CN102429795B - 护理机器人 - Google Patents

Abstract

护理机器人，是采用分体式双层床面结构，类直角梯形总体框架，两万向轮、两差速驱动轮的四轮布置形式，抬背部件位于类直角梯形支撑框架中后部且上端与床面背部下层板铰接，抬腿部件位于类直角梯形支撑框架前部和两侧且上端分别于大腿部下层板和小腿部下层板铰接，左、右翻身部件位于抬背部件和抬腿部件之间且与各翻身板之间为高副联接，脚踏板升降部件附着于小腿部下层板上，满足不同升高人群对脚踏板位置的要求，随车智能座便系统位于人体臀部位置，即类直角梯形支撑框架中间的臀部板下方位置，座便器主体可升降，座便盖可启闭。该机器人既能作为一种智能代步工具，又能满足家庭和医院日常护理中的多样化体位要求和智能座便要求。

Description

护理机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人，特别涉及一种适用老年人（残疾人）护理机器人。

背景技术

老龄化社会的提前到来和“空巢家庭”的日趋增多，使得越来越多的老年人“照顾缺位”，因此，用何种医护装备来完成因身体虚弱卧床不起和因疾患导致生活不能自理的老人家庭护理任务，已经成为亟待解决的一个社会问题。这些医护装备需要解决以下几个方面的问题：1、能满足多种体位调整要求，以达到使用者的某种行为目的，并增强其肌体活性；2、能满足床上解便及便后处理要求，消除病人在转移时的不安全因素；3、若能解决有限范围内的灵活移动问题，则能方便使用者的短距离出行。

现有的护理装备一般包括护理床和轮椅等，然而它们所具有的功能一般都比较单一，不能同时满足以上几个方面的要求，存在一定的护理局限。实用新型专利02212458.6公开了“一种分块式多功能护理床”，其床架划分为靠背模块、臀部固定模块、臀部活动模块、腿部模块、脚步模块，在臀部固定模块和臀部活动模块之间还设置有变口堵块，相邻两活动模块之间为铰链连接。这种护理床可以实现抬背、曲腿、坐姿功能，并留有解便口，但不能实现左右翻身功能，腿部的运动也不灵活，同时包括接便在内的所有操作均为手动方式，费时费力，操作不便。发明专利200410015343.1公开了一种“多功能护理床及其控制系统”，多功能护理床包括左、右翻身板、左、右臀部板、便盆盖板、大腿板、小腿板、床面框架，床板联接部分采用铰链连接，各床板的运动均由相应的直线电机直接驱动。该发明可以完成平躺、抬背、曲/伸腿、抬腿、左/右翻身、坐起等功能，并留有解便口，功能较为齐全，但其翻身功能只有背板和臀部板能产生翻身动作，即人体大腿和小腿部的翻转必须由上半身带动才能实现，这样人体的腰部等重要部分极有发生扭伤等事故；其次，解便功能不完善，没有冲洗、烘干、除臭、便盆移出等后处理功能；再次，该护理床没有床-椅转换功能，四轮全部为万向轮，不能实现有限范围内的灵活移动。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种护理机器人，该机器人兼有智能轮椅和护理床的特点，既能作为一种智能代步工具，又能满足家庭和医院日常护理中的多样化体位要求和智能座便要求，能消除病人在轮椅和护理床两种设备间转移时的不安全因素，使高龄老人和瘫痪病人在无人照料的情况下自行解决有限范围移动和护理问题。

本发明的目的是这样实现的：采用分体式双层床面结构，类直角梯形总体框架，两万向轮、两差速驱动轮的四轮布置形式，抬背部件位于类直角梯形支撑框架中后部且上端与床面背部下层板铰接，抬腿部件位于类直角梯形支撑框架前部和两侧且上端分别于大腿部下层板和小腿部下层板铰接，左、右翻身部件位于抬背部件和抬腿部件之间且与各翻身板之间为高副联接，脚踏板升降部件附着于小腿部下层板上，满足不同升高人群对脚踏板位置的要求，随车智能座便系统位于人体臀部位置，即类直角梯形支撑框架中间的臀部板下方位置，座便器主体可升降，座便盖可启闭，并配有水箱、水泵、气泵、臭氧发生器、电热丝、传感器。

所述分体式双层床面结构包括背部下层板、左、右背部上层板、臀部下层板、左、右臀部上层板、大腿部下层板、左、右大腿部上层板、小腿部下层板、左、右小腿部上层板，其中所有的左、右上层板亦是左、右翻身板，臀部板中间位置开出了座便孔；各床板之间沿横向和纵向均采用铰链连接，每块下层板能绕横向轴转动，每块上层板都能沿两个相互垂直的方向转动，如此即可随相应的动作部件完成所有的体位调整功能。

所述类直角梯形总体框架包括类直角梯形支撑框架、左、右扶手、左、右万向轮、左、右驱动轮及带刹车装置的驱动电机、左、右蓄电池架、两个铅酸蓄电池。左右蓄电池架紧靠类直角梯形支撑框架后端边框安装，其下面架空以防与抬腿线性运动单元发生干涉，类直角梯形支撑框架宽度与床面等同，但长度比其小得多。

所述抬背部件由抬背线性运动单元、电动推杆、背部下层板、左、右背部上层板组成，抬背线性运动单元通过螺栓固定于类直角梯形支撑框架下层，电动推杆下端与抬背线性运动单元滑块相铰接，电动推杆上端与背部下层板相铰接。当执行抬背动作时，抬背线性运动单元滑块先动作，到达其极限位置以后，电动推杆开始伸出，反之顺序相反。

所述抬腿部件由左、右抬腿线性运动单元、左、右连杆、电动推杆、大腿部下层板、左、右大腿部上层板、小腿部下层板、左、右小腿部上层板组成，抬腿线性运动单元固定于类直角梯形支撑框架下层左、右边沿，左、右连杆一端与对应的线性运动单元滑块相铰接，另一端与小腿部下层板相铰接，电动推杆布置于类直角梯形支撑框架中部前端，其下端与类直角梯形支撑框架下层相铰接，上端与大腿部下层板相铰接。当执行抬腿动作时，左、右抬腿线性运动单元滑块和电动推杆同时动作，到达各自的极限位置以后分别停止，反之亦然。由于抬腿运动链比较长，因此可实现的动作位置较多，包括大腿板和小腿板均水平（平躺）、大腿板和小腿板均上翻35°（抬腿1）、大腿板上翻35°小腿板水平（抬腿2）、大腿板上翻35°小腿板下翻20°（曲腿）、大腿板水平小腿板下翻61°（降小腿）等常用位置及其他中间位置，特别说明的是，当抬腿部件在抬腿1、抬腿2、曲腿三个功能之间按照一定节拍连续运动时，即构成腿部康复功能，以达到关节持续被动运动（CPM）医护的目的。

所述左翻身部件由左翻身线性运动单元、两个连杆、翻身横梁、两根导向光轴、左翻身板组成，左翻身线性运动单元通过螺栓固定于类直角梯形支撑框架下层，位于抬背和左抬腿线性运动单元之间，导向光轴穿过类直角梯形支撑框架上的孔并两端用螺栓紧固，翻身横梁通过直线轴承与导向光轴相联接，左翻身线性运动单元滑块和翻身横梁之间通过两连杆相连，并形成倒“八”字形配置，翻身横梁上形成有5个顶杆，它们与左翻身板之间为高副联接，具体为可分离的滚轮接触。由于铝合金在焊接时可能会发生一定的变形，为了降低对制造精度的要求，在导向光轴下端螺母与类直角梯形支撑框架之间增设一弹簧，使导向光轴与类直角梯形支撑框架之间保持一定的预紧，不会轻易发生各方向的窜动，但如果翻身横梁产生了允许范围内的焊接变形，在上下运动过程中，导向光轴又可以在某一圆锥范围内随其微摆动来适应这一变形。

所述抬背、翻身线性运动单元均由电机、电机支架、支撑底座、30°梯形滑动丝杠、一对线性滑轨、滑块、同步齿形带、同步带轮、张紧轮、行程开关等组成，抬腿线性运动单元由电机、电机支架、联轴器、支撑底座、30°梯形滑动丝杠、一对线性滑轨、滑块、行程开关等组成；滑块通过丝杠螺母、线性滑轨滑块与滑动丝杠和一对线性滑轨连接，滑动丝杠与线性滑轨之间保持平行关系，张紧轮位于同步带竖向中间位置，且水平位置可调，翻身线性运动单元丝杠采用左右旋一体形式并用两滑块配置；行程开关通过安装座固定于支撑底座一侧，其具体位置决定了这些体位调整部件的几个常用位置，分别起极限位置减速、停止、安全保护作用。

所述脚踏板升降部件由电机及其支座、直齿轮副、滑动丝杠副、镀铬光轴、直线轴承、脚踏板及其滑槽、无油滑板组成。电机及其支座固定于抬腿部件横梁中间，电机轴上安装主动齿轮，滑动丝杠上安装从动齿轮，丝杠与丝杠螺母构成螺旋副，螺母与脚踏板横梁连接，直线光轴安装于抬腿部件上并通过直线轴承与脚踏板横梁连接，脚踏板滑槽与抬腿部件边框构成移动副且每个滑槽上安装有4个无油滑板。

 所述随车智能座便系统包括座便盖及其启闭机构、座便体、双三棱柱升降机构、便体接收及密封装置、接收装置升降抽取机构和水气供给系统；座便盖及其启闭机构安装于臀部下层板和左、右臀部上层板之间，采用左右抽拉的方式完成启闭动作，双三棱柱升降机构包括上、下三棱柱，安装于类直角梯形支撑框架下层，便体接收及密封装置包括上接便盒、下接便盒及五处密封，保证了随车使用及卫生要求，接收装置升降抽取机构由升降框架和升降杠杆组成，保证了使用方便的要求，水气供给系统包括座便体冲洗、臀部温水冲洗、臀部暖风烘干和臭氧供给四条管路。

本发明的优点及有益效果是：（1）实现了三大类功能：体位调整类功能、床椅切换功能、智能座便功能；（2）采用分体式双层床面设计，模块化设计思想，在一台机器人上实现了平躺、左/右翻身、抬背、抬腿1、抬腿2、曲/伸腿、降小腿、脚踏板升降、腿部康复等多种体位调整功能，同时可以增减相关功能，便于实现产品系列化；抬腿机构由于具有较长的运动链，因此有更大的运动灵活性；实现各体位的自动变换，对于提高使用者的自理能力，减少因长期卧床引发的并发症，改善其健康状态，有着积极的意义，同时也可以大大减轻医护人员的劳动强度；（3）床椅切换功能能够实现护理床和轮椅之间的自由切换，从根本上消除了使用者在两种设备之间转移时的诸多不安全因素，这种状态下可以通过手柄操纵机器人灵活移动；（4）功能多样化的随车智能座便系统，满足了使用者在床上解便的诉求，同时具有安全、卫生、方便等特点，这对于身体虚弱的老年人和病人来讲，具有非常大的实用价值，座便系统的功能包括座便盖自动启闭、座便体自动升降、自动防污、杀菌消毒除臭防臭、自动冲水、温水冲洗、暖风烘干、水温调节、风温调节等。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中：1.分体式双层床面结构14.类直角梯形总体框架30.抬背部件33.抬腿部件

39.左翻身部件68.脚踏板升降部件84.右翻身部件85.智能座便系统；

图2为本发明的结构示意图；

图中：1.分体式双层床面结构15.类直角梯形支撑框架18-19.万向轮32.电动推杆

35.抬腿线性运动单元36-37.左、右连杆38.电动推杆41、42.连杆45.两根导向光轴

72.直齿圆柱齿轮副89.便体接收及密封装置90.接收装置升降抽取机构

191.微型隔膜式水泵；

图3为本发明的结构示意图的俯视图；

图中：2.下层板3.左背部上层板4.右背部上层板5.臀部下层板6.左臀部上层板

7.右臀部上层板8.大腿部下层板9.左大腿部上层板10.右大腿部上层板

11.小腿部下层板12.左小腿部上层板13.右小腿部上层板86.座便盖启闭机构；

图4为本发明的结构示意图的左视图；

图中：16-17.左、右扶手20.左差速驱动轮21.右差速驱动轮22-23.驱动电机

24-25.左、右蓄电池架26-27.铅酸蓄电池28-29.边框

31.抬背线性运动单元34-35.抬腿线性运动单元40.左翻身线性运动单元

43.翻身横梁44.两根导向光轴47.弹簧46.直线轴承87.座便体

88.双三棱柱升降机构192.冷水箱195.三层保温温水箱200.微型隔膜式气泵；

图5为抬背线性运动单元的结构示意图的主视图；

图中：15.类直角梯形支撑框架48.电机49.电机支架50.支撑底座53.滑块

54.后轴承座55.轴承端盖56.同步齿形带57.同步带轮59-60.行程开关200.微型隔膜式气泵；

图6为抬背线性运动单元的结构示意图的俯视图；

图中：51.梯形滑动丝杠52.线性滑轨58.张紧轮；

图7为抬腿线性运动单元的结构示意图的主视图；

图中：36.左、右连杆54.后轴承座55.轴承端盖59-60.行程开关61.电机

62.电机支架64.支撑底座67.滑块194.微型隔膜式水泵；

图中：图8为抬腿线性运动单元的结构示意图的俯视图；

63.联轴器65.梯形滑动丝杠66.线性滑轨；

图9为脚踏板升降部件的结构示意图；

图中：11.小腿部下层板69.电机70.电机支座71.直齿圆柱齿轮副73-74.滑动丝杠副

75.深沟球轴承76.角接触球轴承77-78.镀铬光轴79-80.直线轴承81.脚踏板及其滑槽

82.无油滑板83.抬腿部件横梁203.脚踏板横梁；

图10为随车智能座便系统结构图的主视图；

图中：5.臀部下层板6.左臀部上层板15.类直角梯形支撑框架87.座便体

88.双三棱柱升降机构89.便体接收及密封装置90.接收装置升降抽取机构

95.齿轮副103.行程开关104.上三棱柱105.下三棱柱106.六角形铝板

107.精密镀铬光轴112.主滑动丝杠副124.行程开关安装座125.行程开关碰撞块；

图11为随车智能座便系统结构图的俯视图；

图中：59.行程开关86.座便盖启闭机构92.电机93.电机支座94.齿轮副96.轴套

97.丝杠副99.深沟球轴承100.轴承端盖101.线性滑轨副102.座便盖103.行程开关；

图12为下三棱柱的结构示意图的主视图；

图中：103.行程开关108.六角形铝板109.底支架111.主滑动丝杠副113.从滑动丝杠副

115.立柱116.同步带轮117.同步齿形带118.张紧轮119.锥齿轮副120.锥齿轮副122.电机

123.电机支座124.行程开关安装座126.角接触球轴承127.角接触球轴承垫套

129.轴承盖130.轴承盖163.电机

图13为下三棱柱的结构示意图的俯视图；

图中：110.直线轴承128.轴承盖；

图14为座便体的结构示意图；

图中：106.六角形铝板107.精密镀铬光轴112.主滑动丝杠副131.座便器接便体

132.座便圈133.密封圈134.上进水管接头135.下进水管接头136.进水管连接管

138.臀部清洗喷嘴140.臀部后处理水气弯管141.臀部后处理水气管142.臭氧输送管；

图15为座便体的结构示意图；

图中：137.外进水管接头；

图16为便体接收及密封装置的结构示意图的主视图；

图中：143.上接便盒145.接便盒小密封板146.密封装置147.带喇叭口的中间层148.燕尾滑槽

156.密封装置抽拉丝杠158.抽拉装置轴承座162.从动直齿轮165.密封圈压条

166.便盒小密封圈167.聚四氟乙烯盘根168、169.下水管170.盘根压盖

171.和盘根压盖；

图17为便体接收及密封装置的结构示意图的俯视图；

图中：159.深沟球轴承160.轴承端盖161.密封装置抽拉装置套筒167.聚四氟乙烯盘根；

图18为密封装置的结构示意图的主视图；

图中：149.抽拉板150.上抽拉密封垫154.楔形滑块155.楔形滑块157.密封装置抽拉丝杠螺母；

图19为密封装置的结构示意图的俯视图；

图中：151.上抽拉密封垫嵌入板152.下抽拉密封垫153.下抽拉密封垫嵌入板；

图20为接收装置升降抽取机构的结构示意图的主视图；

图中：175.升降框架本体176.直线导轨；

图21为接收装置升降抽取机构的结构示意图的俯视图；

图中：174.镀铬直线光轴177.开口直线轴承178.直线轴承179.直线轴承配套套筒

180.升降框架轴承座185.升降杠杆转动轴组件186.升降杠杆本体187.升降杠杆转轴

188.升降杠杆顶柱189.顶柱卡片190.压入式球头柱塞；

图22为升降杠杆转动轴组件的结构示意图；

图中：181.深沟球轴承182.套筒183.转轴184.转动轴轴承定位环；

图23为水气供给系统示意图；

图中：87.座便体191、194.微型隔膜式水泵192.冷水箱193.浮球液位传感器

195.三层保温温水箱196.大功率电热丝197.小功率电热丝198.温度传感器

199.电热丝管200.微型隔膜式气泵201.臭氧发生器202.微型真空泵。

具体实施方式

本发明采用分体式双层床面结构（1），类直角梯形总体框架（14），两万向轮（18）、（19）、两差速驱动轮（20）、（21）的四轮布置形式，抬背部件（30）位于类直角梯形支撑框架（15）中后部且上端与床面背部下层板（2）铰接，抬腿部件（33）位于类直角梯形支撑框架（15）前部和两侧且上端分别于大腿部下层板（8）和小腿部下层板（11）铰接，左、右翻身部件（39）、（84）位于抬背部件（30）和抬腿部件（33）之间且与各翻身板之间为高副联接，脚踏板升降部件（68）附着于小腿部下层板（11）上，满足不同升高人群对脚踏板（81）位置的要求，随车智能座便系统（85）位于人体臀部位置，即类直角梯形支撑框架（15）中间的臀部下层板（5）下方位置，座便体（87）可升降，座便盖（102）可启闭，并有水箱、水气泵等一系列配件。

分体式双层床面结构（1）包括背部下层板（2）、左、右背部上层板（3）、（4）、臀部下层板（5）、左、右臀部上层板（6）、（7）、大腿部下层板（8）、左、右大腿部上层板（9）、（10）、小腿部下层板（11）、左、右小腿部上层板（12）、（13），其中所有的左、右上层板亦是左、右翻身板，臀部下层板（5）、左、右臀部上层板（6）、（7）中间位置开出了座便孔以便座便体（87）上升到位，为了防止发生干涉，臀部下层板（5）采用蛇形管的形式。下层板之间沿横向轴通过铰链互相连接，臀部下层板（5）用铰制孔用螺栓固定于类直角梯形支撑框架（15）之上，上层板之间沿横向轴和纵向轴通过铰链互相连接，背部上下层板之间、臀部上下层板之间、小腿部上下层板之间沿纵向轴通过铰链互相连接，这样各部分上层板除能随着下层板绕横向轴自由旋转以外还能够绕纵向轴自由旋转，也即每块上层板（翻身板）均能沿两个相互垂直的轴转动，如此即可随相应的动作部件完成所有的体位调整功能。

类直角梯形总体框架（14）包括类直角梯形支撑框架（15）、左、右扶手（16）、（17）、左、右万向轮（18）、（19）、左、右驱动轮（20）、（21）及带刹车装置的驱动电机（22）、（23）、左、右蓄电池架（24）、（25）、两个铅酸蓄电池（26）、（27）。左、右万向轮（18）、（19）位于类直角梯形支撑框架（15）最前端，左、右驱动轮（20）、（21）与万向轮距离为一固定值，左、右蓄电池架（24）、（25）紧靠类直角梯形支撑框架（15）后端边框（28）、（29）安装，其下面架空以防与抬腿线性运动单元（34）、（35）发生干涉，蓄电池置于其中且可快速安装，类直角梯形支撑框架（15）宽度与床面等同，但长度比其小得多，长度的具体值根据稳定性分析结果并参考相关国家标准进行了确定。

抬背部件（30）由抬背线性运动单元（31）、电动推杆（32）、背部下层板（2）、左、右背部上层板（3）、（4）组成，抬背线性运动单元（31）通过螺栓固定于类直角梯形支撑框架（15）下层，电动推杆（32）下端与抬背线性运动单元滑块（53）相铰接，电动推杆（32）上端与背部下层板（2）相铰接。当执行抬背动作时，抬背线性运动单元滑块（53）先动作，到达其极限位置以后，电动推杆（32）开始伸出，反之顺序相反。

抬腿部件（33）由左、右抬腿线性运动单元（34）、（35）、左、右连杆（36）、（37）、电动推杆（38）、大腿部下层板（8）、左、右大腿部上层板（9）、（10）、小腿部下层板（11）、左、右小腿部上层板组成（12）、（13），抬腿线性运动单元（34）、（35）通过螺栓分别固定于类直角梯形支撑框架（15）下层左边沿和右边沿，左、右连杆（36）、（37）一端与对应的线性运动单元滑块相铰接，另一端与小腿部下层板（11）相铰接，电动推杆（38）布置于类直角梯形支撑框架（15）中部前端，其下端与类直角梯形支撑框架（15）下层相铰接，上端与大腿部下层板（8）相铰接。当执行抬腿动作时，左、右抬腿线性运动单元滑块（67）和电动推杆（38）同时动作，到达各自的极限位置以后分别停止，反之亦然。由于抬腿运动链比较长，因此可实现的动作位置较多，包括大腿板和小腿板均水平（平躺）、大腿板和小腿板均上翻35°（抬腿1）、大腿板上翻35°小腿板水平（抬腿2）、大腿板上翻35°小腿板下翻20°（曲腿）、大腿板水平小腿板下翻61°（降小腿）等常用位置及其他中间位置，特别说明的是，当抬腿部件（33）在抬腿1、抬腿2、曲腿三个功能之间按照一定节拍连续运动时，即构成腿部康复功能，以达到关节持续被动运动（CPM）医护的目的。

左翻身部件（39）由左翻身线性运动单元（40）、两个连杆（41）、（42）、翻身横梁（43）、两根导向光轴（44）、（45）、左翻身板组成，左翻身线性运动单元（40）通过螺栓固定于类直角梯形支撑框架（15）下层，位于抬背和左抬腿线性运动单元（31）、（34）之间，导向光轴（44）、（45）穿过类直角梯形支撑框架（15）上的孔并两端用螺栓紧固，翻身横梁（43）通过直线轴承（46）与导向光轴（44）、（45）相联接，左翻身线性运动单元滑块和翻身横梁（43）之间通过两连杆（41）、（42）相连，并形成倒“八”字形配置，翻身横梁（43）上形成有5个顶杆，它们与左翻身板之间为高副联接，具体为可分离的滚轮接触。由于铝合金在焊接时可能会发生一定的变形，为了降低对制造精度的要求，在导向光轴（44）、（45）下端螺母与类直角梯形支撑框架（15）之间增设一弹簧（47），使导向光轴（44）、（45）与类直角梯形支撑框架（15）之间保持一定的预紧，不会轻易发生各方向的窜动，但如果翻身横梁（43）产生了允许范围内的焊接变形，在上下运动过程中，导向光轴（44）、（45）又可以在某一圆锥范围内随其微摆动来适应这一变形。右翻身部件（84）与左翻身部件相似。

抬背、翻身线性运动单元（31）、（39）、（84）均由电机（48）、电机支架（49）、支撑底座（50）、30°梯形滑动丝杠（51）、一对线性滑轨（52）、滑块（53）、后轴承座（54）、轴承端盖（55）、同步齿形带（56）、一对同步带轮（57）、张紧轮（58）及6个行程开关（59）、（60）组成。滑块（53）通过丝杠螺母、线性滑轨滑块与滑动丝杠和一对线性滑轨连接，滑动丝杠（51）与线性滑轨（52）之间保持平行关系，张紧轮（58）位于同步齿形带（56）竖向中间位置，且水平位置可调，行程开关（59）、（60）通过安装座固定于支撑底座一侧，其具体位置决定了这两个部件的几个常用位置，它们分别起极限位置减速、停止、安全保护作用。抬背和翻身线性运动单元（31）、（39）、（84）的不同之处在于支撑底座长度不同、翻身线性运动单元（39）、（84）丝杠采用左右旋一体形式并用两滑块配置。

抬腿线性运动单元（34）、（35）由电机（61）、电机支架（62）、联轴器（63）、支撑底座（64）、30°梯形滑动丝杠（65）、一对线性滑轨（66）、滑块（67）、后轴承座（54）、轴承端盖（55）及9个行程开关（59）、（60）组成。左抬腿线性运动单元（34）安装7个行程开关，分别起减速、停止作用，右抬腿线性运动单元（35）安装2个，起安全保护作用。其余与抬背线性运动单元（31）类似。

脚踏板升降部件（68）由电机（69）及其支座（70）、直齿圆柱齿轮副（71）、（72）、滑动丝杠副（73）、（74）、深沟球轴承（75）、角接触球轴承（76）、2根镀铬光轴（77）、（78）、2个直线轴承（79）、（80）、脚踏板及其滑槽（81）、若干个无油滑板（82）组成。电机（69）及其支座（70）通过螺钉连接的方式固定于抬腿部件横梁（83）中间，电机轴上安装主动齿轮（71），滑动丝杠（73）上安装从动齿轮（72）及2个球轴承（75）、（76），滑动丝杠（73）与丝杠螺母（74）构成螺旋副，丝杠螺母（74）与脚踏板横梁（203）连接，直线光轴（77）、（78）安装于抬腿部件上并与直线轴承（79）、（80）连接，直线轴承（79）、（80）与脚踏板横梁（203）连接，脚踏板滑槽（81）与抬腿部件边框构成移动副且每个滑槽上安装有4个无油滑板（82）。该部件可以在人体测量数据的第5到第95百分位件上下运动，以满足不同身高人群的使用要求。

随车智能座便系统（85）包括座便盖及其启闭机构（86）、座便体（87）、双三棱柱升降机构（88）、便体接收及密封装置（89）、接收装置升降抽取机构（90）和水气供给系统。座便盖及其启闭机构（86）安装于臀部下层板5和左、右臀部上层板6、7之间，采用左右抽拉的方式完成启闭动作，它由电机（92）、电机支座（93）、齿轮副（94）、（95）、轴套（96）、丝杠副（97）、深沟球轴承（99）、轴承端盖（100）、线性滑轨副（101）、座便盖（102）、4个行程开关（59）、（103）等组成；电机（92）及其支座（93）通过螺钉连接的方式固定于臀部下层板5，电机轴上安装主动齿轮（94），滑动丝杠（97）上安装从动齿轮（95）及球轴承（99），二者之间采用轴套（96）定位，丝杠（97）与对应的丝杠螺母构成螺旋副，座便盖（102）通过丝杠螺母、线性滑轨滑块（101-2）与滑动丝杠（97）和一对线性滑轨（101-1）连接，滑动丝杠（97）与线性滑轨（101）之间保持平行关系；左右两边的启闭机构（86）对称布置；座便盖（102）两个极限行程处各布置1个停止行程开关和1个安全保护行程开关。双三棱柱升降机构（88）包括上三棱柱（104）和下三棱柱（105），安装于类直角梯形支撑框架（15）下层；上三棱柱（104）由座便体（87）、六角形铝板（a106）和三根精密镀铬光轴（107）组成，三根精密镀铬光轴（1070上端与座便体（87）采用螺纹连接，下端穿过六角铝板（a106）并用螺母紧固；下三棱柱（105）由六角形铝板（b108））、底支架（109）、三个直线轴承（110）、主滑动丝杠副（111）、（112）、两个从滑动丝杠副（113）、（112）、三根立柱（115）、三个同步带轮（116）、同步齿形带（117）、张紧轮（118）、锥齿轮副（119）、（120）、轴套、电机（122）、电机支座（123）、2个防滴型行程开关（103）、行程开关安装座（124）、行程开关碰撞块（125）、6个角接触球轴承（126）、6个角接触球轴承垫套（127）、3个轴承盖（a128）、6个轴承盖（b129）和3个轴承盖（c130）组成，三根立柱（115）与六角铝板（b108）、底支架（109）均采用过渡配合联接外加螺纹紧固，直线轴承（110）与六角铝板（b108）采用螺纹连接，主滑动丝杠（111）自上而下顺次与角接触球轴承（126）、角接触球轴承垫套（127）、轴套、从动锥齿轮（120）、同步带轮（116）、角接触球轴承（126）、角接触球轴承垫套相连接（127），从滑动丝杠（113）与主滑动丝杠（111）类似，但少了从动锥齿轮（120）和轴套，三个同步带轮（116）与同步齿形带（117）连接，张紧轮（118）位于两从滑动丝杠（113）中间位置，法向位置可调，电机安装座（123）置于底支架（109）上，电机（122）安装于其上，电机（122）轴上安装主动锥齿轮（119）并与从动锥齿轮（120）连接；上、下三棱柱（104）、（105）之间通过三个丝杠副连接，并用直线轴承（110）与精密镀铬光轴（107）行成的三个移动副导向。座便体（87）由座便器接便体（131）、座便圈（132）、密封圈（133）、4个上进水管接头（134）、4个下进水管接头（135）、4个进水管连接管（136）、4个外进水管接头（137）、臀部清洗喷嘴（138）、臀部烘干喷嘴、2个臀部后处理水气弯管（140）、2个臀部后处理水气管（141）、臭氧输送管（142）等组成，上进水管接头（134）上端与座便圈（132）连接，下端与进水管连接管（136）连接，下进水管接头（135）上端与进水管连接管（136）连接，下端与座便器接便体（131）和外进水管接头（137）连接，上、下进水管接头（134）、（135）与进水管连接管（136）之间采用厌氧胶密封，臀部后处理水气弯管（140）上端与喷嘴（138）采用管螺纹连接，下端与臀部后处理水气管（141）普通螺纹连接，厌氧胶密封，臀部后处理水气管（141）与座便器接便体（131）焊接连接。便体接收及密封装置（89）包括上接便盒（143）、下接便盒、密封一、密封二、密封三、密封四、密封五、2个防滴型行程开关（103），密封一为下水管口的密封，采用双层密封法，其主要零部件为镶嵌有双层橡胶板的密封装置（146）和带喇叭口的中间层（147），该装置通过燕尾滑槽（148）预紧与上接便盒（143）上表面紧密贴合，带喇叭口的中间层（147）紧贴该装置并通过螺钉固定于上接便盒（143）上，以此来起到双层密封的作用，镶嵌有双层橡胶板的密封装置（146）由抽拉板（149）、上抽拉密封垫（150）、上抽拉密封垫嵌入板（151）、下抽拉密封垫（152）、下抽拉密封垫嵌入板（153）、楔形滑块（a154）、楔形滑块（b155）、密封装置抽拉丝杠（156）、密封装置抽拉丝杠螺母（157）、抽拉装置轴承座（158）、深沟球轴承（159）、轴承端盖（160）、密封装置抽拉装置套筒（161）、从动直齿轮（162）等组成，上/下抽拉密封垫（150）/（152）由上/下抽拉密封垫嵌入板（151）/（153）通过螺钉紧固于抽拉板（149）上，密封装置抽拉丝杠（156）穿过抽拉板（149）中间的孔，并与固定在抽拉板上的丝杠螺母（157）连接，同时也与球轴承（159）、从动直齿轮（162）连接，电机（163）通过齿轮副带动丝杠副进而带动密封装置完成启闭动作；密封二为在上下盒结合处采用楔形密封圈，用四个密封圈压条（165）和接便盒喇叭口层（147）将其压紧，当两接便盒处于闭合状态时，楔形密封圈和下接便盒之间形成有一定宽度的线接触，从而起到密封作用；密封三用接便盒小密封板（145）压紧接便盒小密封圈（166）获得，位于接便盒的前侧；密封四、五采用软填料接触动密封的形式，用若干根聚四氟乙烯盘根（167）分别密封抽拉丝杠（156）轴颈与抽拉装置轴承座（158）之间的间隙和上、下两段下水管（168）、（169）之间的间隙，并分别用盘根压盖（a170）、和盘根压盖（b171）压紧。两个防滴型行程开关（103）安装于上接便盒（143）上层，具体位置为楔形滑块（a154）的两个极限位置处。  接收装置升降抽取机构（90）由升降框架和升降杠杆两个部件组成；升降框架可沿着连接于类直角梯形支撑框架（15）下层的6根镀铬直线光轴（174）升降，它包括升降框架本体（175）、2根直线导轨（176）、4个开口直线轴承（177）、6个直线轴承（178）、6个直线轴承配套套筒（179）、1对升降框架轴承座（180）、1对由2个深沟球轴承（181）、1个套筒（182）、1根转轴（183）和1个转动轴轴承定位环（184）组成的升降杠杆转动轴组件（185），下接便盒与4个开口直线轴承（177）用螺栓连接，4个开口直线轴承（177）与2根直线导轨（176）构成一对移动副，当升降框架处于下降位置时，可用拉钩将下接便盒沿着直线导轨（176）拉出；升降杠杆包括升降杠杆本体（186）、升降杠杆转轴（187）、升降杠杆顶柱（188）、顶柱卡片（189）、压入式球头柱塞（190）等，它可以升降杠杆转轴（187）为旋转中心撬动升降框架执行升降动作，当升降框架处于上升状态时，还可以用球头柱塞（190）固定顶柱卡片（189）位置，顶住卡片（189）则卡住升降杠杆顶柱（188），升降杠杆顶柱（188）顶住类直角梯形支撑框架（15）边框下表面，从而使得升降杠杆保持水平状态，升降框架、下接便盒处于上升位置。水气供给系统包括座便体冲洗管路Ⅰ、臀部温水冲洗管路Ⅱ、臀部暖风烘干管路Ⅲ和臭氧供给管路Ⅳ；座便体冲洗管路Ⅰ由座便器接便体（131）与座便圈（132）共同形成的带出水孔的环形水槽、密封圈（133）、上进水管接头（134）、进水管连接管（136）、下进水管接头（135）和外进水管接头（137）、导管、2个微型隔膜式水泵（a191）、冷水箱（192）和三浮球液位传感器（193）等组成，每个微型隔膜式水泵（a191）一端连接冷水箱（192），另一端连接两个外进水管接头（137），三浮球液位传感器（193）垂直插装于冷水箱（192）内部，2个微型隔膜式水泵（a191）悬装于类直角梯形支撑框架（15）前端中部，冷水箱（192）安装于类直角梯形支撑框架（15）右上层中部靠前位置；臀部温水冲洗管路Ⅱ由臀部清洗喷嘴（138）、臀部后处理水气弯管（140）、导管、微型隔膜式水泵（b194）、三层保温温水箱（195）、2根大功率电热丝196、小功率电热丝（197）、温度传感器（198）、三浮球液位传感器（193）等组成，电热丝（196）、（197）、温度传感器（198）、三浮球液位传感器（193）均垂直插装于温水箱（195）内部，温度传感器（198）位于出水口处，以便更真实地检测流出温水箱的水的温度，两根大功率电热丝（196）串联，用市电供电，小功率电热丝（197）用24V蓄电池（26）、（27）供电，为方便两条线路之间的切换，二者都连接到同一个继电器，微型隔膜式水泵（b194）悬装于左抬腿线性运动单元支撑底座（64）下端，温水箱（195）安装于类直角梯形支撑框架（15）左上层中部靠前位置；臀部暖风烘干管路Ⅲ由臀部烘干喷嘴、臀部后处理水气弯（140）、导管、3节电热丝管（199）、微型隔膜式气泵（200）组成，三节电热丝管（199）相互串联，便于调温，安装于类直角梯形支撑框架（15）下层左侧，微型隔膜式气泵（200）悬装于抬背线性运动单元支撑底座（50）下端。臭氧供给管路Ⅳ由臭氧输送管（142）、导管、臭氧发生器（201）、微型真空泵（202）构成，臭氧输送管（142）与导管连接，导管又与臭氧发生器（201）连接，继而连接微型真空泵（202），微型真空泵（202）和臭氧发生器（201）均安装于类直角梯形支撑框架（15）下层前端，该管路主要功能在于消毒杀菌除臭。

随车智能座便器操作非常方便，若以系统默认值（水温、风温、水量）进行，只需按启动、洁便、停止三个键即可顺序完成如图17所示的一系列功能。若用户对上述三个量有不同要求，也可在使用的过程中调整。其中，自动防污功能是指在方便以前，先将座便体润湿，以使得自动冲洗的效果更好。

Claims (10)

1.护理机器人，其特征在于：所述机器人是采用分体式双层床面结构，类直角梯形总体框架，两万向轮、两差速驱动轮的四轮布置形式，抬背部件位于类直角梯形支撑框架中后部且上端与床面背部下层板铰接，抬腿部件位于类直角梯形支撑框架前部和两侧且上端分别于大腿部下层板和小腿部下层板铰接，左、右翻身部件位于抬背部件和抬腿部件之间且与各翻身板之间为高副联接，脚踏板升降部件附着于小腿部下层板上，满足不同升高人群对脚踏板位置的要求，随车智能座便系统位于人体臀部位置，即类直角梯形支撑框架中间的臀部板下方位置，座便器主体可升降，座便盖可启闭，并配有水箱、水泵、气泵、臭氧发生器、电热丝、传感器；所述分体式双层床面结构包括背部下层板、左右背部上层板、臀部下层板、左右臀部上层板、大腿部下层板、左右大腿部上层板、小腿部下层板、左右小腿部上层板，其中所有的左右上层板亦是左右翻身板，臀部板中间位置开出了座便孔；各床板之间沿横向和纵向均采用铰链连接，每块下层板能绕横向轴转动，每块上层板都能沿两个相互垂直的方向转动，如此即可随相应的动作部件完成所有的体位调整功能。

2.根据权利要求1所述的护理机器人，其特征在于：所述类直角梯形总体框架包括类直角梯形支撑框架、左右扶手、左右万向轮、左右驱动轮及带刹车装置的驱动电机、左右蓄电池架、两个铅酸蓄电池；左右蓄电池架紧靠类直角梯形支撑框架后端边框安装，其下面架空以防与抬腿线性运动单元发生干涉，类直角梯形支撑框架宽度与床面等同，但长度比其小得多。

3.根据权利要求1所述的护理机器人，其特征在于：所述抬背部件由抬背线性运动单元、电动推杆、背部下层板、左右背部上层板组成，抬背线性运动单元通过螺栓固定于类直角梯形支撑框架下层，电动推杆下端与抬背线性运动单元滑块相铰接，电动推杆上端与背部下层板相铰接；当执行抬背动作时，抬背线性运动单元滑块先动作，到达其极限位置以后，电动推杆开始伸出，反之顺序相反。

4.根据权利要求1所述的护理机器人，其特征在于：所述抬腿部件由左、右抬腿线性运动单元、左右连杆、电动推杆、大腿部下层板、左右大腿部上层板、小腿部下层板、左右小腿部上层板组成，抬腿线性运动单元固定于类直角梯形支撑框架下层左、右边沿，左右连杆一端与对应的线性运动单元滑块相铰接，另一端与小腿部下层板相铰接，电动推杆布置于类直角梯形支撑框架中部前端，其下端与类直角梯形支撑框架下层相铰接，上端与大腿部下层板相铰接；当执行抬腿动作时，左右抬腿线性运动单元滑块和电动推杆同时动作，到达各自的极限位置以后分别停止，反之亦然。

5.根据权利要求1所述的护理机器人，其特征在于：所述左翻身部件由左翻身线性运动单元、两个连杆、翻身横梁、两根导向光轴、左翻身板组成，左翻身线性运动单元通过螺栓固定于类直角梯形支撑框架下层，位于抬背和左抬腿线性运动单元之间，导向光轴穿过类直角梯形支撑框架上的孔并两端用螺栓紧固，翻身横梁通过直线轴承与导向光轴相联接，左翻身线性运动单元滑块和翻身横梁之间通过两连杆相连，并形成倒“八”字形配置，翻身横梁上形成有5个顶杆，它们与左翻身板之间为高副联接，具体为可分离的滚轮接触；由于铝合金在焊接时可能会发生一定的变形，为了降低对制造精度的要求，在导向光轴下端螺母与类直角梯形支撑框架之间增设一弹簧，使导向光轴与类直角梯形支撑框架之间保持一定的预紧，不会轻易发生各方向的窜动，但如果翻身横梁产生了允许范围内的焊接变形，在上下运动过程中，导向光轴又可以在某一圆锥范围内随其微摆动来适应这一变形。

6.根据权利要求3所述的护理机器人，其特征在于：所述抬背线性运动单元由电机、电机支架、支撑底座、30°梯形滑动丝杠、一对线性滑轨、滑块、同步齿形带、同步带轮、张紧轮、行程开关组成，滑块通过丝杠螺母、线性滑轨滑块与滑动丝杠和一对线性滑轨连接，滑动丝杠与线性滑轨之间保持平行关系，张紧轮位于同步带竖向中间位置，且水平位置可调；行程开关通过安装座固定于支撑底座一侧，其具体位置决定了这些体位调整部件的几个常用位置，分别起极限位置减速、停止、安全保护作用。

7.根据权利要求4所述的护理机器人，其特征在于：所述抬腿线性运动单元由电机、电机支架、联轴器、支撑底座、30°梯形滑动丝杠、一对线性滑轨、滑块、行程开关组成；滑块通过丝杠螺母、线性滑轨滑块与滑动丝杠和一对线性滑轨连接，滑动丝杠与线性滑轨之间保持平行关系，张紧轮位于同步带竖向中间位置，且水平位置可调；行程开关通过安装座固定于支撑底座一侧，其具体位置决定了这些体位调整部件的几个常用位置，分别起极限位置减速、停止、安全保护作用。

8.根据权利要求5所述的护理机器人，其特征在于：所述左翻身线性运动单元由电机、电机支架、支撑底座、30°梯形滑动丝杠、一对线性滑轨、滑块、同步齿形带、同步带轮、张紧轮、行程开关组成，滑块通过丝杠螺母、线性滑轨滑块与滑动丝杠和一对线性滑轨连接，滑动丝杠与线性滑轨之间保持平行关系，张紧轮位于同步带竖向中间位置，且水平位置可调；行程开关通过安装座固定于支撑底座一侧，其具体位置决定了这些体位调整部件的几个常用位置，分别起极限位置减速、停止、安全保护作用。

9.根据权利要求1所述的护理机器人，其特征在于：所述脚踏板升降部件由电机及其支座、直齿轮副、滑动丝杠副、镀铬光轴、直线轴承、脚踏板及其滑槽、无油滑板组成；电机及其支座固定于抬腿部件横梁中间，电机轴上安装主动齿轮，滑动丝杠上安装从动齿轮，丝杠与丝杠螺母构成螺旋副，螺母与脚踏板横梁连接，直线光轴安装于抬腿部件上并通过直线轴承与脚踏板横梁连接，脚踏板滑槽与抬腿部件边框构成移动副且每个滑槽上安装有4个无油滑板。

10.根据权利要求1所述的护理机器人，其特征在于：所述随车智能座便系统包括座便盖及其启闭机构、座便体、双三棱柱升降机构、便体接收及密封装置、接收装置升降抽取机构和水气供给系统；座便盖及其启闭机构安装于臀部下层板和左、右臀部上层板之间，采用左右抽拉的方式完成启闭动作，双三棱柱升降机构包括上、下三棱柱，安装于类直角梯形支撑框架下层，便体接收及密封装置包括上接便盒、下接便盒及五处密封，保证了随车使用及卫生要求，接收装置升降抽取机构由升降框架和升降杠杆组成，保证了使用方便的要求，水气供给系统包括座便体冲洗、臀部温水冲洗、臀部暖风烘干和臭氧供给四条管路。

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