CN106983619B - 一种移乘搬运护理机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移乘搬运护理机器人，其特征在于该机器人包括扶手、升降座椅机构、脚踏板机构、防止翻倒机构、机身、导向脚轮、主体支撑连杆、主体转动连杆、胸靠部分、刚性支撑部分和环抱部分；在机身后部内安装主体支撑连杆，主体支撑连杆的上部与主体转动连杆的一端铰接，所述主体转动连杆伸出机身的外部，主体转动连杆的另一端铰接胸靠部分的背面，胸靠部分、主体支撑连杆和主体转动连杆共同构成三连杆结构；在胸靠部分的左右两侧上端对称布置有刚性支撑部分；在胸靠部分的背面上方设置有扶手；在胸靠部分的左右两侧的中下部对称布置有环抱部分，所述环抱部分呈对称工作状态，在工作过程中通过环抱部分的闭合和张开状态。

Description

一种移乘搬运护理机器人

技术领域

本发明涉及智能护理机器人技术领域，具体涉及一种移乘搬运护理机器人。

背景技术

随着人口老龄化程度逐渐加剧，失能、半失能老人的生活护理需求日益增长。老年人的护理主要包括进食服务、移乘搬运以及个人卫生清洁等生活照顾。其中，移乘搬运是指把行动不便的被护理人从床上转移到轮椅，或从轮椅转移到床上、卫生间等体力劳动，这是护理工作中十分重要的部分。现在，无论是居家护理还是在医院、养老院等机构，移乘搬运都是通过人工实现，不仅给护理人员带来很大的身体负担，致使多数养老机构的护理人员身患腰椎疾病，也无法保证移乘搬运过程中被护理人的安全与舒适。在居家护理方面，移乘搬运也是制约老老护理的主要因素。因此，移乘搬运的机器人化是目前护理行业呼声最高的需求。

现阶段日本已研制出一种具有搬运功能的护理机器人(中国专利申请号：201380076990.0)，该机器人主要由保持部、基台、身体支撑部、信息获取装置组成。该机器人是由两个转动自由度、一个移动自由度实现机器人工作中保持部的位姿调整，在机器人搬运被护理人过程中，该机器人的保持部仅为一个向被护理对象敞开的俯视呈U字形状的柔性装置，不能完全地使被护理人保证安全姿势，在搬运过程中被护理人可能会发生后倾的风险。该机器人并未设置可供被护理人在被抱起过程中的坐下的座椅，在搬运过程中被护理人会保持姿态而感到身体疲惫。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种移乘搬运护理机器人。该机器人能够解决半失能老人的日常生活换乘问题，使护理机器人实现对被护理人的家庭日常生活中不同位置的换乘搬运的功能，既保证了被护理人在换乘搬运的过程中的安全性与舒适性，又极大地减轻了被护理人日常生活起居的困难，同时一定程度上减轻了护理人员的工作负担，更使得老老护理成为可能。本发明护理机器人操作简单、运作顺畅省力、高效安全，较之前的护理机器人相比在结构和工作动作上更加简洁、灵巧。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：提供一种移乘搬运护理机器人，其特征在于该机器人包括扶手、升降座椅机构、脚踏板机构、防止翻倒机构、机身、导向脚轮、主体支撑连杆、主体转动连杆、胸靠部分、刚性支撑部分和环抱部分；

在机身后部内安装主体支撑连杆，主体支撑连杆的上部与主体转动连杆的一端铰接，所述主体转动连杆伸出机身的外部，主体转动连杆的另一端铰接胸靠部分的背面，胸靠部分、主体支撑连杆和主体转动连杆共同构成三连杆结构；在胸靠部分的左右两侧上端对称布置有刚性支撑部分；在胸靠部分的背面上方设置有扶手；在胸靠部分的左右两侧的中下部对称布置有环抱部分，所述环抱部分呈对称工作状态，在工作过程中通过环抱部分的闭合和张开状态，将被护理人抱紧和松开；

在位于主体支撑连杆前部的机身上固定升降座椅机构，在升降座椅机构的下方安装脚踏板机构；所述机身的底部后端安装有一个具有导向作用的导向脚轮，机身底部前端对称安装两个用于驱动机身移动的驱动轮，在两个驱动轮之间的机身上安装有能够调整机器人当前工作时刻到机器人和被护理人二者当前重心的相对距离的防止翻倒机构；

所述脚踏板机构能够伸出和收回机身内，在机器人未工作时脚踏板机构收回，而在工作状态中脚踏板机构伸出；

所述升降座椅机构能升起和下降，在机器人未工作时升降座椅机构贴于机身一侧，处于下降状态；在当被护理人被抱起的过程中，升降座椅机构上升；

所述防止翻倒机构能前后伸缩，在工作过程中，防止翻倒机构能够调整机器人当前工作时刻到机器人和被护理人二者当前重心的相对距离。

与现有技术相比，本发明有益效果是：

本发明护理机器人能解决半失能老人等被护理人的日常生活换乘问题，能用于半失能老人在家庭日常生活中不同位置的换乘搬运，既保证在被护理人换乘搬运的过程中的安全性与舒适性，也极大地减轻了被护理人日常生活起居的困难，并一定程度上减轻了护理人员的工作负担。上述的护理机器人操作简单、运作顺畅省力、高效安全。

该护理机器人与国内已研究的护理床相比，不仅占用空间小，适用场合更加广泛，实用性更强。与日本现阶段研发的具有搬运功能的护理机器人相比，采用主体支撑连杆和主体转动连杆构成的二连杆结构代替转动、移动混合结构，在结构以及运动上更为灵巧；所设置的环抱部分与刚性支撑部分相配合，在机器人抱人过程中，该环抱部分工作，将被护理人腰部抱住，避免被护理人在移动过程中可能会发生的身体后倾的危险，提高了机器人抱人过程被护理人的安全性。该机器人还设置有能自动伸出的脚踏板机构、能升降的升降座椅机构以及防止机器人在工作过程中翻倒的防止翻倒机构，较现有的机器人具有更加安全、自动化水平更高。

在工作过程中，通过胸靠部分位姿的变化首先将被护理人抱起直至双脚离地，脚踏板机构自动伸出，升降座椅机构自动升起，调整胸靠部分的位姿，将被护理人平稳放至座椅上，被护理人双脚踏于踏板上，极大减轻了被护理人在被搬运过程中身体的疲劳，提高了机器人舒适安全性能。

附图说明

图1为本发明移乘搬运护理机器人的整体结构示意图；

图2为本发明移乘搬运护理机器人一种实施例的升降座椅机构6的结构示意图；

图3为本发明移乘搬运护理机器人一种实施例的防止翻倒机构8的结构示意图；

图4为本发明移乘搬运护理机器人一种实施例的导向件801的剖视结构示意图；

图5为本发明移乘搬运护理机器人一种实施例的脚踏板机构7的结构示意图；

其中分别为：1、扶手，2、显示屏，3、胸靠部分，4、刚性支撑部分，5、环抱部分，6、升降座椅机构，7、脚踏板机构，8、防止翻倒机构，9、驱动轮，10、导向脚轮，11、机身，12、主体支撑连杆，13、主体转动连杆；601、座椅，602、座杆，603、座管夹，604、第一套管，605、第二套管，606、卡箍，607、卡箍铰座，608、连接杆，609、推杆连接件，610、推杆头部连接件，611、第一轴承座，612、电动推杆，613、推杆尾部连接件，614、第二轴承座，615、座椅铰座；801、导向件，802、导轨，803、长杆，804、脚轮安装件，805、脚轮，806、电机，807、电机安装板，808、第一连杆，809、第二连杆，810、连杆铰座，811、横梁，812、导轨连接件，813、钢珠，814、保持架；701、歩进电机；702、曲柄；703、连杆；704、连杆铰点；705、铰点连接板；706、脚踏板固定件；707、滚轮安装件；708、脚踏板；709、滑动轮；710、滚轮滑道；711、支撑轮。

具体实施方式

下面结合实施例及附图进一步解释本发明，但并不以此作为对本申请权利要求保护范围的限定。

本发明移乘搬运护理机器人(简称机器人或护理机器人，参见图1)包括扶手1、升降座椅机构6、脚踏板机构7、防止翻倒机构8、机身11、导向脚轮10、主体支撑连杆12、主体转动连杆13、胸靠部分3、刚性支撑部分4和环抱部分5；

在机身11后部内安装主体支撑连杆12，主体支撑连杆12的上部与主体转动连杆13的一端铰接，所述主体转动连杆13伸出机身11的外部，主体转动连杆13的另一端铰接胸靠部分3的背面，胸靠部分3、主体支撑连杆12和主体转动连杆13共同构成三连杆结构，通过两两之间的夹角变化，能使胸靠部分呈现不同的位姿；在胸靠部分3的左右两侧上端对称布置有刚性支撑部分4，刚性支撑部分4用于在将被护理人搬运的整个过程中对被护理人肩部起支撑作用；在胸靠部分的背面上方设置有扶手1，使被护理人在搬运过程中能抓住扶手，提供手部支撑；在胸靠部分3的左右两侧的中下部对称布置有环抱部分5，所述环抱部分5呈对称工作状态，在工作过程中通过环抱部分的闭合和张开状态，将被护理人抱紧和松开；

在位于主体支撑连杆12前部的机身上固定升降座椅机构6，在升降座椅机构的下方安装脚踏板机构7；所述机身11的底部后端安装有一个具有导向作用的导向脚轮10，机身底部前端对称安装两个用于驱动机身移动的驱动轮9，在两个驱动轮9之间的机身上安装有防止翻倒机构8；

所述脚踏板机构7能够伸出和收回机身内，在机器人未工作时脚踏板机构7收回，而在工作状态中脚踏板机构7伸出，使被护理人双脚踏于脚踏板机构的踏板上；

所述升降座椅机构6能升起和下降，在机器人未工作时升降座椅机构贴于机身一侧，处于下降状态；在当被护理人被抱起的过程中，升降座椅机构上升，方便被护理人坐下；

所述防止翻倒机构8能前后伸缩，在工作过程中，防止翻倒机构8能够调整机器人当前工作时刻到机器人和被护理人二者当前重心的相对距离，保证护理机器人在工作过程中的平稳性。

本发明中的驱动轮本身具有制动功能，同时在机器人底部设置有辅助刹车机构，该辅助刹车机构与驱动轮共同作用，实现并加强机器人的刹车制动功能，防止护理机器人在对被护理对象进行搬运过程中发生滑移导致危险。

本发明的进一步特征在于在所述机身的左右两侧对称布置有凹陷部分，为被护理人在移乘中提供腿部支撑，使被护理人在移乘过程中双腿能舒适地安放。

本发明的进一步特征在于在胸靠部分3的背面设置有显示屏2，显示屏2用于能够实时显示被护理人的身体状况信息以及护理机器人工作状态信息，所述扶手1对称布置在显示屏的两侧。

本发明的进一步特征在于所述升降座椅机构6(参见图2)包括座椅601、座杆602、座管夹603、第一套管604、第二套管605、卡箍606、卡箍铰座607、连接杆608、推杆连接件609、推杆头部连接件610、第一轴承座611、电动推杆612、推杆尾部连接件613、第二轴承座614和座椅铰座615；

所述座椅601通过连接件加紧的方式(该加紧方式与现在常见自行车座椅和座杆的连接方式相同，通过两个压板压紧座椅底部的两个横梁，达到加紧效果)与座杆602的上部连接；所述第一套管604包括水平段和竖直段，所述座杆602的下部嵌套在第一套管604的竖直段中，并通过座管夹603将座杆602与第一套管604的竖直段加紧，并固定；所述第一套管604的水平段嵌套在第二套管605中，并通过另一个座管夹603将第一套管604的水平段与第二套管605一端加紧，并固定；通过松紧两个座管夹，进而调整座杆602与第一套管604、第一套管604与第二套管605的相对位置，能够针对护理机器人的被护理对象的身高不同而进行适应性调节，以便适应不同的被护理对象，提高该升降座椅机构的适应性以及安装该升降座椅机构的护理机器人的舒适性；所述第二套管605的另一端与座椅铰座615铰接，第二套管605能围绕座椅铰座615的铰点进行转动，座椅铰座615的另一端连接机身上部；所述卡箍606通过加紧方式固定于第二套管605的中后部上；所述卡箍606的下部铰接有卡箍铰座607，所述卡箍铰座607的下部连接所述连接杆608的上部；所述推杆连接件为折线形，所述连接杆的下端铰接于推杆连接件的中部；所述推杆连接件的一端与第一轴承座铰接；推杆连接件的另一端与推杆头部连接件610铰接；所述推杆头部连接件与电动推杆612的头部相连接，电动推杆的尾部通过推杆尾部连接件613与第二轴承614连接；所述推杆尾部连接件与第二轴承座铰接；所述第一轴承座611和第二轴承座614分别固定在护理机器人机身11的底部前后位置上。

本发明的进一步特征在于所述防止翻倒机构(参见图3-4)包括导向件801、导轨802、长杆803、脚轮805、第一连杆808、第二连杆809、横梁811和电机806；所述横梁811的上部两端通过导轨连接件812分别连接一个长杆803的一端，在长杆的另一端的下部通过脚轮安装件804连接有脚轮805；两个长杆的上下表面均安装有一个导轨802，两个长杆803相互平行，且等高度；所述导向件801沿长杆的长度方向开有通孔，在该通孔内通过保持架814在导向件通孔的上下内表面上均安装一排钢珠813；每侧的长杆及两个导轨均贯穿于一个导向件的通孔内，且导向件通孔的上下内表面与上下两个导轨的相配合，使导轨和长杆能在导向件通孔内前后移动，导向件内钢珠的设计使在导轨802和长杆803运动过程中，大大减小了运动阻力；两个导向件的上端与机身11固定连接；

在两个导向件的内侧垂直于长杆长度方向安装电机安装板807，所述电机安装板807的两端分别连接两个导向件的内侧，在电机安装板的中部上端安装电机806；在横梁的中部通过连杆铰座810连接第二连杆809的一端，第二连杆的另一端通过转轴与第一连杆808的一端铰接，第一连杆的另一端连接电机的输出轴；所述电机为整个防止翻倒机构的驱动元件；所述电机806、第一连杆808、第二连杆809共同组成曲柄摇杆机构，上述的导向件801、钢珠813、保持架814、导轨802和长杆803共同构成了滑道导轨系统。随着电机806输出轴的转动，带动上述的曲柄摇杆机构运动，进而带动的长杆803及导轨802进行直线运动。

本发明的进一步特征在于所述脚踏板机构7(参见图5)包括歩进电机701、曲柄702、连杆703、连杆铰点704、铰点连接板705、脚踏板固定件706、滚轮安装件707、脚踏板708、滑动轮709、滚轮滑道710和支撑轮711；所述滚轮滑道安装在护理机器人下部的机架上，所述脚踏板的左右两端固定有脚踏板固定件，该脚踏板固定件为L型板，L型板的水平面的上表面与脚踏板的下表面固定，L型板的竖直面垂直于脚踏板的平面向上；在脚踏板的下表面还安装有脚踏板加强筋，进一步提高了脚踏板的强度，防止人踩在所述脚踏板上发生危险；在脚踏板固定件的外侧固定安装滚轮安装件，所述滚轮安装件为倒L型板，倒L型板的竖直面与相邻的脚踏板固定件固定，倒L型板的水平面朝向脚踏板的外侧，且倒L型板的水平面的长度与脚踏板的长度相匹配；在脚踏板的后端安装铰点连接板，铰点连接板的下部与脚踏板固定，两端同时与相应侧的滚轮安装件固连，共同为所述的脚踏板提供支撑；所述铰点连接板的远离脚踏板的一侧通过连杆铰点及短轴与连杆的一端连接，连杆的另一端通过短轴与曲柄的一端连接，曲柄702的另一端与步进电机701的输出轴连接，所述步进电机安装在机身11上；由步进电机为脚踏板机构的运动提供动力，通过曲柄、连杆将动力传递给脚踏板；

在滚轮安装件远离步进电机的一端上安装有滑动轮，所述滑动轮能沿着所述滚轮滑道滚动，在所述滚轮滑道靠近步进电机的一端上安装支撑轮，所述支撑轮的上端面与滚轮安装件的水平面的下表面接触。

本发明护理机器人的工作过程如下：

护理机器人的护理工作开始前，驱动轮9制动，辅助刹车机构运行，机器人制动，防止翻倒机构8伸出，升降座椅机构6收缩，在主体支撑连杆12和主体转动连杆13的作用下胸靠部分3向前伸出，通过调整好合适位置，保证坐在升降座椅机构6的座椅上的被护理人胸前贴靠在胸靠部分3上，双手握住两个扶手1，两个胳膊搭放在两个刚性支撑部分4上，完成准备工作。

护理机器人开始工作，在主体支撑连杆12、主体转动连杆13作用下，胸靠部分3调整角度，并缓缓上升将被护理人抱起至双脚脱离地面，在上升的过程中被护理人贴紧胸靠部分3，环抱部分5闭合，将其抱紧，同时在上升过程中脚踏板机构7伸出；此后，胸靠部分3抱紧被护理人不断调整位姿，直至被护理人双脚踏于脚踏板机构7的脚踏板上，臀部座于升降座椅机构6的座椅上，身体处于舒适自然状态。

工作过程中，升降座椅机构6伴随被护理人的升起状态也顺势升起，直至终点位置即卡箍、连接杆608、推杆连接件609三者位于同一直线，并稳定支撑着被护理人。待被护理人完全抱起直至稳定后，防止翻倒机构8调整收缩，驱动轮9停止制动，辅助刹车机构运行，机器人结束制动状态；在机身下部驱动轮9以及导向脚轮10的作用下运行至下一目的地后，防止翻倒机构再次伸出，胸靠部分3位姿变化，升降座椅机构6缓慢收缩，待被护理人安全坐于目标位置后，环抱部分5缓慢打开，将被护理人平稳安放至目的地。在整个的护理过程中，半失能老人的身体舒适度情况以及护理机器人的工作状态情况能在显示屏2上进行实时显示。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (6)

1.一种移乘搬运护理机器人，其特征在于该机器人包括扶手、升降座椅机构、脚踏板机构、防止翻倒机构、机身、导向脚轮、主体支撑连杆、主体转动连杆、胸靠部分、刚性支撑部分和环抱部分；

在机身后部内安装主体支撑连杆，主体支撑连杆的上部与主体转动连杆的一端铰接，所述主体转动连杆伸出机身的外部，主体转动连杆的另一端铰接胸靠部分的背面，胸靠部分、主体支撑连杆和主体转动连杆共同构成三连杆结构；在胸靠部分的左右两侧上端对称布置有刚性支撑部分；在胸靠部分的背面上方设置有扶手；在胸靠部分的左右两侧的中下部对称布置有环抱部分，所述环抱部分呈对称工作状态，在工作过程中通过环抱部分的闭合和张开状态，将被护理人抱紧和松开；

在位于主体支撑连杆前部的机身上固定升降座椅机构，在升降座椅机构的下方安装脚踏板机构；所述机身的底部后端安装有一个具有导向作用的导向脚轮，机身底部前端对称安装两个用于驱动机身移动的驱动轮，在两个驱动轮之间的机身上安装有防止翻倒机构；

所述脚踏板机构能够伸出和收回机身内，在机器人未工作时脚踏板机构收回，而在工作状态中脚踏板机构伸出；

所述升降座椅机构能升起和下降，在机器人未工作时升降座椅机构贴于机身一侧，处于下降状态；在当被护理人被抱起的过程中，升降座椅机构上升；

所述防止翻倒机构能前后伸缩，在工作过程中，防止翻倒机构能够调整机器人当前工作时刻到机器人和被护理人二者当前重心的相对距离；

所述升降座椅机构包括座椅、座杆、座管夹、第一套管、第二套管、卡箍、卡箍铰座、连接杆、推杆连接件、推杆头部连接件、第一轴承座、电动推杆、推杆尾部连接件、第二轴承座和座椅铰座；

所述座椅通过连接件加紧的方式与座杆的上部连接；所述第一套管包括水平段和竖直段，所述座杆的下部嵌套在第一套管的竖直段中，并通过座管夹将座杆与第一套管的竖直段加紧，并固定；所述第一套管的水平段嵌套在第二套管中，并通过另一个座管夹将第一套管的水平段与第二套管一端加紧，并固定；所述第二套管的另一端与座椅铰座铰接，第二套管能围绕座椅铰座的铰点进行转动，座椅铰座的另一端连接机身上部；所述卡箍通过加紧方式固定于第二套管的中后部上；所述卡箍的下部铰接有卡箍铰座，所述卡箍铰座的下部连接所述连接杆的上部；所述推杆连接件为折线形，所述连接杆的下端铰接于推杆连接件的中部；所述推杆连接件的一端与第一轴承座铰接；推杆连接件的另一端与推杆头部连接件铰接；所述推杆头部连接件与电动推杆的头部相连接，电动推杆的尾部通过推杆尾部连接件与第二轴承连接；所述推杆尾部连接件与第二轴承座铰接；所述第一轴承座和第二轴承座分别固定在护理机器人机身的底部前后位置上；卡箍、连接杆、推杆连接件三者位于同一直线，稳定支撑着被护理人。

2.根据权利要求1所述的移乘搬运护理机器人，其特征在于在所述机身的左右两侧对称布置有凹陷部分。

3.根据权利要求1所述的移乘搬运护理机器人，其特征在于在胸靠部分的背面设置有显示屏，显示屏用于能够实时显示被护理人的身体状况信息以及护理机器人工作状态信息，所述扶手对称布置在显示屏的两侧。

4.根据权利要求1所述的移乘搬运护理机器人，其特征在于所述防止翻倒机构包括导向件、导轨、长杆、脚轮、第一连杆、第二连杆、横梁和电机；所述横梁的上部两端通过导轨连接件分别连接一个长杆的一端，在长杆的另一端的下部通过脚轮安装件连接有脚轮；两个长杆的上下表面均安装有一个导轨，两个长杆相互平行，且等高度；所述导向件沿长杆的长度方向开有通孔，在该通孔内通过保持架在导向件通孔的上下内表面上均安装一排钢珠；每侧的长杆及两个导轨均贯穿于一个导向件的通孔内，且导向件通孔的上下内表面与上下两个导轨的相配合，使导轨和长杆能在导向件通孔内前后移动；两个导向件的上端与机身固定连接；

在两个导向件的内侧垂直于长杆长度方向安装电机安装板，所述电机安装板的两端分别连接两个导向件的内侧，在电机安装板的中部上端安装电机；在横梁的中部通过连杆铰座连接第二连杆的一端，第二连杆的另一端通过转轴与第一连杆的一端铰接，第一连杆的另一端连接电机的输出轴；所述电机为整个防止翻倒机构的驱动元件；所述电机、第一连杆、第二连杆共同组成曲柄摇杆机构，上述的导向件、钢珠、保持架、导轨和长杆共同构成了滑道导轨系统。

5.根据权利要求1所述的移乘搬运护理机器人，其特征在于所述脚踏板机构包括歩进电机、曲柄、连杆、连杆铰点、铰点连接板、脚踏板固定件、滚轮安装件、脚踏板、滑动轮、滚轮滑道和支撑轮；所述滚轮滑道安装在护理机器人下部的机架上，所述脚踏板的左右两端固定有脚踏板固定件，该脚踏板固定件为L型板，L型板的水平面的上表面与脚踏板的下表面固定，L型板的竖直面垂直于脚踏板的平面向上；在脚踏板固定件的外侧固定安装滚轮安装件，所述滚轮安装件为倒L型板，倒L型板的竖直面与相邻的脚踏板固定件固定，倒L型板的水平面朝向脚踏板的外侧，且倒L型板的水平面的长度与脚踏板的长度相匹配；在脚踏板的后端安装铰点连接板，铰点连接板的下部与脚踏板固定，两端同时与相应侧的滚轮安装件固连；所述铰点连接板的远离脚踏板的一侧通过连杆铰点及短轴与连杆的一端连接，连杆的另一端通过短轴与曲柄的一端连接，曲柄的另一端与步进电机的输出轴连接，所述步进电机安装在机身上；由步进电机为脚踏板机构的运动提供动力；

在滚轮安装件远离步进电机的一端上安装有滑动轮，所述滑动轮能沿着所述滚轮滑道滚动，在所述滚轮滑道靠近步进电机的一端上安装支撑轮，所述支撑轮的上端面与滚轮安装件的水平面的下表面接触。

6.根据权利要求1-5任一所述的移乘搬运护理机器人，其特征在于在机器人底部还设有辅助刹车机构。

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