CN110403781B - 一种病床的原地转弯控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种病床的原地转弯控制系统及控制方法，它解决了现有技术中病床在狭窄空间内不便于转弯的问题，具有能实现病床的自动转弯移动，提高病人转运效率的有益效果，其方案如下：一种病床的原地转弯控制系统，包括用于连接前、后侧车轮的驱动部件，驱动部件包括动力源，动力源与驱动杆连接以带动驱动杆的转动，驱动杆的两端与前、后侧车轮连接以带动相应车轮运动；转弯调节部件，设于车轮内侧，转弯调节部件包括至少一个伸缩杆，伸缩杆张开后能够与车轮实现接触，并推动车轮转向；控制装置，控制装置与所述动力源、所述伸缩杆分别单独连接。

Description

一种病床的原地转弯控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及医疗领域，特别是涉及一种病床的原地转弯控制系统及控制方法。

背景技术

病床作为住院病人必须的医疗设备,是最基础的医疗设施。随着科技的进步,专业化、多功能化成为医用病床的发展方向。电动病床作为一种新型的医用病床,因其操作方便、功能多逐渐代替传统医用病床,在医院中得到广泛的应用。

目前的病床有普通病床和电动病床，普通病床运送病人时需要医护人员手推运送，推送病床是一件费力的事情，家属们拥挤在狭小的走廊里创造了许多不必要的麻烦，同时，病床大多转弯半径大，在医院内推行很不方便，不能在狭小的空间行驶；而电动病床都是针对普通住院病人而设计的，多在病床的监护功能创新，而在病床的移动运输方面鲜有改进，因此虽然功能较多，但却不能方便病床的移动，尤其是病床的转弯，而医院的空间狭窄，更加不利于病床的转弯和移动。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种病床的原地转弯控制系统，能够有效解决病床在医院拥堵空间内转弯不便的问题，实现病床的灵活转弯移动，提高了病人的转运效率。

一种病床的原地转弯控制系统的具体方案如下：

一种病床的原地转弯控制系统，包括：

用于连接前、后侧车轮的驱动部件，驱动部件包括动力源，动力源与驱动杆连接以带动驱动杆的转动，驱动杆的两端与前、后侧车轮连接以带动相应车轮运动；

转弯调节部件，设于车轮内侧，转弯调节部件包括至少一个伸缩杆，伸缩杆张开后能够与车轮实现接触，并推动车轮转向；

控制装置，控制装置与所述动力源、所述伸缩杆分别单独连接。

上述的转弯控制系统，病床的行驶时通过驱动部件带动实现行驶，当遇到病床需要转向时，驱动部件可控制前、后侧车轮进行减速，并由控制装置通过转弯调节部件控制伸缩杆伸出，车轮被推出，进而带动病床实现转向。

进一步地，所述驱动杆通过万向节与所述前、后侧车轮实现分别连接，驱动杆的一端通过三个万向节与相应的车轮实现连接，病床在直线行驶时，车轮与驱动杆相互平行。

进一步地，所述动力源为电机，电机通过传动机构与所述驱动杆连接，传动机构为齿轮传动机构，由电机通过齿轮传动机构带动驱动杆的转动，再通过驱动杆端部的多个万向节带动车轮实现转动。

进一步地，所述转弯调节部件设于每一车轮的内侧，且每一转弯调节部件包括两个所述的伸缩杆，伸缩杆的伸缩端部靠近车轮设置，其中，伸缩杆的壳体与病床的床架固定，伸缩杆的设置，可快速带动病床的车轮实现转向；

且伸缩杆的伸缩端与车轮内侧的初始距离为5mm-30mm。

进一步地，控制系统还包括设于病床的距离检测传感器和摄像头，所述控制装置与距离检测传感器和摄像头分别单独连接，通过距离检测传感器检测病床距离墙面的距离，并由摄像头拍摄进行二次判断，并由控制器通过接收的距离信息，来控制驱动杆和转弯调节部件的动作，其中，距离检测传感器和摄像头设于病床的四个侧面。

进一步地，为了实现快速驱动，所述驱动部件设有两处，两处的驱动部件分别驱动两侧的前、后侧车轮。

为了克服现有技术的不足，本发明还提供了一种病床的原地转弯控制系统的控制方法，包括如下内容：

当病床需要转向时，控制装置驱动动力源，进而通过驱动杆带动相应的车轮以设定速度进行旋转，以减慢病床的行驶速度；

控制装置驱动转弯调节部件中伸缩杆伸出，推动相应的车轮转动设定角度，实现车轮转向；

车轮转向完成后，控制装置通过动力源控制两侧的车轮反向转动，从而控制病床进行原地转弯；

转弯结束后，驱动杆带动相应的车轮以设定速度进行旋转，继续前进。

其中，转弯过程中距离检测传感器和摄像头实时检测病床是否会与墙壁或者障碍物发生碰撞，若检测到会由碰撞事件发生则重新调整转弯中心，使病床顺利通过转角。

进一步地，所述控制装置驱动转弯调节部件中伸缩杆伸出，推动相应的车轮转动设定角度，进而实现病床的转向，包括如下内容：

控制装置确定病床的转弯中心，得出车轮的转向角度，控制不同车轮内侧伸缩杆的伸缩长度；

控制装置控制左侧的前、后侧车轮向前运动，右侧的前、后侧车轮向后运动，则病床整体向右实现转弯；

或者，控制装置控制左侧的前、后侧车轮向后运动，右侧的前、后侧车轮向前运动，则病床整体向左实现转弯。

进一步地，所述车轮的转向角度按tanα＝a/b进行计算，其中，车轮转向角为α，转弯中心距车轮竖直距离为a，横向距离为b；

伸缩杆的伸缩长度L＝x+R/tanα，R为伸缩杆距车轮中心的水平长度，x为伸缩杆伸缩端距车轮内侧的初始距离。

所述控制装置确定病床的转弯中心，具体包括如下内容：

病床的转弯中心的确定采用遍历查询法；

当病床需要向右转时，所述病床的转弯中心距右侧病床边缘的距离小于转弯中心超出右边墙水平距离；转弯中心距病床左后角的距离小于转弯中心距左侧墙体的距离；转弯中心距离病床左前角的距离小于转弯中心距离前方墙体的距离。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明通过原地转弯控制系统的设置，驱动部件可控制前、后侧车轮进行减速，并由控制装置通过转弯调节部件控制伸缩杆伸出，车轮被推出，进而带动各个车轮实现转向，可实现病床的快速转弯。

2)本发明通过距离检测传感器和摄像头的设置，并向控制装置反馈相关信息，能够实现病床根据具体环境来控制车轮的转向角度，进而实现在狭小空间内快速转弯。

3)本发明通过伸缩杆的设置，可快速推动相应的车轮进行快速转向。

4)本发明通过原地转弯控制系统的控制方法的给出，能够确定病床的转弯中心，得出车轮的转向角度，进而控制伸缩杆的伸缩长度，实现病床的原地转弯，便于病床在狭小空间内实现快速转弯。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例1中一种病床的原地转弯控制系统的控制框图；

图2为本发明实施例1中驱动部件的结构示意图；

图3为本发明实施例1中驱动部件和转弯调节部件的设置示意图；

图4为本发明实施例1中转弯调节部件的示意图；

图5、图6为本发明实施例2中分别为病床不同转弯中心的顺时针车轮转弯示意图；

图7、图8为本发明实施例2中病床不同转弯中心的顺时针床体转弯示意图；

图9为本发明实施例2中病床模型；

图10为本发明实施例2中病床在拐角转弯通过示意图；

图11(a)为车轮转向角度计算图；

图11(b)为转弯调节装置控制收缩杆长度计算示意图；

图12为本发明实施例2中原地转弯控制方法流程图；

图中：1.第一电机，2.第二电机，3.左侧车轮，4.右侧车轮，5.第二齿轮传动机构，6.第一齿轮传动机构，7.右侧万向节，8.左侧万向节，9.第一驱动杆，10.第二驱动杆，11.转弯调节部件，12.左伸缩杆，13.右伸缩杆。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种病床的原地转弯控制系统，下面结合说明书附图，对本发明做进一步的阐述。

实施例1

本发明的一种典型的实施方式中，如图2和图3所示，一种病床的原地转弯控制系统，包括用于连接前、后侧车轮的驱动部件，驱动部件包括动力源，动力源与驱动杆连接以带动驱动杆的转动，驱动杆的两端与前、后侧车轮连接以带动相应车轮运动；转弯调节部件11，设于车轮内侧，转弯调节部件包括至少一个伸缩杆，伸缩杆张开后能够与车轮实现接触，伸缩杆继续张开并推动车轮转向；控制装置，控制装置与动力源、伸缩杆分别单独连接。

上述的转弯控制系统，病床的行驶时通过驱动部件带动实现行驶，当遇到病床需要转向时，驱动部件可控制前、后侧车轮进行减速，并由控制装置通过转弯调节部件控制伸缩杆伸出，车轮被推出，进而带动病床实现转向。

一侧的驱动杆通过万向节与前、后侧车轮实现分别连接，驱动杆的一端通过三个万向节与相应的车轮实现连接，病床在直线行驶时，车轮与驱动杆相互平行。

动力源为电机，电机通过传动机构与所述驱动杆连接，传动机构为齿轮传动机构，由电机通过齿轮传动机构带动驱动杆的转动，再通过驱动杆端部的多个万向节带动车轮实现转动。为了实现快速驱动，驱动部件设有两处，两处的驱动部件分别驱动两侧的前、后侧车轮，即一侧设置第一电机1通过第一齿轮传动机构6带动第一驱动杆9实现转动，第一驱动杆9通过左侧万向节8带动左侧车轮3实现运动，另一侧设置第二电机2通过第二齿轮传动机构5带动第二驱动杆10实现转动，第二驱动杆10通过右侧万向节7带动右侧车轮4实现转动，第一电机1和第二电机1均通过病床的床架进行支撑。

转弯调节部件11设于每一车轮的内侧，且每一转弯调节部件11包括两个所述的伸缩杆，伸缩杆的伸缩端部靠近车轮设置，伸缩杆与驱动杆垂直设置，其中，伸缩杆的壳体与病床的床架固定，伸缩杆的设置，可快速带动病床的车轮实现转向，如图4所示，左伸缩杆12和右伸缩杆13在伸缩杆驱动器的设置作用下，推动各侧的车轮实现转向；

且伸缩杆的伸缩端与车轮内侧的初始距离为x，优选5mm-30mm，这样控制装置先控制伸缩杆伸长设定的距离x后与车轮接触，然后再继续审查，推动车轮实现转向。

其中，控制装置优选计算机，如图1所示，控制装置通过转弯调节控制器来控制转弯调节部件即伸缩杆的伸缩运动，控制装置通过电机控制器来控制第一电机和第二电机的运转，进而通过相应的齿轮传动机构来控制相应驱动杆的运动。

控制系统还包括设于病床的距离检测传感器和摄像头，控制装置与距离检测传感器和摄像头分别单独连接，通过距离检测传感器检测病床距离墙面的距离，并由摄像头拍摄进行二次判断，并由控制器通过接收的距离信息，如图1所示，来通过电机控制器控制第一驱动杆9、第二驱动杆10的动作，并通过伸缩杆驱动器来控制转弯调节部件11的动作，其中，距离检测传感器和摄像头设于病床的四个侧面。

实施例2

为了克服现有技术的不足，本发明还提供了一种病床的原地转弯控制系统的控制方法，如图12所示，包括如下内容：

当病床需要转向时，控制装置驱动第一电机1和第二电机2，进而通过驱动杆带动相应的车轮以设定速度进行旋转，以使病床减速甚至停止运动；

控制装置驱动转弯调节部件中伸缩杆伸出，如图5和图6所示，推动相应的车轮转动设定角度，实现车轮转向；

车轮转向完成后，控制装置通过控制第一电机1和第二电机2反向转动，控制病床进行原地转弯；

转弯过程中距离检测传感器和摄像头实时检测病床是否会与墙壁或者障碍物发生碰撞，若检测到会由碰撞事件发生则重新调整转弯中心，使病床顺利通过转角；

转弯顺利完成后记录下该转弯中心，再次遇到此转角或同样的转角时则直接以该转弯中心转向；

转弯结束后控制装置通过转弯调节部件调整车轮方向，继续前进。

进一步地，所述控制装置驱动转弯调节部件中伸缩杆伸出，推动相应的车轮转动设定角度，进而实现病床的转向，包括如下内容：

控制装置确定病床的转弯中心，如图7和图8所示，得出车轮的转向角度，控制不同车轮内侧伸缩杆的伸缩长度；

病床的转弯中心的确定采用遍历查询法，具体为：

电动病床遇转角情况减速至0.1m/s，由控制器如计算机建立坐标模型，如图9所示，将床体划分为m×n个小方块区域，每个区域的长度为1cm，在方块区域的交点上按照由上至下由左至右依次查询适当的转弯中心，一旦确定合适的转弯中心则病床停止前进，开始转向，并记录该转弯中心；

转弯中心的查询原则为转弯时病床不与转角墙壁发生碰撞，即病床转弯中心距病床各角的距离小于转弯中心距墙壁的距离，如图10所示，以病床右转为例，坐标模型的建立过程如下：

以病床左下角为坐标原点，病床边缘为x、y轴建立坐标系，其中转弯中心的坐标为(x,y)，病床边缘距离墙壁的距离分别为c、d、e、f(病床左侧距离左侧墙壁的距离为e，病床右侧距离右侧墙壁的距离为f，病床前端距离前侧墙壁的距离为c，病床后端距离与其平行的最近墙壁的距离为d)，病床的长度为l1，宽度为l2，转弯中心满足以下条件：

控制装置控制左侧的前、后侧车轮向前运动，右侧的前、后侧车轮向后运动，则病床整体向右实现转弯；

或者，控制装置控制左侧的前、后侧车轮向后运动，右侧的前、后侧车轮向前运动，则病床整体向左实现转弯。

车轮的转向角度按tanα＝a/b进行计算，如图11(a)所示，其中，车轮转向角为α，通过病床转弯中心的确定，即可获得转弯中心距车轮竖直距离为a，横向距离为b，进而得知车轮的转向角度大小；

伸缩杆的伸缩长度L＝x+R/tanα，如图11(b)所示，R为伸缩杆距车轮中心的水平长度，x为伸缩杆伸缩端距车轮内侧的初始距离。

控制装置确定病床的转弯中心，具体包括如下内容：

当病床需要向右转时，如图10所示，病床的转弯中心距右侧病床边缘的距离小于转弯中心超出右边墙水平距离，以确保转向时病床不与右侧墙体碰撞；转弯中心距病床左后角的距离小于转弯中心距左侧墙体的距离，以确保转弯时病床后侧不与左侧墙体碰撞；转弯中心距离病床左前角的距离小于转弯中心距离前方墙体的距离，以确保转弯时病床前侧不与前方墙体碰撞。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种病床的原地转弯控制系统，其特征在于，包括：

用于连接前、后侧车轮的驱动部件，驱动部件包括动力源，动力源与驱动杆连接以带动驱动杆的转动，驱动杆的两端与前、后侧车轮连接以带动相应车轮运动；

转弯调节部件，设于车轮内侧，转弯调节部件包括至少一个伸缩杆，伸缩杆张开后能够与车轮实现接触，并推动车轮转向；

控制装置，控制装置与所述动力源、所述伸缩杆分别单独连接；

控制装置确定病床的转弯中心，得出车轮的转向角度，控制不同车轮内侧伸缩杆的伸缩长度；控制装置控制左侧的前、后侧车轮向前运动，右侧的前、后侧车轮向后运动，则病床整体向右实现转弯；或者，控制装置控制左侧的前、后侧车轮向后运动，右侧的前、后侧车轮向前运动，则病床整体向左实现转弯；

当病床需要向右转时，所述病床的转弯中心距右侧病床边缘的距离小于转弯中心超出右边墙水平距离；转弯中心距病床左后角的距离小于转弯中心距左侧墙体的距离；转弯中心距离病床左前角的距离小于转弯中心距离前方墙体的距离。

2.根据权利要求1所述的一种病床的原地转弯控制系统，其特征在于，所述驱动杆通过万向节与所述前、后侧车轮实现分别连接。

3.根据权利要求1所述的一种病床的原地转弯控制系统，其特征在于，所述动力源为电机，电机通过传动机构与所述驱动杆连接。

4.根据权利要求1所述的一种病床的原地转弯控制系统，其特征在于，所述转弯调节部件设于每一车轮的内侧，且每一转弯调节部件包括两个所述的伸缩杆，伸缩杆的伸缩端部靠近车轮设置；

且伸缩杆的伸缩端与车轮内侧的初始距离为5mm-30mm。

5.根据权利要求1所述的一种病床的原地转弯控制系统，其特征在于，还包括设于病床的距离检测传感器和摄像头，所述控制装置与距离检测传感器和摄像头分别单独连接。

6.根据权利要求1所述的一种病床的原地转弯控制系统，其特征在于，所述驱动部件设有两处，两处的驱动部件分别驱动两侧的前、后侧车轮。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种病床的原地转弯控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下内容：

当病床需要转向时，控制装置驱动动力源，进而通过驱动杆带动相应的车轮以设定速度进行旋转，以减慢病床的行驶速度；

控制装置驱动转弯调节部件中伸缩杆伸出，推动相应的车轮转动设定角度，实现车轮转向；

车轮转向完成后，控制装置通过动力源控制两侧的车轮反向转动，从而控制病床进行原地转弯；

转弯结束后，驱动杆带动相应的车轮以设定速度进行旋转，继续前进。

8.根据权利要求1所述的一种病床的原地转弯控制系统的控制方法，其特征在于，所述车轮的转向角度按tanα＝a/b进行计算，其中，车轮转向角为a，转弯中心距车轮竖直距离为a，横向距离为b；

伸缩杆的伸缩长度L＝x+R*tanα，R为伸缩杆距车轮中心的水平长度，x为伸缩杆伸缩端距车轮内侧的初始距离。

Images