CN113456372A - 一种助老智能床 - Google Patents

Abstract

一种助老智能床，属于医学护理床和家用床技术领域。所述助老智能床包括床架、床板和辅助变形结构，床板位于床架顶部，床板包括依次铰接的背板、座板和腿板，辅助变形结构，设置于床架与床板之间，辅助变形结构包括带动床板旋转的转动机构、带动床板平移的丝杆滑轨机构、带动背板翻折的背部连杆结构、带动腿板翻折的腿部连杆结构以及带动座板翻折的双摇杆机构。所述助老智能床结构可靠简单、体积小、性能安全稳定，通过床板的平移、翻折、旋转，实现辅助老人坐起和站立。

Description

一种助老智能床

技术领域

本发明涉及医学护理床和家用床技术领域，特别涉及一种助老智能床。

背景技术

随着机械领域的发展，老年人使用的智能化机械水平越来越高，现有的大部分的助老机械装置不仅价格昂贵，而且有些装置需要在家人陪同下才能完成，昂贵的价格和使用方法使得护理床只限于医院、疗养院使用，大多数需要的家庭难以承受。同时，现有的装置结构复杂，也加大了助老机械装置的成本，而在功能上只能帮助使用者坐起，不具有助老站立的作用。

综上所述，目前的助老床护理床存在或部分存在以下缺点：(1)价格昂贵；(2)占用空间较大；(3)流程复杂繁琐；(4)需要家人陪同使用；(5)控制系统复杂。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种助老智能床，其结构可靠简单、体积小、性能安全稳定，通过床板的平移、翻折、旋转，实现辅助老人坐起和站立。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种助老智能床，包括：

床架；

床板，其位于床架顶部，所述床板包括依次铰接的背板、座板和腿板；

辅助变形结构，其设置于所述床架与所述床板之间，所述辅助变形结构包括带动所述床板旋转的转动机构、带动所述床板平移的丝杆滑轨机构、带动所述背板翻折的背部连杆结构、带动所述腿板翻折的腿部连杆结构以及带动所述座板翻折的双摇杆机构。

进一步的，所述转动机构包括齿圈转盘和转盘齿轮，所述齿圈转盘包括转动连接的内圈和外圈，所述转盘齿轮与所述齿圈转盘的内圈啮合，所述转盘齿轮固连于行星齿轮减速电机输出端，所述行星齿轮减速电机固连于所述齿圈转盘的外圈。

进一步的，所述丝杆滑轨机构包括固设于所述床架的两个光轴、转动设置于所述床架的一个丝杠以及分别套设于所述光轴和所述丝杠的三个滑块，三个滑块的顶部与所述齿圈转盘的外圈固定连接，所述丝杠与减速电机一连接。

优选的，所述三个滑块呈品字形错开分布，至少一个滑块的下方通过缓冲联接杆与缓冲板连接。

进一步的，所述双摇杆机构包括固连于所述齿圈转盘内圈的底部支架，所述底部支架的顶部与所述座板转动连接，所述底部支架的下方依次与卷扬连杆一、卷扬连杆二和座板转动连接。

进一步的，所述座板、底部支架、卷扬连杆一、卷扬连杆二和座板之间均通过转轴实现转动连接，位于所述座板和底部支架之间的转轴上转动连接有滑轮，所述滑轮外绕设有钢丝绳，所述钢丝绳的一端与所述卷扬连杆一和卷扬连杆二之间的转轴固定连接，所述钢丝绳的另一端与减速电机二输出端的卷扬轮固定连接。

进一步的，所述背部连杆结构包括依次铰接的背部连杆一、背部连杆二和背部联接连杆，所述背部联接连杆固连于所述背板底部，所述背部连杆一远离所述背部连杆二的一端与背部涡轮蜗杆减速电机固定连接。

进一步的，所述腿部连杆结构包括依次铰接的腿部连杆一、腿部连杆二和腿部联接连杆，所述腿部联接连杆固连于所述腿板底部，所述腿部连杆一远离所述腿部连杆二的一端与腿部涡轮蜗杆减速电机固定连接。

进一步的，所述助老智能床还包括51单片机，所述51单片机分别与行星齿轮减速电机、减速电机一、减速电机二、背部涡轮蜗杆减速电机和腿部涡轮蜗杆减速电机连接，所述51单片机还与控制面板或遥控器连接，所述控制面板固定在床架上。

优选的，所述床架的四角设置有锁性脚轮，便于搬运。

本发明的有益效果：

1)本发明的机械结构可靠简单、体积小、性能安全稳定、运动惯性小、具有通用性、可安全有效的帮助老年人起床，而且机械结构紧凑精巧，可以设置可调温床垫，成本低；

2)本发明通过转动机构、丝杆滑轨机构、背部连杆结构、腿部连杆结构和双摇杆机构实现床板的翻折、旋转、辅助站立功能，辅助老人坐起和站立，结构可靠安全，而且转动机构、丝杆滑轨机构、背部连杆结构、腿部连杆结构和双摇杆机构设置集中，节省了床架空间，为使用者提供了更多的储物空间；

3)本发明通过51单片机控制各个电机的运行以及床板的转动速率，辅助老人坐起和站立，为老人的安全舒适提供了保障，而且操作简易方便，通过遥控器或者床上的控制面板，就可实现控制，为使用者和陪护者减轻了负担。

本发明的其他特征和优点将在下面的具体实施方式中部分予以详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种助老智能床的整体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种助老智能床的主视示意图；

图3是本发明实施例提供的一种助老智能床的侧视示意图；

图4是本发明实施例提供的一种助老智能床的仰视示意图；

图5是图2的A处放大图；

图6是本发明实施例提供的齿圈转盘的主视示意图；

图7是本发明实施例提供的齿圈转盘的侧视示意图；

图8是本发明实施例提供的转盘齿轮的结构示意图；

图9是本发明实施例提供的腿部连杆二的结构示意图；

图10是本发明实施例提供的腿部连杆一的结构示意图；

图11是本发明实施例提供的腿部联接连杆的结构示意图；

图12是本发明实施例提供的缓冲联接杆的结构示意图；

图13是本发明实施例提供的缓冲板的结构示意图；

图14是本发明实施例提供的电机支架的结构示意图；

图15是本发明实施例提供的底部支架的主视示意图；

图16是本发明实施例提供的底部支架的侧视示意图；

图17是本发明实施例提供的底部支架的俯视示意图；

图18是本发明实施例提供的背部连杆二的结构示意图；

图19是本发明实施例提供的背部连杆一的结构示意图。

说明书附图中的附图标记包括：

1-床架，2-腿部联接连杆，3-腿部连杆二，4-腿部连杆一，5-底部支架，6-电机支架，7-背部连杆一，8-背部连杆二，9-卷扬连杆一，10-卷扬连杆二，11-腿部涡轮蜗杆减速电机，12-背部联接连杆，13-行星齿轮减速电机，14-齿圈转盘，15-滑块，16-缓冲联接杆，17-腿板，18-座板，19-光轴，20-丝杠，21-缓冲板，22-背板，23-背部涡轮蜗杆减速电机，24-转盘齿轮。

具体实施方式

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“一”、“二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

为了解决现有技术存在的问题，如图1至图19所示，本发明提供了一种助老智能床，包括：

床架1，床架1整体为运动床板提供运行载体，牢固了助老智能床的整体稳定性，也为进一步增加辅助功能提供了空间；

床板，其位于床架1顶部，床板包括依次铰接的背板22、座板18和腿板17，优选的，背板22、座板18和腿板17依次可采用铰链或者折页进行铰接；

辅助变形结构，其设置于床架1与床板之间，辅助变形结构包括带动床板旋转的转动机构、带动床板平移的丝杆滑轨机构、带动背板22翻折的背部连杆结构、带动腿板17翻折的腿部连杆结构以及带动座板18翻折的双摇杆机构。

如图1至图8所示，转动机构包括齿圈转盘14和转盘齿轮24，齿圈转盘14包括转动连接的内圈和外圈，转盘齿轮24与齿圈转盘14的内圈啮合，转盘齿轮24固连于行星齿轮减速电机13输出端，行星齿轮减速电机13固连于齿圈转盘14的外圈。本实施例中，内圈和外圈转动连接的具体设置为：内圈与外圈之间对应设置有弧形槽，弧形槽内放置若干个滚珠，使内圈和外圈构成类似轴承的结构。

如图1至图5所示，丝杆滑轨机构包括固设于床架1的两个光轴19、转动设置于床架1的一个丝杠20以及分别套设于光轴19和丝杠20的三个滑块15，三个滑块15的顶部与齿圈转盘14的外圈固定连接，丝杠20与减速电机一连接。具体的，三个滑块15、两个光轴19和一个丝杠20构成丝杆滑轨机构，丝杆滑轨机构对床板平移实现提供载体，丝杠20与减速电机一通过联轴器联接，减速电机一固定在床架1上，减速电机一提供动力带动丝杠20旋转，三个滑块15的顶部与齿圈转盘14外圈固定连接，避免了床板移动过程中的晃动，在不增加其他限位装置的前提下保证了床板的稳定性、可靠性，而且丝杆滑轨机构与齿圈转盘14的外圈固定，为齿圈转盘14内圈的旋转提供了牢固的支撑。

如图1至图5以及图12至图13所示，三个滑块15呈品字形错开分布，至少一个滑块15的下方通过缓冲联接杆16与缓冲板21连接，在辅助使用者坐起和站立的过程中，缓冲板21避免老人向下滑时地面对脚的冲击，保证使用者的使用安全和舒适度。

如图1至图5以及图15至图17所示，双摇杆机构包括固连于齿圈转盘14内圈的底部支架5，底部支架5的顶部与座板18转动连接，底部支架5的下方依次与卷扬连杆一9、卷扬连杆二10和座板18转动连接，底部支架5、卷扬连杆一9、卷扬连杆二10和座板18共同形成双摇杆机构。座板18、底部支架5、卷扬连杆一9、卷扬连杆二10和座板18之间均通过转轴实现转动连接，位于座板18和底部支架5之间的转轴上转动连接有滑轮，滑轮外绕设有钢丝绳，钢丝绳的一端与卷扬连杆一9和卷扬连杆二10之间的转轴固定连接，钢丝绳的另一端与减速电机二输出端的卷扬轮固定连接，减速电机二固设于底板支架上，具体的，减速电机二(图中未示出)固设于底板支架上卷扬连杆一9远离卷扬连杆二10的一侧，并且减速电机二的输出端倾斜向上设置。

如图1至图5以及图18至图19所示，背部连杆结构包括依次铰接的背部连杆一7、背部连杆二8和背部联接连杆12，背部联接连杆12固连于背板22底部，背部连杆一7远离背部连杆二8的一端与背部涡轮蜗杆减速电机23固定连接，如图14所示，背部涡轮蜗杆减速电机23通过电机支架6固定在座板18底部。本发明中，背部连杆结构和腿部连杆结构的结构基本相同，分别用“背部”和“腿部”对两个结构内的各个部件进行区分描述，当然，各个部件的尺寸以及涡轮蜗杆减速电机的型号可以根据实际需要进行选择。

如图1至图5以及图9至图11所示，腿部连杆结构包括依次铰接的腿部连杆一4、腿部连杆二3和腿部联接连杆2，腿部联接连杆2固连于腿板17底部，腿部连杆一4远离腿部连杆二3的一端与腿部涡轮蜗杆减速电机11固定连接，如图14所示，腿部涡轮蜗杆减速电机11通过电机支架6固定在座板18底部。

本发明助老智能床还包括51单片机，51单片机分别与行星齿轮减速电机13、减速电机一、减速电机二、背部涡轮蜗杆减速电机23和腿部涡轮蜗杆减速电机11连接，51单片机还与控制面板或遥控器连接，控制面板固定在床架1上，使用者通过控制控制面板或遥控器上的平躺工作模式、平躺到坐起工作模式以及坐起到站立工作模式，使51单片机带动各个对应的电机工作，辅助使用者实现平躺、平躺到坐起或者坐起到站立，在实际使用时，51单片机接在家庭标准电压(220V)或者使用12V锂电池来带动各个电机运转，以保证其正常工作。

作为优选，床架1的四角设置有锁性脚轮，便于搬运。

本发明一种助老智能床的工作原理：

(1)平躺工作模式：

所有电机均无动作，转动机构、丝杆滑轨机构、背部连杆结构、腿部连杆结构和双摇杆机构均位于床板底部，起到支撑床板的作用；

(2)平躺到坐起工作模式：

使用者操控控制面板或遥控器，通过51单片机进行控制，使背部涡轮蜗杆减速电机23通过背部连杆一7、背部连杆二8和背部联接连杆12带动背板22向上翻折，具体的，背部涡轮蜗杆减速电机23带动背部连杆一7旋转，背部连杆一7推动与背部连杆二8连接的背板22转动设定角度，辅助老人坐起；同时，使腿部涡轮蜗杆减速电机11通过腿部连杆一4、腿部连杆二3和腿部联接连杆2带动腿板17向下翻折，具体的，腿部涡轮蜗杆减速电机11带动腿部连杆一4旋转，腿部连杆一4推动与腿部连杆二3连接的腿板17转动设定角度，辅助老人坐起；即实现使用者由平躺到坐起，其中，背部涡轮蜗杆减速电机23和腿部涡轮蜗杆减速电机11的转动速率和时间根据实际需要进行设置；

(3)坐起到站立工作模式：

使用者操控控制面板或遥控器，通过51单片机进行控制，各对应的电机配合实现由坐起到站立，具体为：

首先，在使用者坐起以后，减速电机一带动丝杠20旋转，三个滑块15沿着两个光轴19和一个丝杠20移动，三个滑块15通过顶部固连的齿圈转盘14的外圈以及内圈、底部支架5和座板18，将床板和缓冲板21整体平移出床架1；

其次，行星齿轮减速电机13驱动转盘齿轮24转动，转盘齿轮24带动齿圈转盘14的内圈旋转，内圈带动底部支架5和座板18旋转，将床板顺时针旋转90°；

最后，减速电机二带动其输出端的卷扬轮转动，卷扬轮缠绕钢丝绳，钢丝绳拉动卷扬连杆一9和卷扬连杆二10之间的转轴移动，通过钢丝绳拉力拉动卷扬连杆一9和卷扬连杆二10移动，将座板18顶起，使床板绕底部支架5旋转设定角度，同时，背部涡轮蜗杆减速电机23和腿部涡轮蜗杆减速电机11分别带动背板22和腿板17转动，使整个床板逐渐形成一个平面，提供一个推力将老人从坐姿转换为站姿，辅助使用者完成坐起到站立的动作。

本发明助老智能床平躺到坐起、坐起到站立的整体动作来源于对人体模型的研究，最大化利机械装置模仿人起床的动作，对下床动作仿真并运用到装置中，运用转盘与齿圈组合旋转模仿从坐姿到准备站起的动作。

本发明中，各个结构均进行的强度、刚度、稳定性、材料寿命与相关的性能校核，以保证使用安全，比如，可选用强度精度更佳的铝合金滚珠转盘，根据转盘尺寸设计齿圈与齿轮模数为1.5M，用合适厚度(5mm)不锈钢板切割而成。床架1、腿板17、座板18、背板22、底部支架5和电机支架6均可采用铝合金材质，铝合金材质的特性充分克服了长期运行而导致的氧化和电机带来的高温，缓冲联接杆16采用尼龙材质，缓冲板21采用橡胶材质，缓冲减震，提高舒适度。

本发明中，电机、齿圈齿数与齿轮齿数、丝杆导程均根据实际需要选型。本发明的所有电机均具有自锁功能及静音的优点，保证工作过程中的安全与舒适度，减小噪音对老人的伤害。

本发明中，床板的结构尺寸充分结合人体力学，进行人性化设计，提高使用者的舒适度，而且充分结合人体力学和可调节运动速率，最大限度地模仿70-80岁老人起床的躺-坐-站动作，有效解决了高龄老年人起床困难的问题，辅助老人起身下床。

本发明中，通过51单片机进行具体的运动控制，是经过程序导入51单片机来实现的，这里可采用现有技术，本申请不进行保护。

本发明在实际使用时，由于本申请的转动机构、丝杆滑轨机构、背部连杆结构、腿部连杆结构和双摇杆机构的设置比较集中，使床架1剩有较大的空间，可以根据需要，在床架1适当位置放置分类药盒和/或储物空间，方便存放药盒和/或生活用品，而且，床板的上可盘设电热丝，并通过微电脑控温器进行开关和温度控制，以解决部分老人身寒体虚的问题。

本发明在实际使用时，在床架1上一键式照明灯，方便使用者夜间使用。

本发明在实际使用时，床架1与床板的平移、翻折和旋转动作不发生干涉。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种助老智能床，其特征在于，包括：

床架；

床板，其位于床架顶部，所述床板包括依次铰接的背板、座板和腿板；

辅助变形结构，其设置于所述床架与所述床板之间，所述辅助变形结构包括带动所述床板旋转的转动机构、带动所述床板平移的丝杆滑轨机构、带动所述背板翻折的背部连杆结构、带动所述腿板翻折的腿部连杆结构以及带动所述座板翻折的双摇杆机构。

2.根据权利要求1所述的一种助老智能床，其特征在于，所述转动机构包括齿圈转盘和转盘齿轮，所述齿圈转盘包括转动连接的内圈和外圈，所述转盘齿轮与所述齿圈转盘的内圈啮合，所述转盘齿轮固连于行星齿轮减速电机输出端，所述行星齿轮减速电机固连于所述齿圈转盘的外圈。

3.根据权利要求2所述的一种助老智能床，其特征在于，所述丝杆滑轨机构包括固设于所述床架的两个光轴、转动设置于所述床架的一个丝杠以及分别套设于所述光轴和所述丝杠的三个滑块，三个滑块的顶部与所述齿圈转盘的外圈固定连接，所述丝杠与减速电机一连接。

4.根据权利要求3所述的一种助老智能床，其特征在于，所述三个滑块呈品字形错开分布，至少一个滑块的下方通过缓冲联接杆与缓冲板连接。

5.根据权利要求2所述的一种助老智能床，其特征在于，所述双摇杆机构包括固连于所述齿圈转盘内圈的底部支架，所述底部支架的顶部与所述座板转动连接，所述底部支架的下方依次与卷扬连杆一、卷扬连杆二和座板转动连接。

6.根据权利要求5所述的一种助老智能床，其特征在于，所述座板、底部支架、卷扬连杆一、卷扬连杆二和座板之间均通过转轴实现转动连接，位于所述座板和底部支架之间的转轴上转动连接有滑轮，所述滑轮外绕设有钢丝绳，所述钢丝绳的一端与所述卷扬连杆一和卷扬连杆二之间的转轴固定连接，所述钢丝绳的另一端与减速电机二输出端的卷扬轮固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种助老智能床，其特征在于，所述背部连杆结构包括依次铰接的背部连杆一、背部连杆二和背部联接连杆，所述背部联接连杆固连于所述背板底部，所述背部连杆一远离所述背部连杆二的一端与背部涡轮蜗杆减速电机固定连接。

8.根据权利要求1所述的一种助老智能床，其特征在于，所述腿部连杆结构包括依次铰接的腿部连杆一、腿部连杆二和腿部联接连杆，所述腿部联接连杆固连于所述腿板底部，所述腿部连杆一远离所述腿部连杆二的一端与腿部涡轮蜗杆减速电机固定连接。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种助老智能床，其特征在于，还包括51单片机，所述51单片机分别与行星齿轮减速电机、减速电机一、减速电机二、背部涡轮蜗杆减速电机和腿部涡轮蜗杆减速电机连接，所述51单片机还与控制面板或遥控器连接，所述控制面板固定在床架上。

10.根据权利要求1所述的一种助老智能床，其特征在于，所述床架的四角设置有锁性脚轮，便于搬运。

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