机架及便器、活动臀板的水平运动由一个线性推杆提供，便器或活动臀板的垂直运动由另一个线性推杆和曲柄滑块机构实现。

解便前，操作按钮启动垂直移动推杆，活动床板下移到机架下滑道；再启动另一推杆，通过曲柄滑块机构实现解便器上移到位；解便后，启动水泵电机，在供水压力作用下，带有水嘴的滑杆克服弹簧力，伸到最大位置，喷水净洗臀部，洗毕后关水泵电机；卸压后，滑杆在复位弹簧的作用下回归自然位置，解便与用后水的便袋由封口装置进行封口，然后启动电吹风吹干清洗部位，完毕后关闭电机；启动垂直移动电机将便器下移到下滑道，再启动水平移动电机将中下臀板13移到臀部位置，启动垂直移动推杆，将床板复位；由护理人员从护理床侧取走便袋并换上清洁便袋，完成整个动作。

连杆机构的动力均采用配有蓄电池的24V供电电源，属安全电压，保证使用者用电安全。在停电后，蓄电池还可以提供多达200次的电动操作，保证护理床在停电后的一段时间内能继续实现电动功能。线性推杆23具有自锁功能，当电机断电后，线性推杆与其推动的连杆机构构成零自由度的“珩架”结构，各杆件之间无相对运动。

本发明的电动控制采用手动按钮来实现；也可通过麦克风进行语音控制，方便了病人或老年人自主使用。

实施中，两个侧翻电机和端坐曲腿踏脚用电机必须是一个电机工作，另两个电机处于初始状态，使床面保持水平的位置。

Claims (4)

1.一种多功能电动护理床，含有组合式床板、三层式机架结构、线性推杆、连杆机构，所述的组合式床板由背部床板、臀部床板和腿部床板构成，所述的三层式机架结构由底层机架、中层机架和顶层机架构成；连杆机构包含连架杆、连杆，所述连杆机构向下涉及中层机架，向上涉及顶层机架；其特征在于：背部床板由独立的右背侧板、左背侧板和中间背板构成，臀部床板由独立的右臀侧板、左臀侧板、中上臀板和中下臀板构成，腿部床板由独立的右腿侧板、左腿侧板、活动腿板、活动脚板构成；各床板框架与框架之间用螺栓铰接；在所述的底层机架上设有控制装置、电源以及整床举升的固定铰接点；在中层机架上设有所有线性推杆的固定支点；在中层机架与顶层机架之间设有端坐曲腿踏脚转动装置、左右侧翻转动装置、床的整体前倾、后仰和举升装置以及便器与床板转换及辅助解便装置，在顶层机架上安装组合式床板；线性推杆为由24V电压电机、蜗杆蜗轮机构和梯形丝杠机构组成，一端固定在中层机架上，另一端与端坐曲腿踏脚转动装置的传动连杆连接。

2.根据权利要求1所述的多功能电动护理床，其特征在于，所述的线性推杆设有自锁装置，当电机断电后，线性推杆与其推动的连杆机构构成零自由度的“珩架”结构，各杆件之间无相对运动。

3.根据权利要求1所述的多功能电动护理床，其特征在于，采用手动按钮进行电动控制。

4.根据权利要求1所述的多功能电动护理床，其特征在于，采用语音控制系统进行电动控制。

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