CN103908382A - 可移动设备，以及在运动中保持可移动设备平稳的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可移动设备，包括：一承载单元（102）、一移动单元（103）、一用于连接所述承载单元（102）和所述移动单元（103）的支撑单元（101，301）、一安装在所述支撑单元上的路面检测单元（105），以及一位置调整单元（104）；其中所述路面检测单元（105），用于检测该可移动设备在运动过程中的路面高低数据；所述位置调整单元（104），用于根据所述路面高低数据反向调整所述承载单元（102）的垂直位置。本发明还公开了一种在运动中保持可移动设备平稳的方法。本发明提供的方案能够较好地降低颠簸。

Description

可移动设备,以及在运动中保持可移动设备平稳的方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术，尤指一种可移动设备，以及一种在运动中保持可移动设备平稳的方法。

背景技术

在很多场合，现今使用的承载病人的可移动设备无法很好地克服移动过程给病人带来的颠簸感。比如，手推或电动病床的床体在遇到不平整或陡峭的路面时，会产生震动和颠簸。一般情况下，可以通过安装机械弹簧来消除颠簸。可是一旦遇到稍微大的震动，就无法很好地降低颠簸，从而使可移动设备上的病人产生不舒适感。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种可移动设备以及在运动中保持可移动设备平稳的方法，用于降低颠簸。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明的一个实施例提供了一种可移动设备，包括：一承载单元、一移动单元、一用于连接所述承载单元和所述移动单元的支撑单元、一安装在所述支撑单元上的路面检测单元，以及一位置调整单元；其中

所述路面检测单元，用于检测该可移动设备在运动过程中的路面高低数据；

所述位置调整单元，用于根据所述路面高低数据反向调整所述承载单元的垂直位置。

根据一种实施方式，其中所述位置调整单元包括：一控制器和一电机。所述控制器用于对所述路面检测单元提供的路面高低数据进行平滑处理，生成相应的驱动信号发送给所述电机；所述电机用于根据所述驱动信号进行正反转运动，从而带动所述承载单元上下运动。

根据一种实施方式，其中所述控制器用于：在所述路面检测单元提供的m个路面高低数据A_i的第一个数据A1之前插入n个零值数据，并在最后一个数据Am之后插入n个零值数据，得到m+2n个顺序排列的中间数据B_j，其中i=1,...,m，j=1,...,(m+2n)；根据公式对中间数据B_j进行平滑处理，得到平滑后的数据C_k，其中k=1,...,(m+n)，m大于0，n大于或者等于0；将所述路面高低数据与所述平滑后的数据相减得到电机调整位移，作为所述驱动信号发送给所述电机。

根据一种实施方式，其中所述位置调整单元进一步包括：一编码器，用于将电机运行信息反馈给所述控制器。

可选地，所述位置调整单元进一步包括：一绝对位置传感器，用于将所述承载单元的绝对位置反馈给所述控制器。

根据一种实施方式，所述支撑单元为一直线推杆，所述承载单元安装在所述直线推杆上；所述位置调整单元用于根据所述路面高低数据拉伸或者压缩所述直线推杆，从而带动所述承载单元上下运动。

根据一种实施方式，所述支撑单元上安装有一传动齿轮；所述位置调整单元进一步包括：一安装在所述承载单元下表面的传动器，用于在所述电机的带动下在垂直方向上下移动所述承载单元。

根据一种实施方式，所述路面检测单元包括：一振动传感器，用于实时采集该可移动设备的路面高低数据；或者，一测距传感器，用于提前获取该可移动设备在运动过程中的路面高低数据。

本发明的一个实施例提供了一种在运动中保持可移动设备平稳的方法，所述可移动设备设置有一承载单元，该方法包括：

检测该可移动设备在运动过程中的路面高低数据；

根据所述路面高低数据反向调整所述承载单元的垂直位置。

根据一种实施方式，所述根据路面高低数据反向调整所述承载单元的垂直位置包括：在顺序排列的m个路面高低数据Ai的第一个数据A1之前插入n个零值数据，并在最后一个数据Am之后插入n个零值数据，得到m+2n个顺序排列的中间数据B_j，其中i=1,...,m，j=1,...,(m+2n)；根据公式对中间数据B_j进行平滑处理，得到平滑后的数据C_k，其中k=1,...,(m+n)，m大于0，n大于或者等于0；将所述路面高低数据与所述平滑后的数据相减，得到所述承载单元的调整位移。

由上可见，本发明实施例提供的可移动设备，以及在运动中保持可移动设备平稳的方法，能够根据路面情况调整承载单元的垂直位置，从而在运动过程中降低颠簸。

下文将以明确易懂的方式通过对实施例的说明并结合附图来对本发明上述方案、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例中可移动设备的组成示意图；

图2为本发明实施例中位置调整单元104的工作原理图；

图3（a）为本发明一个实施例中可移动设备的具体实现示意图；

图3（b）为图3（a）所示可移动设备的另一侧面示意图；

图4为本发明另一实施例中可移动设备的具体实现示意图；

图5为本发明一个实施例中对检测到的路面高低数据处理前后的波形比较示意图；

图6为本发明另一实施例中对检测到的路面高低数据处理前后的波形比较示意图；

图7为本发明又一实施例中对检测到的路面高低数据处理前后的波形比较示意图；

图8为本发明实施例中保持可移动设备平稳的方法流程图。

具体地，上述附图中使用的参考符号如下：

101：支撑单元，102：承载单元，103：移动单元；104：位置调整单元，105：路面检测单元；106：不平整路面。

201：控制器，202：电机，203：编码器，204：绝对位置传感器。

301：直线推杆，3011：固定区域，3012：运动区域，302：电机（可带编码器或者不带编码器）。

401：带有传动器和编码器的电机，402：传动齿轮。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明实施例提供了一种用于承载病人的可移动设备，如图1所示，包括：一支撑单元101，一承载单元102，一移动单元103，一位置调整单元104，一路面检测单元105。

其中，承载单元102用于承载病人。支撑单元101用于连接承载单元102和移动单元103，并为承载单元102提供相应的支撑。移动单元103使得该可移动设备易于推动。路面检测单元105安装在支撑单元101上，用于检测该可移动设备在运动过程中的路面高低数据。位置调整单元104用于根据路面检测单元105的检测结果带动承载单元102上下移动，从而对承载单元102的垂直位置进行调节。

比如，可移动设备在运动过程中经过图1所示的不平整路面106，位置调整单元104可对承载单元102的垂直位置进行反向调整，当某段路面凸起时，向下调节承载单元102，当某段路面下凹时，向上调节承载单元102，通过对路面的凹凸情况进行补偿来降低颠簸。

具体地，用于承载病人的可移动设备可以是病床、检查台、轮椅、救护担架等用于转移、护理病人或动物的工具。承载单元102可以是床面或者椅面等承载病人的面板。移动单元103可以是轮子等易于移动的部件。支撑单元101可以是床或椅子四周的支撑杆或者支撑柱，或者直线推杆等。路面检测单元105可以是一振动传感器或者一测距传感器。

对于一个具体实施例中可移动设备为轮椅的情况，支撑单元101包括4根支撑杆，每根支撑杆的底部安装1个轮子。并且，为每根支撑杆安装1个电机，或者同侧的2根支撑杆共用1个电机。比如，左侧的前后2根支撑杆共用1个电机，或者前侧的左右2根支撑杆共用1个电机。

对于一个具体实施例中可移动设备为手推床的情况，支撑单元101包括6根支撑杆，比如在床头、床尾以及床的中部分别安装2根支撑杆。此外，可以在床头的2根支撑杆上设置电机，也可以在所有支撑杆上都设置电机。

图2为本发明实施例中位置调整单元104的工作原理图。位置调整单元104包括：一控制器201、一电机202。其中，控制器201用于接收路面检测单元105提供的路面高低数据，进行平滑处理后，向电机202发出对应的驱动信号。电机202用于根据所述驱动信号进行正反转运动，带动承载单元102在垂直方向上下移动。

进一步地，位置调整单元104还包括：一编码器203。编码器203用于向控制器201反馈电机运行信息，比如运动速度和/或位移等。具体地，编码器203以脉冲方式向控制器201反馈上述信息。假设控制器201指令电机202向下运动0.8cm，而0.8cm对应的是800个脉冲信号，则控制器201通过计数确定已收到编码器203发出的800个脉冲后，指令电机202停止运动。

进一步地，位置调整单元104还包括：一绝对位置传感器204。绝对位置传感器204可采用测距传感器实现，通过拉线或者光电等方式测量从自身到承载单元102的距离（也即承载单元的绝对位置），反馈给控制器201。控制器201进一步用于根据绝对位置传感器204反馈的距离判断电机202是否已带动承载单元102运动到指定位置。比如，假设控制器201指令电机202向下运动0.8cm，虽然控制器201收到编码器203发出的800个脉冲，由于电机202可能出现空转等情况，电机202并没有带动承载单元102向下运动0.8cm。此时，控制器201可根据绝对位置传感器204反馈的距离对电机202的运动进行修正。

图3（a）为本发明一个实施例中可移动设备的具体实现示意图。在图3（a）中，支撑单元101采用直线推杆301实现。在一个具体实现中，直线推杆301包括两部分区域：固定区域3011，以及套接在固定区域3011内的运动区域3012。运动区域3012可在电机302的带动下在垂直方向上下运动，使得承载单元102得以相应地上下移动。承载单元102安装在直线推杆301的运动区域3012顶部，位置调整单元104可根据路面高低数据拉伸或者压缩直线推杆301，从而带动承载单元102上下运动。具体地，位置调整单元104中的电机302可采用液压或者丝杆等方式带动直线推杆301。控制器201安装在承载单元102的下表面。在具体实现时，控制器201可以安装在可移动设备的其他位置，比如直线推杆301的固定区域3011。绝对位置传感器204安装在直线推杆301的固定区域3011，并采用拉线方式与承载单元102连接，用于测量从绝对位置传感器204到承载单元102的垂直距离。电机（可带编码器或者不带编码器）302也可安装在直线推杆301的固定区域3011，靠近移动部件103。需要指出，控制器201与电机302、绝对位置传感器204、路面检测单元105之间存在电连接，但是在图3（a）中并未明确示出。图3（b）为图3（a）所示可移动设备的另一侧面示意图。在该侧面中，两个轮子103之间通过固定的中心轴连接，电机302则安装在中心轴上。需要指出，图3（b）仅为示意，与图3（a）并不存在严格意义上的比例对应。

图4为本发明另一实施例中可移动设备的具体实现示意图。路面检测单元105安装在支撑单元101的下部，靠近移动部件103。绝对位置传感器204也安装在支撑单元101上。

与图3（a）不同的是，图4中的支撑单元101采用普通的支撑杆或者支撑柱实现。在支撑单元101上设置一传动齿轮402作为传动的一部分，并将带有一传动器和一编码器的电机401固定在承载单元102的下表面，传动器在电机的带动下在垂直方向上下移动承载单元102。需要指出，本发明实施例对可移动设备的各个组成部分的数量并不加以限定，比如设置在支撑单元101上的一传动齿轮402可以包括一个或多个传动齿轮或者至少一个传动齿轮，并不特指单个传动齿轮。

本发明实施例中，通过传感器等路面检测单元105检测路面情况、收集路面信息，反馈给控制器201。在一个具体实现中，采用测距传感器作为路面检测单元105。将测距传感器安装在支撑单元101上并且向前伸出，使其在水平方向上位于移动单元103之前。这样，对于移动单元103尚未经过的路面，测距传感器能够预先获取路面高低数据，提供给控制器201和/或记录到存储器中。在另一具体实现中，采用振动传感器作为路面检测单元105。将振动传感器安装在支撑单元101上，当移动单元103经过某段路面时，振动传感器根据可移动设备在垂直方向的震动位移实时采集路面情况，提供给控制器201和/或记录到存储器中。当路面变高时，采集到的震动位移数据较大，电机向下运行；反之，当路面变低时，电机向上运行。

以可移动设备是病床为例，床面具有上下可移动范围，将可移动范围的中间点作为床面的初始位置。路面检测单元105将路面高低数据反馈给控制器201后，控制器201可直接根据路面高低数据控制电机202正反转运动，从而带动床面上下平滑移动，来减低颠簸感。以图5中的t=8为例，检测到的路面高低数据为1cm，则控制器201驱动电机202向下运动1cm。

在另一具体实现中，控制器201通过波形计算得到一个曲线，再根据该曲线生成相应的驱动信号，从而驱动电机202使床面上下运动。

具体地，控制器201记录m个原始的路面高低数据A_i，包括：A1,A2,A3,A4,…,Am，形成一个运动波形，其中m大于0，i=1，...,m。

控制器201在第一个数据A1前插入n个零值数据，在最后一个数据Am后也插入n个零值数据，得到一组中间数据B_j，包括：Z1,Z2,…,Zn,A1,A2,A3,…,Am,Z1,Z2,…,Zn。其中，B[1]到B[n]（即，在A1之前的Z1到Zn）均为0，B[n+1]到B[n+m]分别为A1,A2,A3,…,Am，B[n+m+1]到B[2n+m]（即，在Am之后的Z1到Zn）也均为0，j=1,...,(m+2n)。

控制器201根据公式对中间数据B_j进行重新计算，得到平滑后的数据C_k，包括：C1,C2,C3,…,Cm+n，其中k=1,...,(m+n)。新的数据C_k将形成一个平滑的曲线，用来控制电机的运动，比如将路面高低数据与平滑后的数据相减得到电机调整位移发送给电机，使得床面相应地上下运动。具体地：

C1=[Z1+Z2+…+Zn+A1]/(n+1)；

C2=[Z2+Z3+…+Zn+A1+A2]/(n+1)；

C3=[Z3+Z4+…+Zn+A1+A2+A3]/(n+1)；

…

Cm+n=[Am+Z1+…+Zn]/(n+1)。

其中，n大于或者等于0，通过改变n的取值可以改变新波形的幅度。

图5-7为本发明实施例中对检测到的路面高低数据处理前后的波形比较示意图，其中横轴为时间t，纵轴为位移s。

在图5中，检测到的波形采用带有实心菱形的线条示出，经过插零算法等平滑处理后得到的波形采用带有空心三角形的线条示出。可以看出，检测到的波形是规则线性加减速的曲线，经过处理后变成平滑的曲线。以t=8为例，检测到的路面高低数据为1cm，处理后的数据为0.2cm，则控制器确定出电机需要向下运动0.8cm，以便消除颠簸。

在图6中，检测到的波形有突发峰值（采用带有实心菱形的线条示出），经过平滑处理后消除峰值（采用带有空心三角形的线条示出）。

在图7中，检测到的波形具有不规则形状（采用带有实心菱形的线条示出），经过平滑处理后相对平滑（采用带有空心三角形的线条示出）。

从图5-7的示意可以看出，计算后的曲线很平滑，适于控制器对承载单元的运动进行控制以防止或抵消震动。比如，当手推床在不平整的路面上运动时，要保证其面板不过于颠簸，可通过传感器得到路面高低数据V或者震动位移数据（也即可移动设备在垂直方向的位移数据），通过控制器计算得到平滑后的数据V’，根据V和V’驱动电机进行正反转运动，从而控制床面上下运动，保证床面的平稳。

也即，本发明实施例通过安装传感器获知路面情况，在床体支撑柱上安装电机，或者使床面和电机相互连接，通过电机带动床面上下运动，以便调整床面平衡、降低颠簸，使床体在移动过程中更为平稳，给病人更好的治疗体验。

图8示出本发明实施例提供的一种在运动中保持可移动设备平稳的方法，以消除震动带来的颠簸，使可移动设备平缓运动。该可移动设备设置有用于承载病人的承载单元。在步骤801中，检测该可移动设备在运动过程中的路面高低数据。在步骤802中，根据所述路面高低数据反向调整所述承载单元的垂直位置。

具体地，根据路面高低数据反向调整承载单元的垂直位置时，在顺序排列的m个路面高低数据A_i的第一个数据A1之前插入n个零值数据，并在最后一个数据Am之后插入n个零值数据，得到m+2n个顺序排列的中间数据B_j，其中i=1,...,m，j=1,...,(m+2n)；根据公式对中间数据B_j进行平滑处理，得到平滑后的数据C_k，其中k=1,...,(m+n)，m大于0，n大于或者等于0；将所述路面高低数据与所述平滑后的数据相减，得到承载单元的调整位移。

本发明公开了一种可移动设备，包括：一承载单元、一移动单元、一用于连接所述承载单元和所述移动单元的支撑单元、一安装在所述支撑单元上的路面检测单元，以及一位置调整单元；其中所述路面检测单元，用于检测该可移动设备在运动过程中的路面高低数据；所述位置调整单元，用于根据所述路面高低数据反向调整所述承载单元的垂直位置。本发明还公开了一种在运动中保持可移动设备平稳的方法。本发明提供的方案能够较好地降低颠簸。

上文通过附图和实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，本领域技术人员从中推导出来的其他方案也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可移动设备，包括：一承载单元（102）、一移动单元（103）、一用于连接所述承载单元（102）和所述移动单元（103）的支撑单元（101，301）、一安装在所述支撑单元上的路面检测单元（105）、以及一位置调整单元（104）；其中

所述路面检测单元（105），用于检测该可移动设备在运动过程中的路面高低数据；

所述位置调整单元（104），用于根据所述路面高低数据反向调整所述承载单元（102）的垂直位置。

2.根据权利要求1所述的可移动设备，其中所述位置调整单元（104）包括：一控制器（201）和一电机（202，302，401）；

所述控制器（201）用于对所述路面检测单元（105）提供的路面高低数据进行平滑处理，生成相应的驱动信号发送给所述电机（202，302，401）；

所述电机（202，302，401）用于根据所述驱动信号进行正反转运动，从而带动所述承载单元（102）上下运动。

3.根据权利要求2所述的可移动设备，其中所述控制器（201）用于：

在所述路面检测单元（105）提供的m个路面高低数据A_i的第一个数据A1之前插入n个零值数据，并在最后一个数据Am之后插入n个零值数据，得到m+2n个顺序排列的中间数据B_j，其中i=1,...,m，j=1,...,(m+2n)；

根据公式对中间数据B_j进行平滑处理，得到平滑后的数据C_k，其中k=1,...,(m+n)，m大于0，n大于或者等于0；

将所述路面高低数据与所述平滑后的数据相减得到电机调整位移，作为所述驱动信号发送给所述电机（202，302，401）。

4.根据权利要求2所述的可移动设备，其中所述位置调整单元（104）进一步包括：一编码器（203），用于将电机运行信息反馈给所述控制器（201）。

5.根据权利要求4所述的可移动设备，其中所述位置调整单元（104）进一步包括：一绝对位置传感器（204），用于将所述承载单元（102）的绝对位置反馈给所述控制器（201）。

6.根据权利要求1-5任一项所述的可移动设备，其中所述支撑单元为一直线推杆（301），所述承载单元（102）安装在所述直线推杆上；

所述位置调整单元（104）用于根据所述路面高低数据拉伸或者压缩所述直线推杆（301），从而带动所述承载单元（102）上下运动。

7.根据权利要求1-5任一项所述的可移动设备，其中所述支撑单元（101）上安装有一传动齿轮（402）；

所述位置调整单元（104）进一步包括：一安装在所述承载单元（102）下表面的传动器，用于在所述电机（401）的带动下在垂直方向上下移动所述承载单元（102）。

8.根据权利要求1-5任一项所述的可移动设备，其中所述路面检测单元（105）包括：

一振动传感器，用于实时采集该可移动设备的路面高低数据；或者，

一测距传感器，用于提前获取该可移动设备在运动过程中的路面高低数据。

9.一种在运动中保持可移动设备平稳的方法，所述可移动设备设置有一承载单元（102），该方法包括：

检测该可移动设备在运动过程中的路面高低数据；

根据所述路面高低数据反向调整所述承载单元（102）的垂直位置。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述根据路面高低数据反向调整所述承载单元的垂直位置包括：

在顺序排列的m个路面高低数据A_i的第一个数据A1之前插入n个零值数据，并在最后一个数据Am之后插入n个零值数据，得到m+2n个顺序排列的中间数据B_j，其中i=1,...,m，j=1,...,(m+2n)；

根据公式对中间数据B_j进行平滑处理，得到平滑后的数据C_k，其中k=1,...,(m+n)，m大于0，n大于或者等于0；

将所述路面高低数据与所述平滑后的数据相减，得到所述承载单元（102）的调整位移。