CN111588573B - 一种多臂协作式转运护理机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多臂协作式转运护理机器人，所述机器人包括机架、底座机构、托举机构、升降机构和联动转运机构；所述底座机构固定连接在机架的底部，所述托举机构固定连接在机架的后侧，所述升降机构竖向滑动连接在机架内部，所述联动转运机构转动连接在升降机构上部的前侧。本发明在转运老人时，通过联动转运机构抬升躺布上的老人，由托举机构托举老人的腰部和大腿部，所述伺服电机通过同步带联动旋转臂，实现老人躺姿和坐姿的转变，操作员在手机端即可控制底座机构移动进行转运，本发明有效解决了老人在轮椅和床之间的转运问题，该机器人可与轮椅相结合，而且具有安全实用、易于操控以及舒适度高等特点。

Description

一种多臂协作式转运护理机器人
技术领域
本发明涉及护理类机器人技术领域，尤其涉及一种多臂协作式转运护理机器人。
背景技术
随着老龄化社会的到来和人们生活水平的提高，老年人对护理机器人的需求不断增强。老年人身体机能随着年龄的增加而不断退化，缺乏运动能力，对于行动不便的老人，很难实现从床上到轮椅上或从轮椅上到床上的移动，需要护理人员人力搬运，工作强度高、护理成本高、老人的舒适感低。人工转移搬运老年人不仅对于搬运人员是一种负担而且会对老人身体造成不必要的损伤，因此目前亟需研制一种实用可靠、帮助老人起身和转运老人的护理机器人。虽然现在国内外已经出现了转乘机器人，但是目前已有的转乘机器人多是需要先改变坐姿或者身体姿态然后换乘到机器人上，在这个过程中对于身体机能较差的老人将会有一定的身体负担，易对身体造成不必要的影响。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种能够与轮椅相结合并且具有安全实用、易于操控、舒适度高以及能够帮助老人起身和转运老人等特点的一种多臂协作式转运护理机器人。
本发明采用的技术方案如下：
本发明所提出的一种多臂协作式转运护理机器人，包括机架、底座机构、托举机构、升降机构和联动转运机构；所述底座机构固定连接在机架的底部，所述托举机构固定连接在机架的后侧，所述升降机构竖向滑动连接在机架内部，所述联动转运机构转动连接在升降机构上部的前侧。
进一步的，所述底座机构包括设置在机架底部的底座型材架，和设置在底座型材架中部区域上表面的铝板，以及分别对称设置在底座型材架前后端部两侧的减速电机，所述减速电机的外侧均连接有麦克纳姆轮，且所述底座型材架后端部上方设置有电控系统。
进一步的，所述底座型材架为两端高中间低的阶梯状，且所述铝板两侧为斜面。
进一步的，所述托举机构包括对称设置在机架后方底部两侧的步进电机，和分别设置在步进电机输出端上方的竖向丝杠，以及设置在两侧丝杠上端部之间的连接轴，所述两侧丝杠上均设置有第一滑块，所述机架两侧设置有对称的支撑杆，所述支撑杆的后端部分别与第一滑块垂直固连，所述支撑杆上均滑动连接有第二滑块，所述第二滑块的上端部分别通过连杆与连接轴的两端转动连接，且所述第二滑块的前端部均转动连接有托举臂。
进一步的，所述托举臂为椭圆状，且其外围包裹柔性材料。
进一步的，所述升降机构包括设置在机架内底部的电推缸缸体，和设置在电推缸缸体上端部的电推缸活塞杆，以及设置在电推缸活塞杆上端部的升降型材架，所述升降型材架的四周外侧均通过铝型材滑轮与机架滑动连接，且所述升降型材架顶部内侧设置有用于驱动联动转运机构的伺服电机。
进一步的，所述联动转运机构包括设置在升降型材架顶部前侧的转动型材架，和设置在转动型材架中部且与所述伺服电机连接的第一同步带轮，以及分别对称转动连接在转动型材架两端的小轴，所述两端小轴中部均固定连接有第二同步带轮，所述第二同步带轮和第一同步带轮之间通过同步带连接，且所述转动型材架的两端均设置有旋转关节，所述旋转关节的一端与小轴固定连接，所述旋转关节的另一端转动连接有旋转臂。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明所提出的一种多臂协作式转运护理机器人，能够与轮椅相结合，具有实用性强、安全可靠、易于操控以及舒适度高等优点，在无需调整身体姿态的前提下有效解决了老人从床上到轮椅上或从轮椅上到床上的转运问题，不但能够节省人力、降低护理成本，同时还能够有效避免在转运过程中对老人身体造成不必要的损伤，具有非常理想的技术效果。
附图说明
图1是本发明所提出的一种多臂协作式转运护理机器人一个实施例的整体结构示意图；
图2是图1中托举机构的结构示意图；
图3是图1中联动转运机构的结构示意图；
图4是图1中底座型材架与麦克纳姆轮的连接结构示意图；
图5是本发明在转运时的正视结构示意图。
具体实施方式
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
需要说明的是，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“左”、“右”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。
参见图1至图5，给出了本发明所提出的一种多臂协作式转运护理机器人的一个实施例的具体结构。该机器人包括机架1、底座机构2、托举机构3、升降机构4和联动转运机构5。
本实施例中，所述机架1由对称设置的矩形框架构成；所述底座机构2包括固定连接在机架1底部的矩形结构的底座型材架21，和固定连接在底座型材架21中部区域上表面之间的铝板22，以及分别对称设置在底座型材架21前后端部两侧的减速电机23，所述减速电机23的输出轴外侧均传动连接有麦克纳姆轮24，且所述底座型材架21的后端部上方固定连接有电控系统25；其中，所述底座型材架21为两端高、中间低的阶梯状结构，且所述铝板22与底座型材架21左右两侧的连接端均为向下倾斜的斜面结构，便于轮椅的上下移动。
所述托举机构3包括固定在机架1后方底部两侧且相互对称的步进电机31，和分别传动连接在步进电机输出端上方的竖向丝杠32，所述两侧丝杠32的上端部与机架1的固定连接，以及固定连接在两侧丝杠32上部之间的连接轴33，所述两侧丝杠32上均连接有第一滑块34，所述步进电机31可通过丝杠32驱动第一滑块34作竖向的往复运动，所述机架1的两侧设置有对称的支撑杆35，所述支撑杆35的后端部分别与两侧丝杠32上的第一滑块34垂直固连，所述两侧的支撑杆35上均滑动连接有第二滑块36，所述两侧的第二滑块36上端部分别通过连杆37与连接轴33的两端连接，所述连杆37的两端分别与第二滑块36和连接轴33的一端转动连接，且所述两侧的第二滑块36前端部均转动连接有托举臂38，所述托举臂38的为椭圆状结构，且其外围包裹柔性材料，并可实现小幅度转动，用于提升舒适度。
所述升降机构4包括固定连接在机架1内底部的电推缸缸体41，和传动连接在电推缸缸体41上端部的电推缸活塞杆42，以及固定连接在电推缸活塞杆42上端部的立方体结构的升降型材架43，所述升降型材架43的四周外侧均通过铝型材滑轮44与机架1的内侧滑动连接，本实施例中，所述铝型材滑轮的数量设置为四个，且所述升降型材架43的顶部内侧设置有用于驱动联动转运机构5的伺服电机45。
所述联动转运机构5包括转动连接在升降型材架43顶部前侧的立方体结构的转动型材架51，和设置在转动型材架51中部内的第一同步带轮52，所述第一同步带轮52与所述伺服电机45的输出轴传动联接，以及分别对称转动连接在转动型材架51左右两端的小轴53，所述左右两端的小轴中部均固定连接有第二同步带轮54，所述两端的第二同步带轮54和第一同步带轮52之间通过同步带55连接，且所述转动型材架51的左右两端均设置有旋转关节56，所述旋转关节56的一端与小轴53固定连接，所述旋转关节56的另一端则与旋转臂57转动连接，且所述两端的旋转臂57均与托举臂38相互平行；所述伺服电机45可通过第一同步带轮52、两个第二同步带轮54和同步带55联动两端旋转臂57分别与伺服电机45同向或反向转动。
本发明的工作原理：在使用本发明转运老人时，将升降机构4控制在最低位置，所述伺服电机45驱动联动转运机构5使其长度方向与地面水平，所述托举臂38控制在其最低位置，准备与两端旋转臂57对应的垫布58，在所述垫布58的两端分别设置与旋转臂57对应的连接孔，操作员首先将垫布58垫在老人身下并让老人平躺，然后操作机器人到床边，将垫布58两端的孔分别穿在两端的旋转臂57上，再操作升降机构4上升，同时，托举机构3的步进电机31工作，驱动托举臂38向上移动，托举臂38接触老人身体后被动实现小幅度自由转动，当与老人身体接触面积最大后，步进电机31停止工作，然后机器人整体后退离开床边，操作员将轮椅推上铝板22，所述伺服电机45驱动联动转运机构转动，所述转动型材架51转动的同时，通过第一同步带轮52、第二同步带轮54和同步带55联动两个旋转臂57分别与伺服电机45同向和反向转动，将老人慢慢由躺姿转变为坐姿，然后升降机构下降，同时步进电机31工作，驱动托举臂38向下运动回到初始位置，然后升降机构4下降，将坐姿的老人放在轮椅上，最后，操作员将垫布58从老人身下拿出，并将轮椅从底座铝板22上推出，即可完成老人的转运，而且本实施例中，所述电控系统25可通过蓝牙等模块与手机端远程连接，机器人可在手机端的控制下完成老人的转运工作。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种多臂协作式转运护理机器人，其特征在于：所述机器人包括机架、底座机构、托举机构、升降机构和联动转运机构；所述底座机构固定连接在机架的底部，所述托举机构固定连接在机架的后侧，所述升降机构竖向滑动连接在机架内部，所述联动转运机构转动连接在升降机构上部的前侧；
所述托举机构包括对称设置在机架后方底部两侧的步进电机，和分别设置在步进电机输出端上方的竖向丝杠，以及设置在两侧丝杠上端部之间的连接轴，所述两侧丝杠上均设置有第一滑块，所述机架两侧设置有对称的支撑杆，所述支撑杆的后端部分别与第一滑块垂直固连，所述支撑杆上均滑动连接有第二滑块，所述第二滑块的上端部分别通过连杆与连接轴的两端转动连接，且所述第二滑块的前端部均转动连接有托举臂；
所述底座机构包括设置在机架底部的底座型材架，和设置在底座型材架中部区域上表面的铝板，以及分别对称设置在底座型材架前后端部两侧的减速电机，所述减速电机的外侧均连接有麦克纳姆轮，且所述底座型材架后端部上方设置有电控系统；
所述底座型材架为两端高中间低的阶梯状，且所述铝板两侧为斜面；
所述升降机构包括设置在机架内底部的电推缸缸体，和设置在电推缸缸体上端部的电推缸活塞杆，以及设置在电推缸活塞杆上端部的升降型材架，所述升降型材架的四周外侧均通过铝型材滑轮与机架滑动连接，且所述升降型材架顶部内侧设置有用于驱动联动转运机构的伺服电机；
所述联动转运机构包括设置在升降型材架顶部前侧的转动型材架，和设置在转动型材架中部且与所述伺服电机连接的第一同步带轮，以及分别对称转动连接在转动型材架两端的小轴，所述两端小轴中部均固定连接有第二同步带轮，所述第二同步带轮和第一同步带轮之间通过同步带连接，且所述转动型材架的两端均设置有旋转关节，所述旋转关节的一端与小轴固定连接，所述旋转关节的另一端转动连接有旋转臂。
2.根据权利要求1所述的一种多臂协作式转运护理机器人，其特征在于：所述托举臂为椭圆状，且其外围包裹柔性材料。
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