CN104306116A - 一种机器人护理床中实现护理床背板和智能轮椅背板同步升降的同步系统和同步方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人护理床中护理床背板和智能轮椅背板同步升降的同步系统，同步系统包括有红外发射模块、红外接收模块、护理床控制模块、智能轮椅控制模块和推杆电机，红外发射模块包括有三个红外发射器，红外接收模块包括有三个红外接收器，护理床控制模块通信连接护理床推杆电机；红外接收模块通信连接智能轮椅控制模块，该智能轮椅控制模块通信连接轮椅推杆电机；同步方法采用摆钟原理，分别获取红外模块三个接收器的状态，使三个接收器和三发射器能够对射，保持电动轮椅和护理床的背板平行。本发明的同步系统和方法使智能轮椅的轮椅背板和护理床背板同步起降，不通讯就能实现护理床和电动轮椅的同步坐起、平躺的目的。

Description

一种机器人护理床中实现护理床背板和智能轮椅背板同步升降的同步系统和同步方法

技术领域

本发明涉及智能控制，特别涉及到一种机器人护理床中实现护理床背板和智能轮椅背板同步升降的同步系统以及同步方法。

背景技术

康复护理服务的手段可分为医疗康复护理和护理辅具康复两大类。其中，护理辅具康复是指利用康复护理辅助器具为残疾人、老年人、伤病人等残障者提供补偿、替代、治疗的手段和方法。残障者要最大限度的实现生活自理，参与社会活动，安全放心、舒适的移动辅具是必不可少的。但要从卧床状态转移至移动器具上，必需护理人员的帮助，而且转移时还有跌落的危险。机器人护理床是一种新型康复护理移动辅助器具，具有操作手柄、语音、触摸自主导航等多模态人机交互功能，在保持安全舒适的姿态下，机器人护理床可变形成床，或单独出来成为移动轮椅，不仅可减轻护理人员转移患者时的负担，而且还减少了对患者跌落的担心。

护理床和智能轮椅变形成床以后，完成同步坐起、平躺等动作有如下几种方法：采用机械结构同时推起来两个背板，这种方式对推杆电机的承重要求较高，结构体积较大；采用无线通讯的方式，在医疗领域内，由于医院的特殊环境各种电磁干扰比较多，因此无线通讯在医疗领域内应用较少。

发明内容

本发明专利的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种新型的一种机器人护理床中实现护理床背板和智能轮椅背板同步升降的同步系统以及同步方法。本发明专利的同步系统和同步方法要能具有较强的抗干扰能力、造价低廉、并且体积小巧以便于安装在护理床和智能轮椅背板上，便于智能轮椅和护理床自由分离。

本发明专利为了达到上述发明目的，提供了如下的技术方案：

一种机器人护理床中实现护理床背板和智能轮椅背板同步升降的同步系统，所述的智能轮椅可移动地卡设于护理床上的卡槽中，所述护理床背板和智能轮椅背板对齐，其特征在于，所述的同步系统包括有红外发射模块、红外接收模块、护理床控制模块、智能轮椅控制模块和推杆电机，所述的红外发射模块包括有安装在护理床背板上的三个红外发射器，即第一红外发射器、第二红外发射器和第三红外发射器，三个红外发射器等距分布于以护理床背板靠近智能轮椅一侧的侧边上，所述的红外接收模块包括有安装在轮椅背板上的三个红外接收器，即第一红外接收器、第二红外接收器和第三红外接收器，三个红外接收器等距分布于以轮椅背板靠近护理床背板一侧的侧边上；所述的护理床控制模块通信连接并控制位于护理床背板后部的护理床推杆电机；所述的红外接收模块通信连接智能轮椅控制模块，该智能轮椅控制模块通信连接并控制位于轮椅背板后部的轮椅推杆电机；所述的护理床推杆电机和轮椅推杆电机分别推动护理床背板和轮椅背板同步上升或同步下降。

在本发明机器人护理床中实现护理床背板和智能轮椅背板同步升降的同步系统中，位于护理床背板侧边上的三个红外发射器位于以护理床背板的转轴中心为圆心的同半径圆周上，且相邻红外发射器之间的距离相等；位于轮椅背板侧边上的三个红外接收器位于以轮椅背板的转轴中心为圆心的同半径圆周上，且相邻红外接收器之间的距离相等。

在本发明机器人护理床中实现护理床背板和智能轮椅背板同步升降的同步系统中，更进一步地设计，所述的第一红外发射器、第二红外发射器和第三红外发射器自上而下依次分布在护理床背板侧边上；所述的第一红外接收器、第二红外接收器和第三红外接收器自上而下依次分布于轮椅背板侧边上。

一种利用上述的同步系统实现机器人护理床中护理床背板和智能轮椅背板同步升降的同步方法，其特征在于，该方法是指所述的护理床控制模块接收发送动作指令至护理床推杆电机做出上升或下降的动作，所述的智能轮椅控制模块接收红外接收模块的信号并处理后发送动作指令至轮椅推杆电机做出相应的上升或下降的动作以实现随同同步， 其处理过程如下：护理床上的红外发射模块同时发射，智能轮椅上的红外接收模块同时接收，智能轮椅控制模块通过红外信号接收情况判断护理床背板的运动方向，并据此发送指令控制轮椅背板电机，使得轮椅背板电机随同进行相应上升或下降的动作，该上升动作完成轮椅背板与护理床背板的随同同步抬起，下降动作完成轮椅背板与护理床背板的随同同步降落。

在本发明机器人护理床中实现护理床背板和智能轮椅背板同步升降的同步方法中，所述的随同同步的操作过程是：

第一步，在智能轮椅和卡设于护理床内卡槽中组合成一体的状态下，机器人护理床使用者根据自身需要判断是需要同步上升还是同步下降，若是同步上升即是需要护理床的背板与轮椅背板同步抬起，若是同步下降即是需要护理床的背板与轮椅背板同步降落；

第二步，当需要同步上升或者同步下降时，同时开启护理床背板上的红外发射模块和轮椅背板上的红外接收模块，使得红外发射模块中的第一红外发射器、第二红外发射器和第三红外发射器一直处于发射状态，轮椅背板上的红外接收模块中第一红外接收器、第二红外接收器和第三红外接收器一直处于接收状态；

第三步，机器人护理床上的护理床控制模块发送指令至护理床推杆电机推动动作，完成护理床背板的抬起动作以及护理床背板的降落动作，若需要同步上升则执行第四步，若是同步下降则执行第五步；

第四步，在护理床背板的抬起过程中，护理床背板与轮椅背板之间出现抬起角度差，当角度差到第一红外接收器接收不到红外信号，第二红外接收器接收到第一红外发射器的红外信号，第三红外接收器接收到第二红外发射器的红外信号状态下，智能轮椅控制模块发送指令至轮椅推杆电机使得轮椅背板抬起，直至第一红外接收器能接收到第一红外发射器的红外信号，第二红外接收器能接收到第二红外发射器的红外信号，第三红外接收器能接收到第三红外发射器的红外信号，从而保持护理床背板和轮椅背板平齐，达到同步上升的目的；

第五步，在护理床背板的降落过程中，当护理床背板降落到第一红外接收器接收到第二红外发射器的红外信号，第二红外接收器接收到第三红外发射器的红外信号，第三红外接收器没有接收到红外信号的状态下，智能轮椅控制模块发送指令至轮椅背板电机使得轮椅背板下降，直至达到第一红外接收器接收到第一红外发射器的红外信号，第二红外接收器接收到第二红外发射器的红外信号，第三红外接收器接收到第三红外发射器的红外信号，从而保持护理床背板和轮椅背板平齐，达到同步下降的目的。

基于上述技术方案，本发明机器人护理床中实现护理床背板和智能轮椅背板同步升降的同步系统以及同步方法与现有技术相比具有如下技术优点：

1. 本发明的同步系统中的发射与接收的控制模块采用了红外接收模块和红外发射模块， 红外接收模块由三个红外接收器组成，红外发射模块由三个红外发射器组成，发射端由单片机组成控制系统产生信号，驱动红外发射器发射红外信号，接收端由单片机组成控制系统采集三个红外接收器收到的红外信号，本发明不通过无线通讯，解决了护理床系统中，移动物体轮椅移动机器人与目标护理床上的同步问题，结构简单、安装方便、价格便宜。

2.本发明的同步方法采用摆钟原理，分别获取红外接收模块中三个接收端的状态，以使三个接收端和三个发射端能够对射，保持智能轮椅和护理床的背板保持平行对齐，使用简单方便，同步精度高。

附图说明

图1是本发明机器人护理床中实现护理床背板和智能轮椅背板同步升降的同步系统以及同步方法中红外传感器发射模块的安装布置示意图。

图2是本发明机器人护理床中实现护理床背板和智能轮椅背板同步升降的同步系统以及同步方法中红外传感器接收模块的安装布置示意图。

图3是本发明机器人护理床中实现护理床背板和智能轮椅背板同步升降的同步系统以及同步方法中红外传感器的控制示意图。

图4为本发明机器人护理床中实现护理床背板和智能轮椅背板同步升降的同步系统以及同步方法中红外传感器的发送端的控制流程图。

图5为本发明机器人护理床中实现护理床背板和智能轮椅背板同步升降的同步系统以及同步方法中红外传感器的接收端的控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施步骤对本发明的机器人护理床同步方法作进一步的详细阐述，以求更清楚明了地理解本发明的组成结构和工作原理，但不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明是机器人护理床中实现护理床背板和智能轮椅背板同步升降的同步系统，所述的智能轮椅可移动地卡设于护理床上的卡槽中，即智能轮椅可以与护理床组合在一起，从而形成一个整体的机器人护理床，该机器人护理床可以根据需要实现背板的上升或下降，也就是背板的抬起和降落动作。另外，智能轮椅还可以从护理床的卡槽中脱离出来，作为单独的轮椅车进行活动。通过智能轮椅与护理床的组合和分拆来实现使用人员的特殊需要，作为康复护理移动辅助器具。本发明的核心是通过系统设置和方法设定来完成组合状态下所述护理床背板和智能轮椅背板对齐和同步操作。

如图1、图2和图3所示，本发明的同步系统包括有红外发射模块2、红外接收模块4、护理床控制模块、智能轮椅控制模块和推杆电机，所述的红外发射模块2包括有安装在护理床背板1上的三个红外发射器，即第一红外发射器21、第二红外发射器22和第三红外发射器23，三个红外发射器等距分布于以护理床背板1靠近智能轮椅一侧的侧边上。所述的红外接收模块4包括有安装在轮椅背板上的三个红外接收器，即第一红外接收器41、第二红外接收器42和第三红外接收器43，三个红外接收器等距分布于以轮椅背板3靠近护理床背板一侧的侧边上；智能轮椅的轮椅背板3侧边上三个红外接收器连接到智能轮椅控制模块，护理床的护理床背板1侧边上三个红外发射器连接到护理床控制模块，护理床控制器模块通过获取三个红外接收模块的信号来判断护理床背板与轮椅背板的相对位置。所述的护理床控制模块通信连接并控制位于护理床背板后部的护理床推杆电机；所述的红外接收模块通信连接智能轮椅控制模块，该智能轮椅控制模块通信连接并控制位于轮椅背板后部的轮椅推杆电机；所述的护理床推杆电机和轮椅推杆电机分别推动护理床背板和轮椅背板同步上升或同步下降。

在本发明机器人护理床中实现护理床背板和智能轮椅背板同步升降的同步系统中，位于护理床背板侧边上的三个红外发射器位于以护理床背板1的转轴中心为圆心的同半径圆周上，且相邻红外发射器之间的距离相等；位于轮椅背板3侧边上的三个红外接收器位于以轮椅背板3的转轴中心为圆心的同半径圆周上，且相邻红外接收器之间的距离相等。所述的第一红外发射器21、第二红外发射器22和第三红外发射器23自上而下依次分布在护理床背板1的侧边上；所述的第一红外接收器41、第二红外接收器42和第三红外接收器43自上而下依次分布于轮椅背板3的侧边上。

图3是本发明机器人护理床中实现护理床背板和智能轮椅背板同步升降的同步系统以及同步方法中红外传感器的控制示意图，如图3所示，护理床与智能轮椅同步起降系统的同步方法基于摆钟原理，护理床红外模块发射，智能轮椅红外接收模块同时接收，智能轮椅通过红外接收情况来判断背板的运动方向，控制器驱动背板推杆电机运动，使背板进行相应的动作。本发明利用上述的同步系统实现机器人护理床中护理床背板和智能轮椅背板同步升降的同步方法是指所述的护理床控制模块接收发送动作指令至护理床推杆电机做出上升或下降的动作，所述的智能轮椅控制模块接收红外接收模块的信号并处理后发送动作指令至轮椅推杆电机做出相应的上升或下降的动作以实现随同同步， 其处理过程如下：护理床上的红外发射模块同时发射，智能轮椅上的红外接收模块同时接收，智能轮椅控制模块通过红外信号接收情况判断护理床背板的运动方向，并据此发送指令控制轮椅背板电机，使得轮椅背板电机随同进行相应上升或下降的动作，该上升动作完成轮椅背板与护理床背板的随同同步抬起，下降动作完成轮椅背板与护理床背板的随同同步降落。

在本发明机器人护理床中实现护理床背板和智能轮椅背板同步升降的同步方法中，所述的随同同步的操作过程是：

第一步，在智能轮椅和卡设于护理床内卡槽中组合成一体的状态下，机器人护理床使用者根据自身需要判断是需要同步上升还是同步下降，若是同步上升即是需要护理床的背板与轮椅背板同步抬起，若是同步下降即是需要护理床的背板与轮椅背板同步降落；

第二步，当需要同步上升或者同步下降时，同时开启护理床背板上的红外发射模块和轮椅背板上的红外接收模块，使得红外发射模块中的第一红外发射器、第二红外发射器和第三红外发射器一直处于发射状态，轮椅背板上的红外接收模块中第一红外接收器、第二红外接收器和第三红外接收器一直处于接收状态；

第三步，机器人护理床上的护理床控制模块发送指令至护理床推杆电机推动动作，完成护理床背板的抬起动作以及护理床背板的降落动作，若需要同步上升则执行第四步，若是同步下降则执行第五步；

第四步，在护理床背板的抬起过程中，护理床背板与轮椅背板之间出现抬起角度差，当角度差到第一红外接收器接收不到红外信号，第二红外接收器接收到第一红外发射器的红外信号，第三红外接收器接收到第二红外发射器的红外信号状态下，智能轮椅控制模块发送指令至轮椅推杆电机使得轮椅背板抬起，直至第一红外接收器能接收到第一红外发射器的红外信号，第二红外接收器能接收到第二红外发射器的红外信号，第三红外接收器能接收到第三红外发射器的红外信号，从而保持护理床背板和轮椅背板平齐，达到同步上升的目的，操作流程如图4和图5所示。

第五步，在护理床背板的降落过程中，当护理床背板降落到第一红外接收器接收到第二红外发射器的红外信号，第二红外接收器接收到第三红外发射器的红外信号，第三红外接收器没有接收到红外信号的状态下，智能轮椅控制模块发送指令至轮椅背板电机使得轮椅背板下降，直至达到第一红外接收器接收到第一红外发射器的红外信号，第二红外接收器接收到第二红外发射器的红外信号，第三红外接收器接收到第三红外发射器的红外信号，从而保持护理床背板和轮椅背板平齐，达到同步下降的目的，操作流程如图4和图5所示。

本发明的同步系统和同步方法采用摆钟原理，分别获取红外接收模块三个接收端的状态，以使三个接收端和红外发射模块的三个发射端能够对射，保持智能轮椅和护理床的背板平行。本发明机器人护理床利用红外实现了护理床和电动轮椅的同步坐起、平躺的目的。

Claims (5)

1.一种机器人护理床中实现护理床背板和智能轮椅背板同步升降的同步系统，所述的智能轮椅可移动地卡设于护理床上的卡槽中，所述护理床背板和智能轮椅背板对齐，其特征在于，所述的同步系统包括有红外发射模块、红外接收模块、护理床控制模块、智能轮椅控制模块和推杆电机，所述的红外发射模块包括有安装在护理床背板上的三个红外发射器，即第一红外发射器、第二红外发射器和第三红外发射器，三个红外发射器等距分布于以护理床背板靠近智能轮椅一侧的侧边上，所述的红外接收模块包括有安装在轮椅背板上的三个红外接收器，即第一红外接收器、第二红外接收器和第三红外接收器，三个红外接收器等距分布于以轮椅背板靠近护理床背板一侧的侧边上；所述的护理床控制模块通信连接并控制位于护理床背板后部的护理床推杆电机；所述的红外接收模块通信连接智能轮椅控制模块，该智能轮椅控制模块通信连接并控制位于轮椅背板后部的轮椅推杆电机；所述的护理床推杆电机和轮椅推杆电机分别推动护理床背板和轮椅背板同步上升或同步下降。

2.根据权利要求1所述的一种机器人护理床中实现护理床背板和智能轮椅背板同步升降的同步系统，其特征在于，位于护理床背板侧边上的三个红外发射器位于以护理床背板的转轴中心为圆心的同半径圆周上，且相邻红外发射器之间的距离相等；位于轮椅背板侧边上的三个红外接收器位于以轮椅背板的转轴中心为圆心的同半径圆周上，且相邻红外接收器之间的距离相等。

3. 根据权利要求2所述的一种机器人护理床中实现护理床背板和智能轮椅背板同步升降的同步系统，其特征在于，所述的第一红外发射器、第二红外发射器和第三红外发射器自上而下依次分布在护理床背板侧边上；所述的第一红外接收器、第二红外接收器和第三红外接收器自上而下依次分布于轮椅背板侧边上。

4. 利用根据权利要求1所述的同步系统实现机器人护理床中护理床背板和智能轮椅背板同步升降的同步方法，其特征在于，该方法是指所述的护理床控制模块接收发送动作指令至护理床推杆电机做出上升或下降的动作，所述的智能轮椅控制模块接收红外接收模块的信号并处理后发送动作指令至轮椅推杆电机做出相应的上升或下降的动作以实现随同同步， 其处理过程如下：护理床上的红外发射模块同时发射，智能轮椅上的红外接收模块同时接收，智能轮椅控制模块通过红外信号接收情况判断护理床背板的运动方向，并据此发送指令控制轮椅背板电机，使得轮椅背板电机随同进行相应上升或下降的动作，该上升动作完成轮椅背板与护理床背板的随同同步抬起，下降动作完成轮椅背板与护理床背板的随同同步降落。

5. 根据权利要求4所述的机器人护理床中实现护理床背板和智能轮椅背板同步升降的同步方法，其特征在于，所述的随同同步的操作过程是：

第一步，在智能轮椅和卡设于护理床内卡槽中组合成一体的状态下，机器人护理床使用者根据自身需要判断是需要同步上升还是同步下降，若是同步上升即是需要护理床的背板与轮椅背板同步抬起，若是同步下降即是需要护理床的背板与轮椅背板同步降落；

第二步，当需要同步上升或者同步下降时，同时开启护理床背板上的红外发射模块和轮椅背板上的红外接收模块，使得红外发射模块中的第一红外发射器、第二红外发射器和第三红外发射器一直处于发射状态，轮椅背板上的红外接收模块中第一红外接收器、第二红外接收器和第三红外接收器一直处于接收状态；

第三步，机器人护理床上的护理床控制模块发送指令至护理床推杆电机推动动作，完成护理床背板的抬起动作以及护理床背板的降落动作，若需要同步上升则执行第四步，若是同步下降则执行第五步；

第四步，在护理床背板的抬起过程中，护理床背板与轮椅背板之间出现抬起角度差，当角度差到第一红外接收器接收不到红外信号，第二红外接收器接收到第一红外发射器的红外信号，第三红外接收器接收到第二红外发射器的红外信号状态下，智能轮椅控制模块发送指令至轮椅推杆电机使得轮椅背板抬起，直至第一红外接收器能接收到第一红外发射器的红外信号，第二红外接收器能接收到第二红外发射器的红外信号，第三红外接收器能接收到第三红外发射器的红外信号，从而保持护理床背板和轮椅背板平齐，达到同步上升的目的；

第五步，在护理床背板的降落过程中，当护理床背板降落到第一红外接收器接收到第二红外发射器的红外信号，第二红外接收器接收到第三红外发射器的红外信号，第三红外接收器没有接收到红外信号的状态下，智能轮椅控制模块发送指令至轮椅背板电机使得轮椅背板下降，直至达到第一红外接收器接收到第一红外发射器的红外信号，第二红外接收器接收到第二红外发射器的红外信号，第三红外接收器接收到第三红外发射器的红外信号，从而保持护理床背板和轮椅背板平齐，达到同步下降的目的。