CN113679538A - 一种自平衡担架床及车辆 - Google Patents

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CN113679538A CN202111154252.6A CN202111154252A CN113679538A CN 113679538 A CN113679538 A CN 113679538A CN 202111154252 A CN202111154252 A CN 202111154252A CN 113679538 A CN113679538 A CN 113679538A
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Abstract

本发明涉及医疗器械技术领域，公开了一种自平衡担架床及车辆。该自平衡担架床包括：底座，用于安装在车辆上；传感器，设置在所述底座上，用于检测所述底座的运动状态信息；伸缩机构，设置在所述底座上，并与所述底座转动连接；担架床体，设置在所述伸缩机构的上方，并与所述伸缩机构的伸缩端转动连接；控制器，分别与所述传感器和所述伸缩机构连接，所述控制器根据所述运动状态信息控制所述伸缩机构调整所述担架床体与所述底座的角度信息，使所述担架床体保持平衡。本发明的自平衡担架床及车辆，通过主动控制伸缩机构能对低频高幅的振动起到有效减振，保持担架床体处于平衡状态，避免伤员在运送过程中受到二次伤害。

Description

一种自平衡担架床及车辆
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种自平衡担架床及车辆。
背景技术
现有的救护车或军用救援车辆中，所使用的担架床没有减振效果或只有轻微减振效果，有缓冲性能的也属于被动减振，被动减振担架床的减振或缓冲性能不好，对频率较高的振动能起到一定的减振效果，但是对于振动频率较低波动幅度较大的振动几乎没有减振效果，这会严重影响对患者或伤员的救治。如在战场等情景下，地面凹凸不平，若不做好救援车内担架床的减振，有时甚至会影响到伤员的生命安全。
因此，急需设计一种能够实现自平衡的减振担架床来解决上述问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种自平衡担架床及车辆，通过主动控制伸缩机构能对低频高幅的振动起到有效减振，保持担架床体处于平衡状态，避免伤员在运送过程中受到二次伤害。
本发明提供的技术方案如下：
一种自平衡担架床，包括：
底座，用于安装在车辆上；
传感器，设置在所述底座上，用于检测所述底座的运动状态信息；
伸缩机构，设置在所述底座上，并与所述底座转动连接；
担架床体，设置在所述伸缩机构的上方，并与所述伸缩机构的伸缩端转动连接；
控制器，分别与所述传感器和所述伸缩机构连接，所述控制器根据所述运动状态信息控制所述伸缩机构调整所述担架床体与所述底座的角度信息，使所述担架床体保持平衡。
本发明中，传感器实时检测底座的运动状态信息，控制器根据运动状态信息控制伸缩机构调整担架床体与底座的角度信息，从而使担架床体保持平衡，其可以在地面凹凸不平的情况下保障伤员的安全；避免了伤员在运送过程中受到二次伤害，扩大了其在战场、救援、检测、勘探等环境中的应用范围。
进一步优选地，所述伸缩机构包括：
第一伸缩构件，所述第一伸缩构件通过虎克铰关节安装在所述底座上，所述第一伸缩构件的伸缩端通过球铰与所述担架床体连接；
第二伸缩构件，所述第二伸缩构件与所述第一伸缩构件间隔设置，所述第二伸缩构件通过转动副关节安装在所述底座上，所述第二伸缩构件的伸缩端通过球铰与所述担架床体连接。
进一步优选地，所述第一伸缩构件包括两个第一伺服电缸，两个所述第一伺服电缸沿所述底座的长度方向间隔设置，且两个所述第一伺服电缸呈角度设置；
所述第二伸缩构件包括两个第二伺服电缸，两个所述第二伺服电缸沿所述底座的长度方向间隔设置，且两个所述第二伺服电缸呈角度设置。
进一步优选地，两个所述第一伺服电缸所在的直线与两个所述第二伺服电缸所在的直线相平行，且两个所述第一伺服电缸与两个所述第二伺服电缸交错设置。
进一步优选地，所述虎克铰关节包括虎克铰安装座和虎克铰转轴，所述虎克铰转轴与所述虎克铰安装座转动连接；
所述虎克铰安装座上设置有若干个安装孔，用于通过螺栓与所述底座固定连接；
所述虎克铰转轴上设置有轴孔，所述伺服电缸通过所述轴孔与所述虎克铰转轴转动连接。
进一步优选地，所述转动副关节包括转动副安装座、转动副转轴和转动副输出轴，所述转动副安装座与所述底座连接，所述转动副转轴转动设置在所述转动副安装座上，所述转动副转轴与所述转动副输出轴连接，所述转动副输出轴与所述伺服电缸连接。
进一步优选地，所述担架床体包括第一床层、支架及第二床层，所述第一床层与所述伸缩机构的伸缩端转动连接，所述支架固定在所述第一床层上，所述第二床层设置在所述支架上，并与所述第一床层间隔设置。
本技术方案中，通过将担架床体设置为双层结构，使得第一床层上可坐四位轻伤员或放一位重伤员担架，第二床层上放一位重伤员担架，即本方案的双层担架床可实现救援两位重伤员或四位轻伤员加一位重伤员，提高救援效率。
进一步优选地，所述支架上设置有两个平行设置的滑轨，所述第二床层的两端分别设置有滑块，所述滑块与所述滑轨适配连接，使得所述第二床层能够沿所述滑轨的长度方向往复移动。
进一步优选地，所述伸缩机构在初始状态时，所述底座、所述第一床层、所述第二床层相互平行。
本发明提供的另一技术方案如下：
一种车辆，包括上述中任意一项所述的自平衡担架床。
本技术方案中，通过在车辆上设置自平衡担架床，该自平衡担架床和车辆悬挂系统共同构成了一种基于主被动减振的减振系统；车辆悬挂系统作为被动减振系统,等效为一个减振弹簧，可以对高频低幅振动起到有效的减振作用，而串联的主动减振系统为主动控制的伸缩机构，通过主动控制能对低频高幅的振动起到有效减振；主动减震和被动减震相配合从而使担架床体保持平衡，其可以在地面凹凸不平的情况下保障伤员的安全；避免了伤员在运送过程中受到二次伤害，扩大了其在战场、救援、检测、勘探等环境中的应用范围。
与现有技术相比，本发明的自平衡担架床及车辆有益效果在于：
本发明中，传感器实时检测底座的运动状态信息，控制器根据运动状态信息控制伸缩机构调整担架床体与底座的角度信息，从而使担架床体保持平衡，其可以在地面凹凸不平的情况下保障伤员的安全；通过在车辆上设置自平衡担架床，该自平衡担架床和车辆悬挂系统共同构成了一种基于主被动减振的减振系统；车辆悬挂系统作为被动减振系统,等效为一个减振弹簧，可以对高频低幅振动起到有效的减振作用，而串联的主动减振系统为主动控制的伸缩机构，通过主动控制能对低频高幅的振动起到有效减振；主动减震和被动减震相配合从而使担架床体保持平衡，其可以在地面凹凸不平的情况下保障伤员的安全；避免了伤员在运送过程中受到二次伤害，扩大了其在战场、救援、检测、勘探等环境中的应用范围。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是现有技术中担架床的减震结构示意图；
图2是本发明一具体实施例自平衡担架床的结构示意图；
图3是本发明一具体实施例自平衡担架床的侧视图；
图4是本发明一具体实施例自平衡担架床的左倾状态示意图；
图5是本发明一具体实施例自平衡担架床的右倾状态示意图；
图6是本发明一具体实施例自平衡担架床的前倾状态示意图；
图7是本发明一具体实施例自平衡担架床的后倾状态示意图；
图8是本发明一具体实施例伺服电缸的结构示意图；
图9是本发明一具体实施例虎克铰关节的结构示意图；
图10是本发明一具体实施例转动副关节的结构示意图；
图11是本发明另一具体实施例自平衡担架床的结构示意图；
图12是本发明另一具体实施例自平衡担架床的应用场景示意图；
图13是本发明另一具体实施例自平衡担架床的应用场景示意图；
图14是本发明另一具体实施例车辆的结构示意图；
图15是本发明另一具体实施例车辆的减震系统简图。
附图标号说明：
100.底座，101.弹性件，200.伺服电缸，201.伺服电缸本体，202.球头，203.伺服电缸底座，300.担架床体，301.第一床层，302.第二床层，303.支架，304.滑轨，400.虎克铰关节，401.虎克铰安装座，402.虎克铰转轴，403.螺栓，404.轴孔，500.转动副关节，501.转动副安装座，502.转动副转轴，503.转动副输出轴，600.球铰，700.传感器，800.车辆，801.车轮，802.车辆箱体底板，803.车辆减震系统，900.伤员。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本申请。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所述描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或集合的存在或添加。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
在附图所示的实施例中，方向的指示(诸如上、下、左、右、前和后)用以解释本发明的各种组件的结构和运动不是绝对的而是相对的。当这些组件处于附图所示的位置时，这些说明是合适的。如果这些组件的位置的说明发生改变时，则这些方向的指示也相应地改变。
另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅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，并获得其他的实施方式。
在现有技术中，救护车或军用救援车辆中所使用的担架床没有减振效果或只有轻微减振效果，有缓冲性能的也属于被动减振，如图1所示，在底座100上设置弹性件101，再在弹性件101上设置担架床体300，这种担架床的减振或缓冲性能不好，对频率较高的振动能起到一定的减振效果，但是对于振动频率较低波动幅度较大的振动几乎没有减振效果，这会严重影响对患者或伤员的救治。如在战场等情景下，地面凹凸不平，若不做好救援车内担架床的减振，有时甚至会影响到伤员的生命安全。
为了解决上述技术问题，如图2至图7所示，本实施例提供了一种自平衡担架床，包括：底座100、传感器700、伸缩机构、担架床体300及控制器。其中，底座100用于安装在车辆上。传感器700设置在底座100上，用于检测底座100的运动状态信息。伸缩机构设置在底座100上，并与底座100转动连接。担架床体300设置在伸缩机构的上方，并与伸缩机构的伸缩端转动连接。控制器分别与传感器700和伸缩机构连接，控制器根据运动状态信息控制伸缩机构调整担架床体300与底座100的角度信息，使担架床体300保持平衡。
本实施例中，传感器700实时检测底座100的运动状态信息，控制器根据运动状态信息控制伸缩机构调整担架床体300与底座100的角度信息，从而使担架床体300保持平衡，其可以在地面凹凸不平的情况下保障伤员的安全；避免了伤员在运送过程中受到二次伤害，扩大了其在战场、救援、检测、勘探等环境中的应用范围。
具体地，伸缩机构包括：第一伸缩构件和第二伸缩构件，第一伸缩构件通过虎克铰关节400安装在底座100上，第一伸缩构件的伸缩端通过球铰600与担架床体300连接。第二伸缩构件与第一伸缩构件间隔设置，第二伸缩构件通过转动副关节500安装在底座100上，第二伸缩构件的伸缩端通过球铰600与担架床体300连接。
优选地，如图2所示，第一伸缩构件包括两个伺服电缸200，第一伸缩构件的两个伺服电缸200沿底座100的长度方向间隔设置，且第一伸缩构件的两个伺服电缸200呈角度设置。例如：两个伺服电缸200的输出端所成的夹角为45°-120°。第二伸缩构件也包括两个伺服电缸200，第二伸缩构件的两个伺服电缸200沿底座100的长度方向间隔设置，且第二伸缩构件的两个伺服电缸200呈角度设置。例如：两个伺服电缸200的底座端所成的夹角为45°-120°。第一伸缩构件的两个伺服电缸200所在的直线与第二伸缩构件的两个伺服电缸200所在的直线相平行，且第一伸缩构件的两个伺服电缸200与第二伸缩构件的两个伺服电缸200交错设置。
值得说明的是，伸缩机构也可以由多个气缸、电动推杆、油缸等伸缩装置构成，只要能通过控制器控制伸缩机构进行伸缩的装置或结构均可。本实施例中选择使用伺服电缸，伺服电缸是将伺服电机与丝杠一体化设计的模块化产品，将伺服电机的旋转运动转换成直线运动，同时将伺服电机最佳优点-精确转速控制，精确转数控制，精确扭矩控制转变成-精确速度控制，精确位置控制，精确推力控制；具有更节能，更干净的优点，很容易与PLC等控制系统连接，实现高精密运动控制。
如图8所示，伺服电缸200包括伺服电缸本体201、球头202和伺服电缸底座203，伺服电缸本体201的输出端与球头202固定连接，球头202与球铰600适配连接，而球铰600固定在担架床体300的底部，以此实现伺服电缸200的输出端与担架床体300的转动连接。
如图9所示，虎克铰关节400包括虎克铰安装座401和虎克铰转轴402，虎克铰安装座401设有水平方向的安装腔，虎克铰转轴402适配安装于虎克铰安装座401的安装腔内，使得虎克铰转轴402与虎克铰安装座401转动连接。虎克铰安装座401的下部两侧设置有若干个安装孔，若干个螺栓403分别穿过对应的安装孔与底座100螺纹连接，以此实现虎克铰安装座401与底座100的固定连接。虎克铰转轴402的右端伸出虎克铰安装座401的外侧，虎克铰转轴402的右端设置有轴孔404，伺服电缸底座203通过轴孔404与虎克铰转轴402转动连接。即虎克铰关节400具有两个旋转自由度。
如图10所示，转动副关节500包括转动副安装座501、转动副转轴502和转动副输出轴503，转动副安装座501与底座100连接，转动副转轴502转动设置在转动副安装座501上，转动副转轴502与转动副输出轴503连接，转动副输出轴503与伺服电缸底座203连接。即转动副关节500具有一个旋转自由度。
如图4至图7所示，当遇到凹凸不平的路面时，安装在底座100上的传感器700会测量出底座100相对平衡状态时的姿态和加速度变化量；为了使担架床体300保持平衡，即担架床体300的姿态不随底座100姿态的变化而变化；控制器计算出为了使担架床体300保持平衡而伺服电缸200需要的速度、位移、加速度等参数，伺服电缸200根据控制器的指令而进行动作，从而实现担架床体300的平衡；伺服电缸200根据控制器的指令而进行动作，是根据路面的凹凸不平情况而发生的，担架床体300相对底座100可以实现俯仰运动、横滚运动和上下运动，从而实现担架床体300的平衡。
具体地，传感器700可以是角度传感器、加速度传感器、速度传感器、距离传感器等，控制器可以是PLC控制器。当遇到凹凸不平的路面时，距离传感器检测底座100各位置与地面的距离，先采用粗调方式，PLC控制器控制对应的伺服电缸200根据凹凸不平的路面伸长或收缩，使担架床体300保持初步平衡；然后再采用微调方式，利用角度传感器反馈的X轴和Y轴方向的角度信号，利用加速度传感器、速度传感器检测振动频率，PLC控制器计算出为了使担架床体300保持平衡而伺服电缸200需要的速度、位移、加速度等参数。PLC控制器依次控制每一个伺服电缸200的工作，最后实现担架床体的调平，调平精度高且速度快，可以确保担架床体300始终处于水平姿态。
在另一实施例中，如图11至图13所示，在上述实施例的基础上，本实施例的担架床体300包括第一床层301、支架303及第二床层302，第一床层301与伸缩机构的伸缩端转动连接，支架303固定在第一床层301上，第二床层302设置在支架303上，并与第一床层301间隔设置。通过将担架床体300设置为双层结构，使得第一床层301上可坐四位轻伤员或放一位重伤员担架，第二床层302上放一位重伤员担架，即本方案的双层担架床可实现救援两位重伤员或四位轻伤员加一位重伤员，提高救援效率。
优选地，支架303上设置有两个平行设置的滑轨304，第二床层302的两端分别设置有滑块，滑块与滑轨304适配连接，使得第二床层302能够沿滑轨304的长度方向往复移动。伸缩机构在初始状态时，底座100、第一床层301、第二床层302相互平行。当进行伤员900运输时，首先担架床体300从初始平衡位置降至最低位，然后将第二床层302向外拉出，将伤员900放在第二床层302上，最后将第二床层302复位，再担架床体300移动到初始平衡位置。
在另一实施例中，如图14至图15所示，在上述实施例的基础上，本实施例提供了一种车辆800，包括车轮801、车辆箱体底板802、车辆减震系统803及自平衡担架床。车轮801设置在车辆箱体底板802的底部，自平衡担架床设置在车辆箱体底板802的上方。此车辆800为救护车辆，通过在车辆800上设置自平衡担架床，该自平衡担架床和车辆减震系统803共同构成了一种基于主被动减振的减振系统；车辆减震系统803作为被动减振系统,等效为一个减振弹簧，可以对高频低幅振动起到有效的减振作用，而串联的主动减振系统为主动控制的伸缩机构，通过主动控制能对低频高幅的振动起到有效减振；主动减震和被动减震相配合从而使担架床体保持平衡，其可以在地面凹凸不平的情况下保障伤员的安全；避免了伤员在运送过程中受到二次伤害，扩大了其在战场、救援、检测、勘探等环境中的应用范围。
本实施例中，当车辆800行驶在凹凸不平的路面时，车轮801会随着路面的凹凸不平产生相应的位移；通过车轮801和车辆减震系统803将地面凹凸不平引起的高频振动进行缓冲，对于低频振动会通过车体作用到担架床体300的底座100上；底座100受到振动后，安装在底座100上的传感器700会测量出底座100相对平衡状态时的姿态和加速度变化量；为了使担架床体300保持平衡，即担架床体300的姿态不随底座100姿态的变化而变化；PLC控制器通过自平衡算法计算出为了使担架床体300保持平衡而伺服电缸200需要的速度、位移、加速度等参数，伺服电缸200根据PLC控制器的指令而进行动作，从而实现担架床体300的平衡；伺服电缸200根据PLC控制器的指令而进行动作，是根据路面的凹凸不平情况而发生的，担架床体300相对底座100可以实现俯仰运动、横滚运动和上下运动，从而实现担架床体300的平衡。
在另一实施例中，本实施例提供了一种救援AGV小车，自平衡担架床安装在AGV小车上，AGV小车上设有车辆减震系统，该自平衡担架床和车辆减震系统共同构成了一种基于主被动减振的减振系统。通过AGV小车配合自平衡担架床，可以实现在复杂的救援环境下平稳的进行伤员的运送，确保伤员及时、安全的被运至安全位置，避免伤员在救援工作和运送过程中受到二次伤害；并且救援AGV小车体积小，能够方便进入标准电梯内，也可适用于医院中患者的自动运输，扩大了自平衡担架床的应用范围。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自平衡担架床，其特征在于，包括：
底座，用于安装在车辆上；
传感器，设置在所述底座上，用于检测所述底座的运动状态信息；
伸缩机构，设置在所述底座上，并与所述底座转动连接；
担架床体，设置在所述伸缩机构的上方，并与所述伸缩机构的伸缩端转动连接；
控制器，分别与所述传感器和所述伸缩机构连接，所述控制器根据所述运动状态信息控制所述伸缩机构调整所述担架床体与所述底座的角度信息，使所述担架床体保持平衡。
2.根据权利要求1所述的自平衡担架床，其特征在于，所述伸缩机构包括：
第一伸缩构件，所述第一伸缩构件通过虎克铰关节安装在所述底座上，所述第一伸缩构件的伸缩端通过球铰与所述担架床体连接；
第二伸缩构件，所述第二伸缩构件与所述第一伸缩构件间隔设置，所述第二伸缩构件通过转动副关节安装在所述底座上，所述第二伸缩构件的伸缩端通过球铰与所述担架床体连接。
3.根据权利要求2所述的自平衡担架床，其特征在于：
所述第一伸缩构件包括两个第一伺服电缸，两个所述第一伺服电缸沿所述底座的长度方向间隔设置，且两个所述第一伺服电缸呈角度设置；
所述第二伸缩构件包括两个第二伺服电缸，两个所述第二伺服电缸沿所述底座的长度方向间隔设置，且两个所述第二伺服电缸呈角度设置。
4.根据权利要求3所述的自平衡担架床，其特征在于：
两个所述第一伺服电缸所在的直线与两个所述第二伺服电缸所在的直线相平行，且两个所述第一伺服电缸与两个所述第二伺服电缸交错设置。
5.根据权利要求3或4所述的自平衡担架床，其特征在于：
所述虎克铰关节包括虎克铰安装座和虎克铰转轴，所述虎克铰转轴与所述虎克铰安装座转动连接；
所述虎克铰安装座上设置有若干个安装孔，用于通过螺栓与所述底座固定连接；
所述虎克铰转轴上设置有轴孔，所述伺服电缸通过所述轴孔与所述虎克铰转轴转动连接。
6.根据权利要求3或4所述的自平衡担架床，其特征在于：
所述转动副关节包括转动副安装座、转动副转轴和转动副输出轴，所述转动副安装座与所述底座连接，所述转动副转轴转动设置在所述转动副安装座上，所述转动副转轴与所述转动副输出轴连接，所述转动副输出轴与所述伺服电缸连接。
7.根据权利要求1所述的自平衡担架床，其特征在于：
所述担架床体包括第一床层、支架及第二床层，所述第一床层与所述伸缩机构的伸缩端转动连接，所述支架固定在所述第一床层上，所述第二床层设置在所述支架上，并与所述第一床层间隔设置。
8.根据权利要求7所述的自平衡担架床，其特征在于：
所述支架上设置有两个平行设置的滑轨，所述第二床层的两端分别设置有滑块，所述滑块与所述滑轨适配连接，使得所述第二床层能够沿所述滑轨的长度方向往复移动。
9.根据权利要求7或8所述的自平衡担架床，其特征在于：
所述伸缩机构在初始状态时，所述底座、所述第一床层、所述第二床层相互平行。
10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-9中任意一项所述的自平衡担架床。
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