CN102648881A - 一种侧面分离的床椅一体化机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种侧面分离的床椅一体化机器人，属于保健护理器械领域，包括可移动的床椅转换机构、控制系统以及固定在地面上的床体。床椅转换机构可由床体中移出或移入，通过控制系统实现侧面分离的床椅一体化机器人的控制。所述床椅转换机构包括整体框架、联动机构与底盘机构。整体框架又包括座椅框架、背板框架、腿板框架、脚板框架与左右翻身机构，其中各部分的运动通过多个电动推杆构成的联动机构实现，实现床椅转换以及翻身功能；底盘机构可实现床椅装换机构的全向移动；本发明能够实现床椅间的变换和分离结合，并具备较为完善床、椅间转换功能，以及翻身功能；且通过控制系统可实现全自动床椅转换以及床椅转换机构与床体间的自动对接。

Description

一种侧面分离的床椅一体化机器人

技术领域

本发明涉及护理器械领域，具体地说，是一种同时具备翻身功能与床椅转换功能的一体化机器人机械病床。

背景技术

现有医院中得床多是在床体上设置可活动的床板，帮助患者坐起或改变卧姿，但功能较为简单。部分产品将护理床的功能与轮椅的功能相结合，提高了使用者的行动能力，但大多数产品智能化程度较低，使用也受到一定的限制。也有产品实现了简单的辅助翻身功能，以减少褥疮的发生并改善使用者在睡眠中的呼吸状况，并减轻护理人员的工作强度，但是由于结构限制，其翻身床板的活动范围很小，翻身轴线位于床面中央，翻身功能均不完善，无法真正改变患者的睡姿。并且目前尚无将上述两项功能相结合的产品出现。因此，长期卧床的老年人和残疾人需要一种能实现常规护理床功能，并结合床椅转换功能和翻身功能，同时具备较高的自动化水平和智能化水平的多自由度，模块化的机器人护理床系统。

发明内容

针对上述不足之处，本发明提供的侧面分离的床椅一体化机器人，能够实现床椅间的变换和分离结合，并具备较为完善床、椅间转换功能，以及翻身功能，安全性与舒适性大大提升，且结构简单。

本发明一种侧面分离的床椅一体化机器人，。包括可移动的床椅转换机构以及固定在地面上的床体。

所述床椅转换机构包括整体框架、联动机构与底盘机构；其中，整体框架包括座椅框架、背板框架、腿板框架和脚板框架；其中，整体框架上安装有由电动推杆A、电动推杆B、长连接杆组成的联动机构；座椅框架底部安装有底盘机构相连。

所述座椅框架为上下两层结构，座椅框架上层与座椅框架下层间通过连接杆相对固定；座椅框架上层后部侧边通过铰链与背板框架铰接；其中，背板框架位于座椅框架上层后部侧边后方；座椅框架上层前部侧边通过铰链与腿板框架连接，腿板框架前部侧边连接脚板框架。

上述电动推杆A的机体端与座椅框架下层铰接，电动推杆的推杆端与背板框架铰接，电动推杆A的推杆端与背板框架铰接处靠近背板框架与座椅框架上层的铰接处；电动推杆B的机体端与座椅框架下层铰链连接，电动推杆B的推杆端与腿板框架铰链连接。

所述脚板框架的后部侧边通过铰链与腿板框架的前部横梁铰链连接，脚板框架上竖直连接有脚板连杆；长连接杆的一端与脚板连杆铰链连接，长连接杆的另一端铰接在：座椅框架上层与座椅框架下层前部横梁间固连的座椅竖梁上。

所述底盘机构包括驱动电机与驱动电机B、两个驱动轮与两个万向被动角轮；其中，两个驱动电机固定安装在座椅框架下层底面前部，两个驱动电机的输出轴反向设置，每个驱动电机的输出轴上安装有一个驱动轮；座椅框架下层后部两侧分别通过连接架轴接一个万向被动角轮，各个万向被动角轮的最低点与各个驱动轮最低点共面。

背板框架与座椅框架上层内分别安装有右翻身机构A与右翻身机构B，右翻身机构A与右翻身机构B的结构相同，设置方向相同,均包括长直管A、长直管B与两根一端弯曲的弯管；以右翻身机构A为例对右翻身机构A与右翻身机构B的结构进行说明，其中，两根弯管相互平行，且弯曲端分别与长直管B固连，两根弯管的另一端分别与长直管A的两端固连;在右翻身机构A中的长直管A的长度等于座椅框架前后侧边间距，在右翻身机构B中的长直管A的长度等于背板框架前后侧边间距。

对于右翻身机构A的具体连接方式为：长直管A通过轴承固定在背板框架右侧边上，形成铰接，且两根弯管的弯曲端向上；在长直管B与背板框架右侧边间通过柔软支撑材料A相连;在背板框架两侧边间连接有至少2个支撑杆A，且支撑杆A位于两根弯管之间，长直管B下方。

对于右翻身机构B的具体连接方式为：长直圆管A通过轴承固定在座椅框架上层右侧边或侧上，形成铰接，且两根弯管的弯曲端向上；在长直管B与座椅框架上层右侧边间通过柔软支撑材料B相连；在座椅框架上层两侧边间连接有至少2个支撑杆B，且支撑杆B位于两根弯管之间，长直管B下方。

背板框架上安装有电动推杆C，电动推杆C的机体端固定在背板框架的右侧边上，伸缩端与背板框架中的长直管A铰接。

在右翻身机构A与右翻身机构B中的长直管B上分别固定连接有支撑件A与支撑件B，支撑件A与支撑件B结构相同，均为一竖直板与水平板中的一端相互连接形成的“L”型结构，其中支撑件A中的竖直板A的自由端与右翻身机构A中的长直方管A底部垂直固连，连接处靠近背板框架与座椅框架上层铰接处；支撑件B中的竖直板B的自由端与有翻身机构B中的长直方管B底部垂直固连，连接后支撑件A与支撑件B中的水平板A与水平板B相对；当背板框架放平至与座椅框架顶面齐平，并且右翻身机构A与右翻身机构B均为水平时，水平板A位于水平板B正下方，且水平板A、水平板B间存在间隙。

所述的床体为筒状的矩形结构，左侧面上的上设计有开口，床体的顶面上设计有床面，床面中部上开有与开口连通的床椅转换机构设置口，床体的前侧面、后侧面以及右侧面上剩余部分床面；在床体右侧面顶部床面上开有左翻身机构安装通口。

左翻身机构的结构与右翻身机构A、右翻身机构B结构相同，设置方向相反，左翻身机构的具体安装方式为：长直管A通过轴承固定在左翻身机构安装通口左侧的床面下表面上，形成铰接，且两根弯管的弯曲端向上；在长直管B与左翻身机构安装通口左侧边处的床面间通过柔软支撑材料C相连。在左翻身机构安装通口两侧边间连接有至少2个支撑杆C，且支撑杆C位于两根弯圆管C之间，长直方管C下方。

在床体上安装有电动推杆D，电动推杆D的机体端安装在左翻身机构安装通口左侧的床面下表面上，伸缩端与左翻身机构中的长直管A铰接。

本发明的优点在于：

1、翻身机构使用柔性连接表面，增加了翻身功能的舒适性和安全性；

2、采用了新型的床椅一体化构型，使用常规轮椅底盘结构实现了床椅侧向分离的功能，大大的降低了床椅一体化系统的复杂度，极大的降低了采购成本。

附图说明

图1为本发明床椅一体化机械护理装置整体结构示意图；

图2为本发明中床椅转换机构整体结构示意图；

图3为整体框架与联动机构间连接示意图；

图4为腿板框架向下运动至极限时结构示意图；

图5为右翻身机构A结构示意图；；

图6为右翻身机构A安装方式示意图；

图7为右翻身机构B安装方式示意图；

图8为右翻身机构A旋转过程示意图；；

图9为右翻身机构A与右翻身机构B间设置方式示意图；

图10为左翻身机构安装方式示意图；

图11为控制系统机构示意图；

图12为标定板安装位置示意图。

图中：

1-床椅转换机构     2-床体           3-控制系统       101-整体框架

102-联动机构       103-底盘机构     104-右翻身机构A  105-右翻身机构B

106-左翻身机       1011-座椅框架    1012-背板框架    1013-腿板框架

构

1014-脚板框架      1015-脚轮        1021-电动推杆A   1022-电动推杆B

1023-长连接杆      1024-脚板连杆    1025-座椅竖梁    1031-驱动电机

1032-驱动轮        1033-万向被动脚  1041-长直圆管A   1042-弯圆管A

轮

1043-长直方管      1044-柔软支撑材  1045-支撑杆A     1046-电动推杆C

A                  料A

1047-支撑件A       1048-竖直板A     1049-水平板A     1051-长直圆管B

1052-弯圆管B       1053-长直方管B   1054-柔软支撑材  1055-支撑杆B

                   料B

1056-支撑件B       1057-竖直板B     1058-水平板B     1061-长直圆管C

1062-长直方管      1063-弯圆管C     1064-柔软支撑材  1065-支撑杆C

C                  料C

1066-电动推杆      201-开口         202-床面         203-床椅转换机

D                  构设置口

204-左翻身机       301-控制器       302-操纵杆       303-按键面板

构安装通口

304-推杆驱动       305-推杆驱动器   306-标记线       307-巡线传感器

器A                B

308-测距传感       309-标定板

器

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

本发明侧面分离的床椅一体化机器人，如图1所示，包括可移动的床椅转换机构1、控制系统3以及固定在地面上的床体2。床体2内部用来放置床椅转换机构1，通过控制系统3用来实现本发明侧面分离的床椅一体化机器人的控制。

所述床椅转换机构1包括整体框架101、联动机构102与底盘机构103。其中，整体框架101为一模块化的床面结构，包括座椅框架1011、背板框架1012、腿板框架1013和脚板框架1014，如图2所示，座椅框架1011、背板框架1012、腿板框架1013和脚板框架1014均为铝合金矩形框架结构。其中，整体框架101上安装有由电动推杆A1021、电动推杆B1022、长连接杆1023组成的联动机构102，如图3所示，通过联动机构102控制座椅框架1011、背板框架1012、腿板框架1013和脚板框架1014间的相对运动。座椅框架1011底部安装有底盘机构103相连，如图2所示，底盘机构103用来控制床椅转换机构1整体的运动。

所述座椅框架1011为上下两层结构，如图3所示，座椅框架1011上层与座椅框架1011下层间通过连接杆相对固定。座椅框架1011上层后部侧边通过铰链与背板框架1012铰接；其中，背板框架1012位于座椅框架1011上层后部侧边后方。座椅框架1011上层前部侧边通过铰链与腿板框架1013连接，腿板框架1013前部侧边连接脚板框架1014。腿板框架1013与脚板框架1014上表面均覆盖有柔软材料，形成作为整体床面一部分的腿板面及脚板面。

上述背板框架1012与座椅框架1011间的相对运动通过电动推杆A1021控制，电动推杆A1021的机体端与座椅框架1011下层铰接，电动推杆A1021的推杆端与背板框架1012铰接，电动推杆A1021的推杆端与背板框架1012铰接处靠近背板框架1012与座椅框架1011上层的铰接处，由此使背板框架1012可受到电动推杆A1021推杆端施加的更好的推力与拉力。当电动推杆A1021的推杆端缩短至极限（即电动推杆A1021的机体端与推杆端间距离最小）时，背板框架1012与座椅框架1011上层所在平面共面。当电动推杆A1021的推杆端伸长时，通过电动推杆A1021的推杆端推动背板框架1012，使背板框架1012以背板框架1012与座椅框架1011铰链处为轴逆时针旋转，当电动推杆A1021的推杆端伸长至极限（即电动推杆A1021的机体端与推杆端间距离最大）时，背板框架1012与水平面的夹角为75°。

上述腿板框架1014与座椅框架1011间的相对运动通过电动推杆B1022控制，电动推杆B1022的机体端与座椅框架1011下层铰链连接，电动推杆B1022的推杆端与腿板框架1013铰链连接，电动推杆B1022的推杆端与腿板框架1013的铰接处靠近腿板框架1013与座椅框架1011上层的铰接处，由此使腿板框架1013可受到电动推杆B1022的推杆端施加的更好的推力与拉力。通过上述结构，当电动推杆B1022的推杆端处于伸长时，使腿板框架1013以腿板框架1013与座椅框架1011铰接处为轴顺时针旋转，当电动推杆B1022的推杆端处于伸长至极限（即电动推杆A1031的机体端与推杆端间距离最大）时，腿板框架1013与水平面的夹角为10°，由此通过腿板框架1013的向上抬起可避免在执行床椅转换机构1与床体2对接或分离时可能遇到的相对干涉与碰撞现象。当电动推杆B 1022的推杆端缩短时，使腿板框架1013以腿板框架1013与座椅框架1011铰接处为轴逆时针旋转。当电动推杆B1022的推杆端缩短至极限（即电动推杆A1021的机体端与推杆端间距离最小）时，腿板框架1013与水平面的夹角为-70°，如图4所示，由此背板框架1012配合腿板框架1013向上抬起使使用者呈坐起状态。

所述脚板框架1014的后部侧边通过铰链与腿板框架1013的前部横梁铰链连接，脚板框架1014上竖直连接有脚板连杆1024。长连接杆1023的一端与脚板连杆1024铰链连接，长连接杆1023的另一端铰接在：座椅框架1011上层与座椅框架1011下层前部横梁间固连的座椅竖梁1025上。其中，长连接杆1023与脚板框架1014连杆的铰接处、腿板框架1013与脚板框架1014的铰链处间的垂线和长连接杆1023与座椅框架1011的铰接处、腿板框架1013与座椅框架1011间的铰接处间的垂线始终保持平行，且腿板框架1013的两条侧边均与长连接杆1023始终保持平行，如图4所示，在长连接杆1023的作用下，无论腿板框架1013与水平面间夹角为任何大小时，脚板框架1014所在平面与座椅框架1011上层与座椅框架1011下层所在平面始终保持平行。当腿板框架1013运动至与座椅框架1011表面相平时，脚板框架1014也与座椅框架1011表面相平。当腿板框架1013逆时针运动至极限位置时，脚板框架1014仍然与座椅框架1011上层与座椅框架1011下层所在平面相平行。脚板框架1014用来为使用者的脚步提供支撑，增加了床椅转换机构1的舒适性。脚板机构1014底部两侧安装有两个小型脚轮1015，当使用者呈坐起状态时，两个脚轮1015处于略微悬空状态，由此通过两个脚轮1015可避免使用者利用脚板机构1014站立时可能出现的倾覆现象。

所述底盘机构103包括驱动电机与驱动电机B、两个驱动轮1032与两个万向被动角轮1033，如图2所示；其中，两个驱动电机1031均为标准电动轮椅电机，固定安装在座椅框架1011下层底面前部，两个驱动电机1031的输出轴反向设置，每个驱动电机1031的输出轴上安装有一个驱动轮1032。座椅框架1011下层后部两侧分别通过连接架1034轴接一个万向被动角轮1033，各个万向被动角轮1033的最低点与各个驱动轮1032最低点共面，由此形成四轮前驱的底盘机构103。通过两个驱动电机1031不同速度的配合，可实现床椅转换机构1的前进，后端，左右旋转。

背板框架1012与座椅框架1011上层内分别安装有右翻身机构A104与右翻身机构B105，右翻身机构A104与右翻身机构B105的结构相同，设置方向相同。所述右翻身机构A104与右翻身机构B105均由一根长直圆管、一根长直方管与两根一端向上弯曲的弯圆管构成；令右翻身机构A104中的长直圆管、弯圆管、长直方管分别为长直圆管A1041、弯圆管A1042、长直方管A1043，右翻身机构B105中的长直圆管、弯圆管、长直方管分别为长直圆管B1051、弯圆管B1052、长直方管B1053，以右翻身机构A104为例对右翻身机构A与右翻身机构B的结构进行说明，如图5所示，其中，两根弯圆管A1042相互平行，且弯曲端分别与长直方管A1043固连，两根弯圆管A1042的另一端分别与长直圆管A1041的两端固连，由此形成“L”型结构，且在右翻身机构A104中长直圆管A1041的长度等于座椅框架1011前后侧边间距，在右翻身机构B105中长直圆管B1051的长度等于背板框架1012前后侧边间距。

对于右翻身机构A104的具体连接方式为：如图6所示，长直圆管A1041通过轴承固定在背板框架1012右侧边上，形成铰接，且两根弯圆管A1042的弯曲端向上，由此使右翻身机构A104可以长直圆管A1041为轴旋转，且弯圆管A1042处于水平状态时，长直方管A1043的顶端应与座椅框架1011上表面齐平。在长直方管A1043与背板框架1012右侧边间通过柔软支撑材料A1044相连。在背板框架1012两侧边间连接有至少2个支撑杆A1045，且支撑杆A1045位于两根弯圆管A1042之间，长直方管A1043下方，通过支撑杆A1045可使柔软支撑材料A1044下方得到刚性机械限位支撑，从而阻止右翻身机构A104处于水平状态后继续向下转动，同时阻止柔软支撑材料A1044向下凹陷。

对于右翻身机构B105的具体连接方式为：如图7所示，长直圆管B1051通过轴承固定在座椅框架1011上层右侧边或侧上，形成铰接，且两根弯圆管B1052的弯曲端向上，由此使右翻身机构B105可以长直圆管B1051为轴旋转，且弯圆管B1052处于水平状态时，长直方管B1053的顶端应与座椅框架1011上层上表面齐平。在长直方管B与座椅框架1011上层右侧边间通过柔软支撑材料B1054相连。上述柔软支撑材料A1044与柔软支撑材料B1054上表面上覆盖有柔软材料，形成作为整体床面一部分的背板面与座椅面。在座椅框架1011上层两侧边间连接有至少2个支撑杆B1055，且支撑杆B1055位于两根弯圆管B1052之间，长直方管B1053下方，通过支撑杆B1055可使柔软支撑材料B1054下方得到刚性机械限位支撑，从而阻止右翻身机构B105处于水平状态后继续向下转动，同时阻止柔软支撑材料B1054向下凹陷。

上述右翻身机构A104通过电动推杆C1046控制旋转，如图8所示，电动推杆C1046的机体端固定在背板框架1012右侧边上，伸缩端与长直圆管A1041铰接。由此通过电动推杆C1046伸长或缩短，实现右翻身机构A104放平或以长直圆管A1041顺时针旋转。当电动推杆C1045伸缩端伸长至极限（即电动推杆C1045的机体端与推杆端间距离最大）时，右翻身机构A104与水平面间夹角为70°，此时柔软支撑材料A1044呈一定的自然下垂状态，辅助使用者完成翻身动作。

如图9所示，在右翻身机构A104与右翻身机构B105中的长直方管A1043、长直方管B1053上分别固定连接有支撑件A1047与支撑件B1056，支撑件A1047与支撑件B1056结构相同，均为一竖直板与水平板中的一端相互连接形成的“L”型结构，其中支撑件A1047中的竖直板A1048的自由端与长直方管A1043底部垂直固连，连接处靠近背板框架1012与座椅框架1011上层铰接处；支撑件B1056中的竖直板B1057的自由端与长直方管B1053底部垂直固连，连接后支撑件A1047与支撑件B1056中的水平板A1049与水平板B1058相对。当背板框架1012放平至与座椅框架1011顶面齐平，并且右翻身机构A104与右翻身机构B105均为水平时，水平板A1049位于水平板B1058正下方，且水平板A1049、水平板B1058间存在间隙。由此通过上述结构，当右翻身机构A104在电动推杆C1046的带动下向上翻转时，支撑件A1047中水平板A1049会随之向上翻转，并最终接触并带动支撑件B1056向上移动，从而通过支撑件B1056顶起右翻身机构B105以长直圆管B1051为轴向上旋转。当右翻身机构B105在电动推杆C1046的驱动下向下翻转时，由于重力和使用者身体压力的原因，支撑件B1056紧贴支撑件A1045共同向下运动至右翻身机构A104与右翻身机构B105水平，从而实现电动推杆C1046同时驱动右翻身机构A104和右翻身机构B105一起旋转，实现使用者向右翻身动作，且通过在底座框架1011上层上设置被动的右翻身机构B105，扩大了翻身动作的有效作用长度，提高了实用性，舒适性和安全性。

所述的床体2为筒状的矩形钢架结构，如图1所示，在床体2的左侧面上的上设计有开口201，床体2的顶面上设计有床面202，床面202中部上开有与开口201连通的床椅转换机构设置口203，用来为床椅转换机构1提供放置空间，且由于床椅转换机构设置口203位于床面202中部，因此在床椅转换机构设置口203与开口201连通后，会在床体2的前侧面、后侧面以及右侧面上剩余部分床面。上述述开口201的长度位于床椅转换机构1中座椅机构1011的长度与床椅转换机构1整体长度（即床椅转换机构1整体放平状态时，脚板框架1014前侧边与背板框架1012后侧面间距）之间，由此使床椅转换机构1在座椅状态时，可由开口201处进入到床体2内，且通过床体2的侧面实现床体2内部展平状态床椅转换机构1的周向定位，以提高作为床状态时床椅转换机构1的稳定性。当床椅转换机构1位于床体2内部处于展平状态时，床椅转换机构1的上表面（上述脚板面、腿板面、座椅面与背板面）与床体2上位于前侧边、后侧边以及右侧边上的剩余部分床面接合，形成一个完整的床面。在床体右侧面顶部床面上开有左翻身机构安装通口204，左翻身机构安装通口204用来安装左翻身机构106，其长度等于床椅转换机构1处于放平状态时，座椅框架1011上层前侧边与背板框架1012后侧边间的距离。上述床体2四周可以根据需要加手动抽拉式装护栏。

左翻身机构106的结构与右翻身机构A104、右翻身机构B105结构相同，设置方向相反，包括一根长直圆管C1061、一根长直方管C1062与两根一端向上弯曲的弯圆管C1063，长直圆管C1061的长度与左翻身机构安装通口204长度相等，而长直圆管C1061、长直方管C1062与两根弯圆管C1063间的连接方式与右翻身机构A104、右翻身机构B105相同。左翻身机构106的具体安装方式为：长直圆管C1061通过轴承固定在左翻身机构安装通口204左侧的床面202下表面上，形成铰接，且两根弯圆管C1063的弯曲端向上，由此使左翻身机构106可以长直圆管C1061为轴旋转，且弯圆管C1063处于水平状态时，长直方管C1062的顶端应与床面202上表面齐平。在长直方管C1062与左翻身机构安装通口204左侧边处的床面202间通过柔软支撑材料C1064相连。上述柔软支撑材料C1064上表面同样覆盖有柔软材料，形成整体床面的一部分。在左翻身机构安装通口204两侧边间连接有至少2个支撑杆C1065，且支撑杆C1065位于两根弯圆管C1063之间，长直方管C1062下方，通过支撑杆C1065可使柔软支撑材料C1064下方得到刚性机械限位支撑，从而阻止左翻身机构106处于水平状态后继续向下转动，同时阻止柔软支撑材料C1064向下凹陷。

上述左翻身机构106通过电动推杆D1066控制旋转，如图10所示，电动推杆D1066的机体端固定在左翻身机构安装通口204左侧的床面202下表面上，伸缩端与长直圆管C1061铰接。由此通过电动推杆D1066伸长或缩短，实现左翻身机构106放平或以长直圆管C1061顺时针旋转，从而达到使用者向左翻转身体的目的。当电动推杆D1066伸缩端伸长至极限（即电动推杆D1066的机体端与推杆端间距离最大）时，左翻身机构106与水平面间夹角为70°，此时柔软支撑材料C1064呈一定的自然下垂状态，辅助使用者完成翻身动作。

由此通过左翻身机构106与右翻身机构A104、右翻身机构B105共同作用，实现使用者向左翻身与向右翻身的目的。

所述控制系统3用来实现床椅转换机构1的移动以及各电动推杆的控制、床体2中左翻身机构106动作控制、床椅转换机构1与床体2间的自动对接控制，包括控制器301、操纵杆302、按键面板303、推杆驱动器304、巡线传感器305、测距传感器306、标定板307与标记线308，如图11所示。

其中，操纵杆302用来将x、y轴输入变量发送给控制器301，控制器301将操纵杆302的x、y轴输入变量转换成两个驱动电机1031的驱动速度控制信号：

$\left\{\begin{array}{c}{v}_r=k_{1}x+k_{2}y\\ v_l=k_{1}x-k_{2}y\end{array}\right.$

其中，v_l为用来驱动左侧驱动轮1032的驱动电机1031的驱动速度控制信号；v_r为用来驱动右侧驱动轮1032的驱动电机1031的驱动速度控制信号；k₁、k₂均为比例常数。

由此，通过控制器301控制用来驱动左侧与右侧驱动轮1032的驱动电机1031的速度，实现两驱动轮1032间等速或差速运动。

所述按键面板303用来实现电动推杆A1021、电动推杆B1022、电动推杆C1046与电动推杆D1066的控制，由此实现轮椅转换机构1中的背板框架1012抬起与放下、腿板框架1013与脚板框架1014一同抬起与放下、左翻身机构106的抬起、右翻身机构A104的抬起以及取消翻身动作（即左翻身机构106与有翻身机构A104的放下）的控制。具体为：通过按键面板303向控制器301发送电动机推杆A1021的控制信号（电动推杆A1021的伸长与缩短信号），通过控制器301将接收到的电动推杆A1021的控制信号发送给安装在床椅转换机构1上的推杆驱动器A304，由此通过推杆驱动器304A控制电动推杆A1021的伸长与缩短，由此实现背板框架1012的抬起或放下；同理，通过按键面板303向控制器301发送电动机推杆B1022控制信号（电动推杆B1022的伸长与缩短信号），通过控制器301将接收到的电动推杆B1022的控制信号发送给推杆驱动器304A，由此通过推杆驱动器304A控制电动推杆B1022的伸长与缩短，由此实现腿板框架1013与脚板框架1014的抬起或放下；通过按键面板303向控制器301发送电动推杆C1046控制信号（电动推杆C1046的伸长与缩短信号），通过控制器301将接收到的电动推杆C1046的控制信号发送给推杆驱动器304A，由此通过推杆驱动器304控制电动推杆C1046的伸长与缩短，由此实现右翻身动作；

通过按键面板303向控制器301发送电动推杆D1066控制信号（电动推杆D1066的伸长与缩短信号），通过控制器301将接收到的电动推杆D1066的控制信号发送给安装在床体上的推杆驱动器B305，由此通过推杆驱动器305B控制电动推杆D1066的伸长与缩短，由此实现左翻身动作；

上述驱动按键面板303中包括背板抬起按键、背板放下按键、脚板抬起按键、脚板放下按键、左翻身按键、右翻身按键以及取消翻身按键；通过按下不同按键，使床椅转换机构完成相应的动作。

所述标记线306、巡线传感器307、测距传感器308与标定板309用来实现床体2与床椅装换机构1间的对接。其中，标记线306位于床体2上表面的开口201下方，粘贴于地面，如图1所示，标记线306的位置为：由床体2后侧面开始，沿开口201前后方向的中心线粘贴不小于背板框架1012与座椅框架1011左侧边之和的长度后，向床体2左前方偏斜，穿出开口201处，继续粘贴。巡线传感器307具有两个，安装在座椅框架1011前侧与后侧边间的中心位置上，通过巡线传感器307来探测标记线306的位置，根据标记线306的位置实时获取座椅框架1011前侧与后侧边间的中心位置相对于标记线306的垂直偏移量，并将偏移量发送给控制器301，通过控制器301根据接收到的偏移量，转换为两个驱动电机1031的驱动速度控制信号，由此控制两个驱动电机1031等速或差速运动，调整床椅转换机构1的运动方向，使轮椅转换机构1沿标记线306沿标记线306的轨迹行进，实现床椅转换机构1由开口201移入或移出床体2。

所述测距传感器308安装在床椅转换机构1中底盘机构103后侧边上，标定板309安装在床体2后侧面内侧，且与床面202垂直设置，如图12所示。通过测距传感器308测得在床椅转换机构1处于放平状态，且位于床体2内部时，测距传感器307与标定板309间的水平距离作为对接标定距离。由此在床椅转换机构1沿标记线306进入到开口201内部后，测距传感器308实时检测自身与标定板309间的距离，并发送给控制器301，当控制器301获得的距离数据不大于对接标定距离时，则通过控制器301向两个驱动电机1031发送停止信号，控制两个驱动电机1031停止工作，待床椅转换机构1停止后，通过控制器301控制电动推杆A1021、电动推杆B1022与电动推杆C1046收缩，将床椅转换机构1由床椅状态转换为床状态，由此实现床椅装换机构1与床体2间的对接。

Claims (10)

1.一种侧面分离的床椅一体化机器人，其特征在于：包括可移动的床椅转换机构以及固定在地面上的床体；

所述床椅转换机构包括整体框架、联动机构与底盘机构；其中，整体框架包括座椅框架、背板框架、腿板框架和脚板框架；其中，整体框架上安装有由电动推杆A、电动推杆B、长连接杆组成的联动机构；座椅框架底部安装有底盘机构相连；

所述座椅框架为上下两层结构，座椅框架上层与座椅框架下层间通过连接杆相对固定；座椅框架上层后部侧边通过铰链与背板框架铰接；其中，背板框架位于座椅框架上层后部侧边后方；座椅框架上层前部侧边通过铰链与腿板框架连接，腿板框架前部侧边连接脚板框架；

上述电动推杆A的机体端与座椅框架下层铰接，电动推杆的推杆端与背板框架铰接，电动推杆A的推杆端与背板框架铰接处靠近背板框架与座椅框架上层的铰接处；电动推杆B的机体端与座椅框架下层铰链连接，电动推杆B的推杆端与腿板框架铰链连接；

所述脚板框架的后部侧边通过铰链与腿板框架的前部横梁铰链连接，脚板框架上竖直连接有脚板连杆；长连接杆的一端与脚板连杆铰链连接，长连接杆的另一端铰接在：座椅框架上层与座椅框架下层前部横梁间固连的座椅竖梁上；

所述底盘机构包括驱动电机与驱动电机B、两个驱动轮与两个万向被动角轮；其中，两个驱动电机固定安装在座椅框架下层底面前部，两个驱动电机的输出轴反向设置，每个驱动电机的输出轴上安装有一个驱动轮；座椅框架下层后部两侧分别通过连接架轴接一个万向被动角轮，各个万向被动角轮的最低点与各个驱动轮最低点共面；

背板框架与座椅框架上层内分别安装有右翻身机构A与右翻身机构B，右翻身机构A与右翻身机构B的结构相同，设置方向相同,均包括长直管A、长直管B与两根一端弯曲的弯管；以右翻身机构A为例对右翻身机构A与右翻身机构B的结构进行说明，其中，两根弯管相互平行，且弯曲端分别与长直管B固连，两根弯管的另一端分别与长直管A的两端固连;在右翻身机构A中的长直管A的长度等于座椅框架前后侧边间距，在右翻身机构B中的长直管A的长度等于背板框架前后侧边间距。

对于右翻身机构A的具体连接方式为：长直管A通过轴承固定在背板框架右侧边上，形成铰接，且两根弯管的弯曲端向上；在长直管B与背板框架右侧边间通过柔软支撑材料A相连;在背板框架两侧边间连接有至少2个支撑杆A，且支撑杆A位于两根弯管之间，长直管B下方;

对于右翻身机构B的具体连接方式为：长直圆管A通过轴承固定在座椅框架上层右侧边或侧上，形成铰接，且两根弯管的弯曲端向上；在长直管B与座椅框架上层右侧边间通过柔软支撑材料B相连；在座椅框架上层两侧边间连接有至少2个支撑杆B，且支撑杆B位于两根弯管之间，长直管B下方；

背板框架上安装有电动推杆C，电动推杆C的机体端固定在背板框架的右侧边上，伸缩端与背板框架中的长直管A铰接；

在右翻身机构A与右翻身机构B中的长直管B上分别固定连接有支撑件A与支撑件B，支撑件A与支撑件B结构相同，均为一竖直板与水平板中的一端相互连接形成的“L”型结构，其中支撑件A中的竖直板A的自由端与右翻身机构A中的长直方管A底部垂直固连，连接处靠近背板框架与座椅框架上层铰接处；支撑件B中的竖直板B的自由端与有翻身机构B中的长直方管B底部垂直固连，连接后支撑件A与支撑件B中的水平板A与水平板B相对；当背板框架放平至与座椅框架顶面齐平，并且右翻身机构A与右翻身机构B均为水平时，水平板A位于水平板B正下方，且水平板A、水平板B间存在间隙；

所述的床体为筒状的矩形结构，左侧面上的上设计有开口，床体的顶面上设计有床面，床面中部上开有与开口连通的床椅转换机构设置口，床体的前侧面、后侧面以及右侧面上剩余部分床面；在床体右侧面顶部床面上开有左翻身机构安装通口；

左翻身机构的结构与右翻身机构A、右翻身机构B结构相同，设置方向相反，左翻身机构的具体安装方式为：长直管A通过轴承固定在左翻身机构安装通口左侧的床面下表面上，形成铰接，且两根弯管的弯曲端向上；在长直管B与左翻身机构安装通口左侧边处的床面间通过柔软支撑材料C相连。在左翻身机构安装通口两侧边间连接有至少2个支撑杆C，且支撑杆C位于两根弯圆管C之间，长直方管C下方;

在床体上安装有电动推杆D，电动推杆D的机体端安装在左翻身机构安装通口左侧的床面下表面上，伸缩端与左翻身机构中的长直管A铰接。

2.如权利要求1所述一种侧面分离的床椅一体化机器人，其特征在于：当电动推杆A的推杆端缩短至极限时，背板框架与座椅框架上层所在平面共面；电动推杆A的推杆端伸长至极限时，背板框架与水平面的夹角为75°。

3.如权利要求1所述一种侧面分离的床椅一体化机器人，其特征在于：所述电动推杆B的推杆端与腿板框架的铰接处靠近腿板框架与座椅框架上层的铰接处。

4.如权利要求1所述一种侧面分离的床椅一体化机器人，其特征在于：所述电动推杆B的推杆端处于伸长至极限时，腿板框架与水平面的夹角为10°；电动推杆B的推杆端缩短至极限时，腿板框架与水平面的夹角为-70°。

5.如权利要求1所述一种侧面分离的床椅一体化机器人，其特征在于：所述长连接杆与脚板框架连杆的铰接处、腿板框架与脚板框架的铰链处间的垂线和长连接杆与座椅框架的铰接处、腿板框架与座椅框架间的铰接处间的垂线始终保持平行，且腿板框架的两条侧边均与长连接杆始终保持平行；且当腿板框架逆时针运动至极限位置时，脚板框架与座椅框架上层与座椅框架下层所在平面相平行。

6.如权利要求1所述一种侧面分离的床椅一体化机器人，其特征在于：当电动推杆C伸缩端伸长至极限时，右翻身机构A与水平面间夹角为70°；当电动推杆D伸缩端伸长至极限时，左翻身机构与水平面间夹角为70°。

7.如权利要求1所述一种侧面分离的床椅一体化机器人，其特征在于：所述右翻身机构A与右翻身机构B中的两根弯管处于水平状态时，长直管B的顶端应与座椅框架上表面齐平。

8.如权利要求1所述一种侧面分离的床椅一体化机器人，其特征在于：所述床椅转换机构位于床体内部处于展平状态时，床椅转换机构的上表面与床体上位于前侧边、后侧边以及右侧边上的剩余部分床面接合。

9.如权利要求1所述一种侧面分离的床椅一体化机器人，其特征在于：所述脚板机构底部安装有脚轮。

10.如权利要求1所述一种侧面分离的床椅一体化机器人，其特征在于：还包括由控制器、操纵杆、按键面板、推杆驱动器、巡线传感器、测距传感器、标定板与标记线构成的控制系统；

其中，操纵杆用来将x、y轴输入变量发送给控制器，控制器将操纵杆的x、y轴输入变量转换成两个驱动电机的驱动速度控制信号，通过控制器控制驱动左侧与右侧驱动轮的驱动电机的速度；

所述按键面板用来向控制器发送电动机推杆A的控制信号，通过控制器将接收到的电动推杆A的控制信号发送给安装在床椅转换机构上的推杆驱动器A，由此通过推杆驱动器A控制电动推杆A的伸长与缩短；同理，通过按键面板向控制器发送电动机推杆B控制信号，通过控制器将接收到的电动推杆B的控制信号发送给推杆驱动器A，由此通过推杆驱动器A控制电动推杆B的伸长与缩短；通过按键面板向控制器发送电动推杆C控制信号，通过控制器将接收到的电动推杆C的控制信号发送给推杆驱动器A，由此通过推杆驱动器控制电动推杆C的伸长与缩短；

通过按键面板向控制器发送电动推杆D控制信号，通过控制器301将接收到的电动推杆D的控制信号发送给安装在床体上的推杆驱动器B，由此通过推杆驱动器B控制电动推杆D的伸长与缩短；

所述标记线位于床体上表面的开口下方，粘贴于地面，标记线的位置为：由床体后侧面开始，沿开口前后方向的中心线粘贴不小于背板框架与座椅框架左侧边之和的长度后，向床体左前方偏斜，穿出开口处；巡线传感器具有两个，安装在座椅框架前侧与后侧边间的中心位置上，通过巡线传感器来探测标记线的位置，根据标记线的位置实时获取座椅框架前侧与后侧边间的中心位置相对于标记线的垂直偏移量，并将偏移量发送给控制器，通过控制器根据接收到的偏移量，转换为两个驱动电机的驱动速度控制信号，由此控制两个驱动电机等速或差速运动，调整床椅转换机构的运动方向，使轮椅转换机构沿标记线沿标记线的轨迹行进；

所述测距传感器安装在床椅转换机构中底盘机构后侧边上，标定板安装在床体后侧面内侧，且与床面垂直设置；通过测距传感器测得在床椅转换机构处于放平状态，且位于床体内部时，测距传感器与标定板间的水平距离作为对接标定距离。由此在床椅转换机构沿标记线进入到开口内部后，测距传感器实时检测自身与标定板间的距离，并发送给控制器，当控制器获得的距离数据不大于对接标定距离时，则通过控制器向两个驱动电机发送停止信号，控制两个驱动电机停止工作。

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