CN110711096B - 一种可折叠式转运护理机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可折叠式转运护理机器人，包括：折叠底盘、伸缩装置、顶升装置和托抱装置；所述折叠底盘包括可折叠的滑道，所述滑道底部设置麦克纳姆轮；所述伸缩装置包括横向伸缩架和设置于所述横向伸缩架两侧的两组纵向伸缩架，每一组所述纵向伸缩架底部均设置一组所述折叠底盘；所述横向伸缩架的两端和所述纵向伸缩架的一端均固定于所述滑道；所述顶升装置设置于所述纵向伸缩架，用于带动所述托抱装置升降；所述托抱装置包括可伸缩的多级伸缩梁，所述多级伸缩梁上设置两组弧形支撑杆；所述顶升装置固定于所述多级伸缩梁下方。本发明解决了护理病人进行人工搬运、转移病人劳动强度大且容易造成二次伤害的问题。

Description

一种可折叠式转运护理机器人

技术领域

本发明涉及护理机器人技术领域，具体而言，尤其涉及一种可折叠式转运护理机器人。

背景技术

如今我国人口老龄化的速度远远高于目前的医疗及社会保障发展的速度，护理人员越来越紧缺。护理过程中转移病人是一项极具挑战的工作，这个过程需要医护人员有较大的力气，甚至需要多人合作，而且即使是最安全的转运任务也有显著的损伤腰背风险，国内外大部分的护理机器人都聚焦于转运床单以及双臂护理机器人，虽可以实现转运功能，但转运过程中会改变病人的姿态，不适用于骨折、瘫痪及危重的病人。

目前公开号为CN106580602A的发明专利公开了一种双向转运护理机器人，包括一体支架、转运模块和盖板，该发明可通过传送带转运实现病床之间以及病床与担架车之间的转运，且其转运过程中病人姿态保持不变，但其将人转运至护理床上时依靠的是传送带与人体之间的摩擦力带动人体移动，摩擦力很难保证能够带动人体，并且容易对人造成不适。

发明内容

根据上述提出护理病人进行人工搬运、转移病人劳动强度大且容易造成二次伤害的技术问题，而提供一种可折叠式转运护理机器人。本发明可以在不改变病人姿态的前提下，将病人托抱转移，而且机器人的尺寸及规格可调，不工作时折叠放置占用空间小。

本发明采用的技术手段如下：

一种可折叠式转运护理机器人，包括：折叠底盘、伸缩装置、顶升装置和托抱装置；所述折叠底盘包括可折叠的滑道，所述滑道底部设置麦克纳姆轮；所述伸缩装置包括横向伸缩架和设置于所述横向伸缩架两侧的两组纵向伸缩架，每一组所述纵向伸缩架底部均设置一组所述折叠底盘；所述横向伸缩架的两端和所述纵向伸缩架的一端均固定于所述滑道；所述横向伸缩架由两侧的所述麦克纳姆轮驱动进行伸缩，所述纵向伸缩架由设置于所述纵向伸缩架两端的电动推杆Ⅰ驱动进行伸缩；所述顶升装置设置于所述纵向伸缩架，用于带动所述托抱装置升降；所述托抱装置包括可伸缩的多级伸缩梁，所述多级伸缩梁上设置两组弧形支撑杆；所述弧形支撑杆一端铰接于所述多级伸缩梁，另一端铰接连接一个夹持器；所述顶升装置固定于所述多级伸缩梁下方。

进一步地，所述滑道包括依次铰接连接的第一滑道、第二滑道和第三滑道；所述第一滑道、所述第二滑道和所述第三滑道均包括滑道底盘和导轨，所述导轨固定安装于所述滑道底盘上方；所述第二滑道和所述第三滑道的所述滑道底盘底部均设置支撑腿，所述麦克纳姆轮分别固定在所述第一滑道的首端、末端以及所述第三滑道的末端。

进一步地，所述横向伸缩架包括横向剪叉机构和分别设置于所述横向剪叉机构两端的两个横向固定平台；所述横向剪叉机构铰接于所述横向固定平台，所述横向剪叉机构的上端部为固定端，下端部为活动端；所述纵向伸缩架包括纵向剪叉机构和设置于所述纵向剪叉机构一端的纵向固定平台；所述纵向剪叉机构铰接于所述纵向固定平台，所述纵向剪叉机构的上端部为固定端，下端部为活动端；所述横向固定平台和所述纵向固定平台均固定于所述滑道。

进一步地，所述顶升装置包括导轨支柱、电动推杆Ⅱ和滑块，所述导轨支柱固定安装于所述纵向伸缩架；所述电动推杆Ⅱ底部固定安装于所述导轨支柱，所述电动推杆Ⅱ顶端圆柱固定连接于所述多级伸缩梁端部；所述滑块固定安装于所述导轨支柱底部，所述滑块滑动连接于所述滑道。

进一步地，所述的多级伸缩梁包括第一伸缩杆、第二伸缩杆、第三伸缩杆和第四伸缩杆；所述第一伸缩杆的两端分别依次套设所述第二伸缩杆、所述第三伸缩杆和所述第四伸缩杆，所述第四伸缩杆外端部固定安装于所述顶升装置上方；所述多级伸缩梁内部设置液压缸。

进一步地，所述夹持器包括夹持架、皮带和滚轮，所述皮带包覆于所述夹持架表面，所述夹持架内部设置驱动马达；所述滚轮安装于所述夹持架底部。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的可折叠式转运护理机器人，整体结构设计采用框架式结构，相对仿生人结构更为牢固，环抱人体的空间范围更加充足。

2、本发明提供的可折叠式转运护理机器人，托抱机械臂采用多臂环抱的形式，工作过程中可以适当加减机械臂的组数以满足对不同情况，并且托抱点可调，可满足不同部位受伤病人的需求。

3、本发明提供的可折叠式转运护理机器人，伸缩装置采用剪叉式结构，具有承载能力强、操作灵敏便利、安全可靠等优点，另外可根据床的尺寸来调整整个机器人的规格，应用范围广。

4、本发明提供的可折叠式转运护理机器人，底盘采用可折叠式结构，不工作时将伸缩装置收缩后折叠放置，占用空间小。

5、本发明提供的可折叠式转运护理机器人，夹持器插入端采用皮带传动，大大减小了插入时与人体的摩擦力，舒适性提高。

综上，应用本发明的技术方案可以在不改变病人姿态的前提下，将病人托抱转移，而且机器人的尺寸及规格可调，不工作时折叠放置占用空间小。因此，本发明的技术方案解决了护理病人进行人工搬运、转移病人劳动强度大且容易造成二次伤害的问题。

基于上述理由本发明可在护理机器人等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所述的可折叠式转运护理机器人的整体结构示意图。

图2是本发明所述的折叠底盘结构示意图。

图3是本发明所述的伸缩装置结构示意图。

图4是本发明所述的顶升装置结构示意图。

图5是本发明所述的夹持装置结构示意图。

图6是本发明所述的夹持器结构示意图。

图7是本发明所述的可折叠式转运护理机器人的折叠状态示意图。

图8是本发明所述的可折叠式转运护理机器人的工作状态示意图。

图中：1、折叠底盘；2、伸缩装置；3、顶升装置；4、托抱装置；11、第一滑道；12、第二滑道；13、第三滑道；14、麦克纳姆轮；121、滑道底盘；122、导轨；21、横向伸缩架；22、纵向伸缩架；211、横向剪叉机构；212、横向固定平台；221、纵向剪叉机构；223、纵向固定平台；31、导轨支柱；32、电动推杆Ⅱ；33、伺服电机；34、滑块；41、多级伸缩梁；42、弧形支撑杆；43、夹持器；411、第一伸缩杆；412、第二伸缩杆；413、第三伸缩杆；414、第四伸缩杆；431、夹持架；432、皮带；433、滚轮。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

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。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1

如图1所示，本发明提供一种可折叠式转运护理机器人，可实现病床之间以及病床与担架车之间对病人的转运，包括折叠底盘1、伸缩装置2、顶升装置3和托抱装置4；

所述折叠底盘1包括可折叠的滑道，所述滑道底部设置麦克纳姆轮14；

如图2所示，因为本发明所述的机器人工作时占用空间较大，为尽量减小机器人体积，便于放置，因此设置可折叠的滑道，滑道在展开过程中需要实现两个相互垂直方向上的移动，所以采用麦克纳姆轮14；

优选的，所述滑道包括依次铰接连接的第一滑道11、第二滑道12和第三滑道13，三个滑道依次铰接，不工作时可折叠放置；所述第一滑道11、所述第二滑道12和所述第三滑道13均包括滑道底盘121和导轨122，所述导轨122采用螺栓固定安装于所述滑道底盘121上方；所述第二滑道12和所述第三滑道13的所述滑道底盘底部均设置支撑腿，所述麦克纳姆轮14分别固定在所述第一滑道11的首端、末端以及所述第三滑道13的末端；所述麦克纳姆14轮由一个三相电机驱动，另外加上设置的两个支撑腿，可充分提高所述折叠底盘1的承载能力，防止所述滑道底盘121变形；

所述滑道在折叠时，所述第一滑道11位置不变，所述第二滑道12以所述第一滑道11和所述第二滑道12铰接处为轴逆时针旋转，进而带动所述第三滑道13以所述第二滑道12和所述第三滑道13铰接处为轴顺时针旋转，所述第三滑道13底部的所述麦克纳姆轮14一直和地面接触；

在本实施例中，所述第一滑道11和所述第二滑道12铰接处的端面倾角为45°，能够防止所述第一滑道11和所述第二滑道12的导轨122在折叠时发生干涉；

所述伸缩装置2包括横向伸缩架21和设置于所述横向伸缩架21两侧的两组纵向伸缩架22，每一组所述纵向伸缩架22底部均设置一组所述折叠底盘1；所述横向伸缩架21的两端和所述纵向伸缩架22的一端均固定于所述滑道；所述横向伸缩架21由两侧的所述麦克纳姆轮14驱动进行伸缩，所述纵向伸缩架22由设置于所述纵向伸缩架22两端的电动推杆Ⅰ驱动进行伸缩；所述电动推杆Ⅰ通过伺服电机驱动；

优选地，所述横向伸缩架21包括横向剪叉机构211和分别设置于所述横向剪叉机构211两端的两个横向固定平台212；所述横向剪叉机构211铰接于所述横向固定平台212，所述横向剪叉机构211的上端部为固定端，下端部为活动端；

所述纵向伸缩架22包括纵向剪叉机构221和设置于所述纵向剪叉机构221一端的纵向固定平台223；所述纵向剪叉机构221铰接于所述纵向固定平台223，所述纵向剪叉机构221的上端部为固定端，下端部为活动端；

所述横向剪叉机构211和所述纵向剪叉机构221均由若干个支撑杆铰接制成；

所述横向固定平台212和所述纵向固定平台223均固定于所述滑道；

进一步地，所述横向固定平台212和所述纵向固定平台223均固定于所述第一滑道11；

当所述第一滑道11底部的所述麦克纳姆轮14向两边行走时即可驱动所述横向剪叉机构211展开，反之即可驱动所述横向剪叉机构211收缩；

所述纵向剪叉机构221两端分别设置一个电动推杆Ⅰ，所述电动推杆Ⅰ的推出端连接于所述纵向剪叉机构221的活动端，另一端连接于所述纵向剪叉机构221的固定端；当两个所述电动推杆Ⅰ同时顶升或收回即可通过控制所述纵向剪叉机构221的活动端的移动来控制所述纵向剪叉机构221的伸缩；

如图3所示，为所述伸缩装置2的展开状态，所述伸缩装置2采用剪叉机构，可自由控制行程而且托抱点可调，以适应不同身高的人；

每一组所述纵向伸缩架22上均设置三组所述顶升装置3，两组所述纵向伸缩架22上的所述顶升装置3两两相对设置；所述顶升装置3用于带动所述托抱装置升降；

所述顶升装置3包括导轨支柱31、电动推杆Ⅱ32和滑块34，所述导轨支柱31固定安装于所述纵向伸缩架22；所述电动推杆Ⅱ32底部采用螺栓固定安装于所述导轨支柱31，所述电动推杆Ⅱ32通过伺服电机33驱动；所述滑块34采用螺栓固定安装于所述导轨支柱31底部，所述滑块34滑动连接于所述滑道，通过所述滑块34在所述滑道上的滑动使所述纵向伸缩架22沿所述滑道进行伸缩；

优选地，所述导轨支柱31固定安装于所述纵向剪叉机构221的铰接点上；机器人工作时可控制所述纵向剪叉机构221的伸缩程度来调整三个顶升装置的位置，调整后的位置应使托抱装置4分别夹持人体的肩部，髋部，腿部；

所述滑块34与所述导轨122相匹配，通过所述滑块34在所述导轨122内的滑动带动所述纵向剪叉机构221沿所述导轨122进行伸缩；所述导轨支柱31上部设置两个用于固定所述电动推杆Ⅱ32的连接筋，所述连接筋与所述电动推杆Ⅱ32的法兰盘固定连接；

如图4所示，在使用时，通过所述顶升装置3在托抱动作完成后将人体抬升离开床面，六个所述电动推杆Ⅱ32进行抬升时的抬升高度保持一致；

本实施例所述机器人包括三组托抱装置4，每组托抱装置4的两端分别固定于两个相对设置的所述顶升装置3的顶部；

如图5所示，所述托抱装置4包括可伸缩的多级伸缩梁41，所述多级伸缩梁41上设置两组弧形支撑杆42；所述弧形支撑杆42一端铰接于所述多级伸缩梁41，另一端铰接连接一个夹持器43；所述顶升装置3固定于所述多级伸缩梁41下方，具体的，所述电动推杆Ⅱ32顶端圆柱通过螺纹固定连接于所述多级伸缩梁41端部；所述托抱装置4用于实现抱人动作且保证其承载能力；

优选地，所述的多级伸缩梁41包括第一伸缩杆411、第二伸缩杆412、第三伸缩杆413和第四伸缩杆414；所述第一伸缩杆411的两端分别依次套设所述第二伸缩杆412、所述第三伸缩杆413和所述第四伸缩杆414，所述第四伸缩杆414外端部固定安装于所述顶升装置3上方；所述多级伸缩梁41内部设置液压缸，用于驱动所述第二伸缩杆412和所述第三伸缩杆413的伸缩，工作时通过液压缸驱动两组夹持器43等速直线运动；

所述电动推杆Ⅱ32顶端圆柱通过螺纹固定连接于所述第四伸缩杆414外端部的焊接筒；所述第二伸缩杆412设置铰支座，所述弧形支撑杆42铰接于所述铰支座；

优选地，如图6所示，所述夹持器43包括夹持架431、皮带432和滚轮433，所述皮带包覆于所述夹持架431表面，所述夹持架431内部设置驱动马达，用于驱动所述皮带432运动，在夹持人体时能够减小夹持器与人体的摩擦；所述滚轮433安装于所述夹持架431底部；

所述的滚轮433为从动轮，外表面由橡胶材料包覆，工作时所述滚轮433与床面接触，可将所述夹持器43与床面间的滑动摩擦改为滚动摩擦；

更具体的，所述夹持架的插入端设置为斜面，更容易夹持人体，机器人工作时可将驱动马达驱动的皮带传动的线速度与液压缸驱动夹持器的直线运动速度保持一致，这样可以大大减小与人体接触的摩擦力；

为提高所述托抱装置4的承载能力还可以将所述弧形支撑杆42设置为多组并联。

如图7和图8所示，本发明所述的可折叠式转运护理机器人的工作过程包括以下步骤：

S1：起始时护理机器人处于收缩状态，通过控制六组所述麦克纳姆轮14使机器人行驶至床的一角，并使机器人的侧面和床的侧面留有一定间隙，可容纳展开后的所述折叠底盘1即可；

S2：工作开始，在所述麦克纳姆轮14的带动下，使所述横向伸缩架21展开，直到留有足够的空间放下所述导轨122；

S3：所述第一滑道11的麦克纳姆轮14不动，所述第三滑道13末端的麦克纳姆轮14向前运动，带动所述第二滑道12、所述第三滑道13缓缓放下，铺平所述导轨122，直到所述支撑腿接触到地面，整个过程如同曲柄滑块机构的运动原理；

S4：所述纵向伸缩架22一端的所述电动推杆Ⅰ驱动活动端将所述纵向剪叉机构221展开，连在支撑杆上的所述导轨支柱31沿着所述导轨122向床头方向行进，直到到达合适位置(适合夹持人体的位置)后所述电动推杆Ⅰ停止驱动；

S5：所述顶升装置3的所述电动推杆Ⅱ32开始调整所述托抱装置4的高度，调整到所述夹持器43的所述滚轮433接触到床面的高度为宜；

S6：所述托抱装置4的所述多级伸缩梁41由内置液压缸开始驱动，所述夹持器43两端开始缓慢靠拢夹持人体，同时所述夹持器43上的所述皮带432开始运转，所述夹持器43分别夹持人体的肩部，髋部，腿部，将人环抱后所述多级伸缩梁41以及所述皮带432停止运动；

S7：所述顶升装置3的所有所述电动推杆Ⅱ32开始同时抬升，使所述托抱装置4和人体一并抬起，离开床面一定高度；

S8：机器人将人转移放置到新的地点后恢复原始收缩状态。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种可折叠式转运护理机器人，其特征在于，包括：折叠底盘、伸缩装置、顶升装置和托抱装置；

所述折叠底盘包括可折叠的滑道，所述滑道底部设置麦克纳姆轮；

所述伸缩装置包括横向伸缩架和设置于所述横向伸缩架两侧的两组纵向伸缩架，每一组所述纵向伸缩架底部均设置一组所述折叠底盘；所述横向伸缩架的两端和所述纵向伸缩架的一端均固定于所述滑道；所述横向伸缩架由两侧的所述麦克纳姆轮驱动进行伸缩，所述纵向伸缩架由设置于所述纵向伸缩架两端的电动推杆Ⅰ驱动进行伸缩；

所述顶升装置设置于所述纵向伸缩架，用于带动所述托抱装置升降；

所述托抱装置包括可伸缩的多级伸缩梁，所述多级伸缩梁上设置两组弧形支撑杆；所述弧形支撑杆一端铰接于所述多级伸缩梁，另一端铰接连接一个夹持器；所述顶升装置固定于所述多级伸缩梁下方；

所述滑道包括依次铰接连接的第一滑道、第二滑道和第三滑道；

所述第一滑道、所述第二滑道和所述第三滑道均包括滑道底盘和导轨，所述导轨固定安装于所述滑道底盘上方；所述第二滑道和所述第三滑道的所述滑道底盘底部均设置支撑腿，所述麦克纳姆轮分别固定在所述第一滑道的首端、末端以及所述第三滑道的末端。

2.根据权利要求1所述的可折叠式转运护理机器人，其特征在于，所述横向伸缩架包括横向剪叉机构和分别设置于所述横向剪叉机构两端的两个横向固定平台；所述横向剪叉机构铰接于所述横向固定平台，所述横向剪叉机构的上端部为固定端，下端部为活动端；所述纵向伸缩架包括纵向剪叉机构和设置于所述纵向剪叉机构一端的纵向固定平台；所述纵向剪叉机构铰接于所述纵向固定平台，所述纵向剪叉机构的上端部为固定端，下端部为活动端；所述横向固定平台和所述纵向固定平台均固定于所述滑道。

3.根据权利要求1所述的可折叠式转运护理机器人，其特征在于，所述顶升装置包括导轨支柱、电动推杆Ⅱ和滑块，所述导轨支柱固定安装于所述纵向伸缩架；所述电动推杆Ⅱ底部固定安装于所述导轨支柱，所述电动推杆Ⅱ顶端圆柱固定连接于所述多级伸缩梁端部；所述滑块固定安装于所述导轨支柱底部，所述滑块滑动连接于所述滑道。

4.根据权利要求1所述的可折叠式转运护理机器人，其特征在于，所述的多级伸缩梁包括第一伸缩杆、第二伸缩杆、第三伸缩杆和第四伸缩杆；所述第一伸缩杆的两端分别依次套设所述第二伸缩杆、所述第三伸缩杆和所述第四伸缩杆，所述第四伸缩杆外端部固定安装于所述顶升装置上方；所述多级伸缩梁内部设置液压缸。

5.根据权利要求1所述的可折叠式转运护理机器人，其特征在于，所述夹持器包括夹持架、皮带和滚轮，所述皮带包覆于所述夹持架表面，所述夹持架内部设置驱动马达；所述滚轮安装于所述夹持架底部。

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