ImageVerifierCode 换一换
格式:PDF , 页数:9 ,大小:4.96MB ,
资源ID:568193      下载积分:10 金币
验证码下载
登录下载
邮箱/手机:
验证码: 获取验证码
温馨提示:
支付成功后,系统会自动生成账号(用户名为邮箱或者手机号,密码是验证码),方便下次登录下载和查询订单;
特别说明:
请自助下载,系统不会自动发送文件的哦; 如果您已付费,想二次下载,请登录后访问:我的下载记录
支付方式: 支付宝    微信支付   
验证码:   换一换

开通VIP
 

温馨提示:由于个人手机设置不同,如果发现不能下载,请复制以下地址【https://www.zixin.com.cn/docdown/568193.html】到电脑端继续下载(重复下载【60天内】不扣币)。

已注册用户请登录:
账号:
密码:
验证码:   换一换
  忘记密码?
三方登录: 微信登录   QQ登录  
声明  |  会员权益     获赠5币     写作写作

1、填表:    下载求助     留言反馈    退款申请
2、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
3、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,个别因单元格分列造成显示页码不一将协商解决,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
4、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
5、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
6、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
7、本文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。

注意事项

本文(辅助解便护理床的结构设计与分析.pdf)为本站上传会员【自信****多点】主动上传,咨信网仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知咨信网(发送邮件至1219186828@qq.com、拔打电话4008-655-100或【 微信客服】、【 QQ客服】),核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
温馨提示:如果因为网速或其他原因下载失败请重新下载,重复下载【60天内】不扣币。 服务填表

辅助解便护理床的结构设计与分析.pdf

1、Jul.20232023年JOURNALOFMACHINEDESIGN月No.Vol.40第4 0 卷第7 期机设计械辅助解便护理床的结构设计与分析潘国新1.2.3,王芳1.4.5,曹展宏4,何耀广4,马俪芳1.2,张宇4(1.国家康复辅具研究中心,北京100176;2.北京市老年功能障碍康复辅助技术重点实验室,北京100176;3.民政部神经功能信息与康复工程重点实验室,北京100176;4.天津科技大学机械工程学院,天津300222;5.天津市轻工与食品工程机械装备集成设计与在线监控重点实验室,天津300222)摘要:为满足长期卧床患者的日常照护需求,更好地解决床上大小便护理过程中的难题,

2、设计了一款用于辅助大小便护理的新型护理床。基于人机工程学原理,设计了护理床的整体结构和运动机构,在抬背和屈腿的坐姿变换机构基础上,增加分腿机构和臀板下降机构,并建立了三维模型。通过机构运动学模型研究抬背、屈腿和分腿机构的运动参数,并对各机构进行了运动仿真,得到机构运动位移、速度和加速度曲线。结果表明:各机构运动平稳,速度和加速度的变化比较平缓,保证了护理床坐姿变换过程中病人的舒适性和安全性。该护理床可实现不同分腿角度功能和臀板自动下降功能,使解便过程更加便捷,充分满足了长期卧床失能人群的辅助解便护理需求。关键词:护理床;机构设计;运动学模型仿真分析中图分类号:TH789文献标识码:A文章编号:

3、1 0 0 1-2 354(2 0 2 3)0 7-0 0 9 2-0 9Structural design and analysis of nursing bed for assisted defecationPAN Cuoxin-2-3,WANG Fang-,CAO Zhanhong,HE Yaoguang,MA Lifang.*-,ZHANG Yu*(1.National Research Center for Rehabilitation Technical Aids,Beijing 100176;2.Beijing Key Laboratory of Rehabilitation T

4、echnical Aids for Old-Age Disability,Beijing 100176;3.Key Laboratory of Neuro-functional Information and Rehabilitation Engineering,Ministry of Civil Affairs,Beijing 100176;4.College of Mechanical Engineering,Tianjin University of Science and Technology,Tianjin 300222;5.Key Laboratory of Integrated

5、Design and On-Line Monitoring of Light Industrial and Food Engineering Machineryand Equipment in Tianjin,Tianjin 300222)Abstract:In order to meet the daily care needs of long-term bedridden patients and better solve the problems of bed defeca-tion care,in this article a new nursing bed for assisted

6、defecation is developed.According to the principles of ergonomics,thenursing beds overall structure and motion mechanism are designed.On the basis of the sitting-position changing mechanism forback-lifting and leg-bending,the leg-splitting mechanism and the hip-plate descent mechanism are added,and

7、the 3D model wasset up.The kinematic model of the mechanism is used to explore the motion parameters of the mechanism with back-lifting,leg-bending and leg-splitting.The motion simulation is carried out on each mechanism,so as to obtain the curves of displacement,velocity and acceleration.The result

8、s show that each mechanism is moving steadily,with gentle changes in velocity and accelera-tion,which ensures the comfort and safety of patients during the change of sitting positions.The nursing bed ensures different leg-splitting angles and automatic hip-plate descent,making it more convenient for

9、 defecation.It fully meets the needs of long-termbedridden patients for assisted defecation.Key words:nursing bed;mechanism design;kinematics model;simulation and analysis*收稿日期:2 0 2 1-1 2-2 8;修订日期:2 0 2 3-0 1-1 2基金项目:国家自然科学基金项目(1 2 1 0 2 30 1)2023年7 月93潘国新,等助解便护理床的结构设计与分析人口老龄化增长迅速,由此带来的失能、失智老人长期护理问

10、题常年困扰着我国许多家庭,同时,由于自然灾害、交通事故及重大疾病等原因,也导致大量失能人群出现。如何满足失能群体的护理需求和提升护理水平成为呕待解决的问题 。失能老人等长期卧床患者的护理过程繁琐,对护理人员的耐心和体力要求高,老人在接受护理时的生理和心理容易造成二次伤害,其中,卧床期间的大小便护理成为长期以来护理工作难度大的痛点问题 2】。因此,设计出带有辅助解便护理功能的护理床,以辅助卧床失能患者便捷且舒适地完成大小便是国内外护理床设备研发的重点方向美国、瑞典等国家对辅助解便的护理床研发起步较早。美国DeviceLink公司研发出具有床-椅模式互换功能的护理床,能够实现患者坐姿和卧姿的转换。

11、瑞典ArjoHuntleigh公司设计的产品除了实现护理床的基本功能外,还带有清理和除菌功能3-4Basmajian等 5 在护理床上应用了一种滚动和重新定位卧床病人的设计,可以防止褥疮和肺炎的发生。Jaichandar等 6 设计了一种智能排汗系统用于护理床,通过检测并调节病人和护理床之间的温度,能起到预防压疮的效果。我国在护理床研发上有不少企业和高校投入了大量精力,在基础理论和产品研发上均取得了一定成果。张建国等 7 设计了一种能够实现抬背、抬大腿、曲小腿和调整坐姿等功能的多功能护理床,并对其进行了运动仿真分析;付西敏等 8 研究设计了一种支背、左右侧翻身、曲抬腿、臀、自动扶手等多功能于一

12、体的全自动多功能护理轮椅床;赵海鸣等 9 设计了一种多功能护理床,研究抬背、翻身和曲腿功能的翻折机构,建立了机构的运动学模型,对其运动状态进行了分析。现有的护理床设计中,在辅助患者抬背、屈腿等功能方面已较为完善,但大部分设计中未考虑到失能患者大小便的问题,或是相关的结构设计相对简单,需要护理人员手动打开解便装置,而且无法辅助患者排便时双腿分开,经常会造成坐垫部位和人体的污染,增加了护理人员的工作量 1 0 在护理床中增加了分腿功能和自动臀板下降功能,以方便失能人员进行解便,是一个重要的研究方向此研究设计了一款用于辅助大小便护理的新型护理床,在结合常见护理床功能的前提下,增加了新型的分腿机构和臀

13、板下降机构。分腿机构可以辅助失能人员分开双腿以进行解便,且能根据实际身体状况选择不同的分腿角度,臀板自动下降机构也更加方便快捷通过机构运动学模型研究抬背、屈腿和分腿翻转机构的运动参数,并对各机构进行运动仿真分析。该设计充分满足了卧床失能人群的大小便护理需求,使用安全、便捷和舒适,可显著降低护理人员的工作强度。一整体结构设计1.1护理床功能设计护理床的总体结构主要由主床体和各运动机构组成,运动机构包括背机构、屈腿机构、臀板下降机构、新型分腿机构及护栏。通过各运动机构的工作来辅助病患实现躺卧姿势变换、分腿和臀板自动下降等功能。在确定护理床的整体尺寸时,结合人机工程学理论-1 ,综合考虑辅助解便护理

14、床的使用环境、功能特点,最终确定护理床的整体尺寸,并建立三维模型,如图1 所示。背板护栏大腿板臀板床架小腿板脚板分腿板图1辅助解便护理床整体结构在此设计中,大腿板固定于主床体上,前端与背板相铰接,后端与小腿板相铰接;脚板使用平行四边形机构铰接在小腿板后端,可随小腿板翻转上下平动;分腿板对称铰接于小腿板两侧,可向两侧翻转;臀板置于大腿板中央,可沿L形轨道移动到床面下1.2床面布局护理床的各部分尺寸参考国标中国成年人人体尺寸和护理的实际需求来设计 1 4-1 6 考虑通用性,根据人体工程学理论,以我国男性9 5百分位身体尺寸为基准,确定护理床各部分的长度尺寸,以确保护理床能满足使用要求,如图2 和

15、表1 所示94机第4 0 卷第7 期计设械乖坐深臀膝距坐姿下肢长图2我国成年男性坐姿基本尺寸表1我国成年男性坐姿尺寸表(1 8 6 0 岁)百分位数测量项目151050909599坐高836858870908947958979坐姿颈椎点高599615624657691701719坐姿眼高729749761798836847868坐姿肩高539557566598631641659坐姿肘高214228235263291298321坐姿大腿厚103112116130146151160坐姿膝高441456464493523532549小腿加足高372383389413439448463坐深407421

16、429457486494510臀膝距499515524554585595613坐姿下肢长8929219379921.04610631 096综合考虑卧床失能人群的抬背、屈腿和解便等活动功能需求对床面板进行设计,得到如图3所示的床面板布局方案。床面板包括背部板、大腿板、臀板、小腿板、分腿板和脚板。背部板承担护理床抬背运动功能,调整使用者上身姿态;大腿板承担坐姿承重功能;臀板为解便模块的出口;小腿板与脚板承担使用者的坐姿转换及支撑功能;分腿板可以帮助使用者进行双腿分合运动,以及在大小便时调整坐便姿态以顺利进行大小便。名各床面板尺寸如表2 所示三724658516721背部板;2 背部侧板3臀板;4

17、 大腿板;5一级分腿板;6二级分腿板;7 小腿板;8 脚板图3床面板布局方案表2床面板尺寸mm长宽背部板960460背部侧板960180大腿板400900臀板300240小腿板300200一级分腿板300110二级分腿板300100脚板2208402运动机构设计2.1抬背机构设计抬背机构主要由电推杆、转轴连杆、连杆及背板组成,电动推杆的一端与主床体相铰接,另一端与转轴连杆的短端铰接,转轴连杆的主体两端均铰接于主床体上,机构的其余各部分之间通过铰链连接,如图4所示。侧板背板连杆转轴连杆电推杆图4抬背机构模型示意图该机构的设计目的是让背板可以实现平躺和抬背两种状态的相互转换。通过驱动电动推杆的伸缩

18、来控制转轴连杆的转动,从而带动连杆的转动,最终通过连杆与背板之间的铰链来实现背板翻转。背板与水平面之间的相对角位移范围设定为0 7 0。背板翻转的同时,连杆外侧的支杆球端顶起侧板向上翻转,两侧侧板翻转可使失能人员置于护理床中央,与便口对齐以进行解便该机构的机构简图如图5所示,此机构共有5个952023年7 月潘国新,等:辅助解便护理床的结构设计与分析构件(图中编号为1 5)、6 个转动副(A,C,D,E,F,G),1 个移动副B,构成运动链。电推杆为原动件,验证此平面机构的自由度为:F=3n-2p-Ph=3 5-2 7-0=1(1)式中:n一构件数;Pi一机构中的低副;Ph机构中的高副。由式(

19、1)可知,该机构自由度为1,故具有确定的运动条件。F54GE3BA图5抬背机构简图2.2屈腿机构设计屈腿机构的构成部件如图6 所示,其中,转轴连杆的转轴两端与主床体铰接,侧面为L形连杆,短连杆与长连杆的一端铰接,两长杆则与脚板铰接。电推杆的一端铰接于床架上,另一端与短连杆和长连杆铰接,构成复合铰链;短连杆的另一端则铰接于主床体上小腿板长连杆短连杆电推杆大腿板脚板转轴连杆图6屈腿机构示意图在该功能机构中,主床体与短连杆、长连杆和转轴连杆的短杆构成第1 个平行四边形机构,主床体和转轴连杆的长杆、脚板和小腿板构成第2 个平行四边形机构。电推杆驱动两个机构联动,实现了在保证脚板能够上下平动的同时完成屈

20、腿功能。小腿板与水平面之间的相对角位移设定为0 50 该机构的机构简图如图7 所示。屈腿机构共有7个构件(图7 中编号1 7)、9 个转动副(A,C,D2,EF,G,H,I)和1 个移动副B,由1 个电推杆作原动件。该机构的自由度为:F=3n-2p-P:=3 7-2 10-0=1(2)由式(2)可知,该机构自由度为1,故具有确定的运动条件。H65ABE4图7屈腿机构简图2.3分腿机构设计分腿机构的设计如图8 所示。机构选用电动推杆为动力源,通过连杆带动一级腿板翻转;如需继续增大分腿角度,电推杆2 带动二级连杆6,使得滑块在滑槽内向上移动,同时,由于一级腿板和二级腿板铰接处有限位块,从而二级腿板

21、可向上翻转。该机构可根据实际需求调节分腿角度,使得整个解便护理过程更加符合病人的生理需求7485261电推杆1;2 电推杆2;3一级分腿板;4 一级连杆;5二级分腿板;6 二级连杆;7 弹性织网;8 小腿板图8二级分腿机构示意图该机构工作时共有3个工况,每个工况对应的状态和示意图如表3所示表3二级分腿机构工况分析工况状态示意图工况1 初始状态,3组腿板均处于同一平面电推杆1 伸出,带动一级杆组向上推,使一级分腿板3与最外侧腿板形成一T.况2 个角度,该角度设定为0 6 0,两级分腿板铰接处设有一限位卡槽,使得两级腿板之间的角度最大为6 0 电推杆2 收缩,驱动二级杆组在固定导轨上向相对方向移动

22、:两级分腿板之间由于T.况3限位卡槽而保持相对角位移不变,因此,二级杆组带动两级分腿板旋转,二级分腿板与最外侧腿板的角度为0 5596机计设械第4 0 卷第7 期该机构的机构简图如图9 所示。一级分腿机构共有3个构件(图9 a中编号1 3)、3个转动副(B,C,D)和1 个移动副A,构成运动链。该机构的自由度为:F=3n-2pl-Ph=33-2 4-0=1(3)二级分腿机构共7 个构件(图9 b中编号1 7)、7个转动副(A,C2,D2,E,F)和3个移动副(B,C,D),构成运动链。该机构的自由度为:F=3n-2pi-Ph=37-210-0=1(4)由式(3)和式(4)可知,机构有1 个自由

23、度,因此机构具有确定的运动条件。E37C62FB一21AABC(a)一级分腿机构(b)二级分腿机构图9分腿机构简图2.4臀板下降机构设计如图1 0 所示,臀板下降机构由电推杆、大腿板、臀板、长杆和导轨组成。在该机构中,电推杆的一端铰接于主床体上,另一端则与臀板铰接;两侧导轨对称固定在主床体上;臀板上固定有一对称双头长杆,杆的两端均有一滑块,滑块在导轨上运动,为该机构提供工作轨迹。该机构的设计目的在于让臀板可以自动下降并向后移动以打开大腿板上的排便口,使得患者能在护理床上进行解便大腿板臀板长杆电推杆导轨图1 0臀板下降机构示意图该机构的机构简图,如图1 1 所示,此机构共有3个构件(图1 1 中

24、编号1,2,4)、2 个转动副(A,C)和2个移动副(B,D),构成运动链。验证该机构的自由度为:F=3n-2p-Ph=3 3-2 4-0=1(5)由式(5)可得,该机构的自由度为1,故该机构具有确定的运动条件4C2BDA3图1 1臀板下降机构简图3机构的运动学模型3.1抬背机构的运动学模型护理床的抬背机构在运动过程中,背板旋转与人体有直接接触,会影响病人的使用体验,需要分析机构的运动学参数。抬背机构的运动简图如图1 2 所示,在运动学模型中主要的研究参数是背板的角位移。、角速度。和角加速度。1 XE6H7422AB3图1 2抬背机构运动学模型设L,=OA,L,=OB,L,=AB,则AOB的封

25、闭矢量方程为:L,=L,+L,写成复数形式为:i02LzeL,eL3e(6)运用欧拉公式ei=cos+isin,将式(6)的实部和虚部分离,可解得:LS+L-L0,=0,-arccos2L,L2L+Li-L0,=0,-arccos2L,L,将式(6)对时间t求导,可得:iL,W2ei02=iL,w,e0l+iL,W;e(7)运用欧拉公式将式(7)的实部和虚部分离,可解得L,w,sin(0,-0,)L,sin(0,-0,)97潘国新,今助解便护理床的结构设计与分析2023年7 月L,w,sin(,-0,)W3L,sin(0,-0,)将式(7)对时间t求导,得:i0i0L,(,eioi0(8)e用

26、欧拉公式分离实部和虚部,由图1 2 可知,电推杆的角加速度,=0,可解得构件2 的角加速度为:Lwsin(0,-0,)+L,w+L,2sin(0,-02)2-L,sin(0,-,)OB与OC为同一构件,由几何关系可得:,=6,-,02=(4,2=40设L4=OC,L,=CD,L。=FE,L,=O F,对于四边形OCDE封闭矢量方程为L4+L,=L。+L,写成复数形式为(式中L,代表机架):104106L4e5eLoe+L(9)用欧拉公式展开,分离实部和虚部,解得:A VA?+B?-C?,=2arctanB-CMVM+N?-P?。=2 a r c t a nN-P式中:A=2L,L,sin04;

27、B=2Ls(L4cos04-L,);C=L+L,+L,-L-2LL,cos4;M=-2L,Lsin04;N=2L(L,-L4cOs04);P=L+L+L,-L,-2LL,cos04将式(9)对时间t求导,可得:+iL,w;e105iL4e=iL,e(10)用欧拉公式分离实部和虚部,可解得:L4Wsin(0,-4)W6Lgsin(0,-0,)L,W,sin(04-0,)L,sin(0,-0,)将式(1 0)对时间t求导,可得:ie4L(4ee1010i01011用欧拉公式分离实部和虚部,解得:Lyysin(04-0,)+Lywcos(04-0,)6L,sin(0。-0,)Lsw,-Lg0icos

28、(0-0,)Lesin(0。-,)式中:4=2,已由前文推导解得。3.2屈腿机构的运动学模型屈腿机构的机构简图如图1 3所示,在此运动学模型中主要的研究参数是小腿板的角位移3、角速度w,和角加速度3。AY262BX3TTTTITT图1 3屈腿机构运动学模型设L,=OA,L,=BA,L,=O B,A O B的封闭矢量方程为:L,=L,+L 3,写成复数形式为:i02103L2ee十3e同理可解得:L+Li-L0,=0,-arccos2L,L,L,0,sin(0,-0,)W3L,sin(0,-0,)L,0icos(0,-0,)+L2w2+L,0jcos(0,-0,)3-L,sin(0,-6,)3.

29、3分腿机构的运动学模型分腿机构的一级和二级原理相同,机构简图如图14所示,在该运动学模型中,主要的研究参数为角位移、角速度,和角加速度1YA2XTTTTT3B图1 4分腿机构运动学模型设L,=OA,L,=A B,L,=O B,A A O B的封闭矢量方程为:L,=L,+L 2,写成复数形式为:同理可解得:L-LF-L,=,-arccos2L,L2L0,sin(02-9,)L,sin(0,-0,)Lwicos(0,-0,)+L,icos(0,-0,)L,sin(0,-0,)98机计设械第4 0 卷第7 期L;w3+L,sin(0,-0,)L,sin(0,-6,)4机构运动仿真4.1抬背机构运动仿

30、真分析抬背机构的原动件是电动推杆,以此来带动背板的起落,达到抬起背部的目的。通过ADAMS软件对电推杆施加动力,以模型最下端杆件的移动为驱动件带动上部分杆件运动 1 8-1 9 通过运动仿真得到背板的角位移、角速度和角加速度曲线,如图1 5所示。75.060.045.030.015.00.00.05.010.015.0时间/s(a)角位移曲线10.09.5s/(。)/率9.08.58.07.57.06.56.035005.010.015.0时间/s(b)角速度曲线2.01.02s/(。)/率(甲0.0-1.0-2.0-3.0-4.0-5.0-6.0-7.0-8.0.05.010.015.0时间

31、/s(c)角加速度曲线图1 5抬背机构运动仿真由图1 5可知,抬背机构电推杆匀速伸缩时,背板翻转速度先降低后提高。初始速度最高,达到9.5()/s,在7 s左右最高,为5.5()/s。角加速度变化趋势平滑,故背部运动速度变化稳定,机构运动过程中无冲击,符合设计要求,4.2屈腿机构运动仿真分析屈腿机构在电动推杆作用下,通过两个平行四边形机构,带动小腿板的翻转。通过ADAMS软件对电推杆施加动力,对机构进行运动仿真,分析其角位移、角速度和角加速度的变化情况,如图1 6 所示,60.050.030.010.00.00.01.02.03.04.05.06.0时间/s(a)角位移曲线14.013.0s/

32、。)/率12.011.010.09.08.01.02.03.04.05.06.0时间/s(b)角速度曲线7.06.02s/(。)/率(5.04.03.02.01.00.00.01.02.03.04.05.06.0时间/S(c)角加速度曲线图1 6屈腿机构运动仿真由图1 6 可知,屈腿机构运动过程中,小腿板翻转速度缓慢提高。初始速度最低,达到7.2()/s,最高达到1 3.5()/s。角加速度缓慢增大,变化趋势平滑,故机构运动较平稳4.3分腿机构运动仿真分析分腿机构主要工作原理是在电动推杆的带动下带动分腿板旋转,以达到分开两侧腿的目的。分腿机构分为两级,原动件分别为两个电推杆。通过ADAMS软件

33、对电推杆施加动力,分别对两级机构进行运动仿真,分析其角位移、角速度和角加速度的变化情况,如图1 7 所示。70.060.050.040.030.020.010.00.00.01.02.03.04.05.06.07.0时间/s(a)一级分腿机构的角位移曲线99潘国新,等助解便护理床的结构设计与分析2023年7 月12.512.011.55/(。)/率期11.010.510.09.59.08.58.01.02.03.04.05.06.07.0时间/s(b)一级分腿机构的角速度曲线0.50.0s/(0)/率i-0.5-1.0-1.5-3.511.02.03.04.05.06.07.0时间/s(c)一

34、级分腿机构的角加速度曲线-60.0-70.0()/80.0-90.0-100.0-110.0-120.08.05.010.015.0时间/s(d)二级分腿机构的角位移曲线25.020.015.010.05.00.6.5.010.015.0时间/s(e)二级分腿机构的角速度曲线0.0-10.0s/。)/甲-20.0-30.0-40.0-50.00.05.010.015.0时间/s()二级分腿机构的角加速度曲线图1 7分腿机构运动仿真由图1 7 可知,分腿机构电推杆匀速伸缩时,一级和二级分腿机构的分腿板翻转速度都逐渐减小。一级分腿机构初始速度为1 2.1()/s,最低为7.8()/s。二级分腿机构

35、初始速度为2 3()/s,最低为2()/s。一级分腿板翻转角加速度变化趋势平滑,机构运动过程中无冲击,但二级分腿板角加速度幅值较大,需对结构尺寸进一步优化,来满足稳定性。4.4臀板下降机构运动仿真分析臀板下降机构就是在电动推杆作用下直接带动臀板移动,臀板移出排便口后患者即可进行解便。以电推杆为原动件,带动臀板沿L形轨道运动,其过程包含臀板向下移与向后侧移。分别对下移和侧移进行运动仿真,分析其位移、速度和加速度变化情况,如图1 8 所示。0.0-10.020.0-30.0-40.0-50.0-60.0L0.00.51.01.52.02.53.0时间/s(a)臀板下降机构下移的角位移曲线-17.0

36、-17.55/(。/里-18.0-18.5-19.0-19.5-20.0-20.50.00.51.01.52.02.53.0时间/s(b)臀板下降机构下移的角速度曲线-0.6-0.7s/(。)/率-0.8-0.9-1.0-1.1-1.20.00.51.01.52.02.53.0时间/s(c)臀板下降机构下移的角加速度曲线300.0250.0200.0150.0100.050.00.00.00.51.01.52.02.53.0时间/s(d)臀板下降机构侧移的角位移曲线60.0s/(。/率单55.050.045.040.00.01.02.03.04.05.06.0时间/s(e)臀板下降机构侧移的角

37、速度曲线100第4 0 卷第7 期计机设械15.0s/()/率期10.05.00.91.02.03.04.05.06.0时间/s()臀板下降机构侧移的角加速度曲线图1 8臀板下降机构运动仿真臀板下降机构向下移与向后侧移过程均为直线运动,由图1 8 可知,两方向位移变化都趋于直线,速度变化范围较小,加速度曲线变化趋势光滑,表明臀板下移和侧移过程中机构运动相对平稳,满足机构运动稳定性要求。5结语文中设计了一款用于辅助大小便护理的新型护理床,在抬背和屈腿的坐姿变换功能的基础上,增加了分腿功能和臀板下降功能。针对抬背、屈腿和分腿翻转机构构建其运动学模型,研究机构的运动参数,并对各运动机构进行运动仿真分

38、析。该护理床的调节机构运动平稳,满足了失能人群的大小便护理需要,便捷且舒适,符合设计要求。下一步将进行机构的运动优化,并对护理床关键部件进行有限元分析,确定所设计的结构拥有足够的强度和刚度,使得护理床的安全性能得到保障。参考文献1谷应雯,尚越.中国失能老人照护模式选择及其影响因素分析一基于非正式照护与正式照护的关系 J.卫生经济研究,2 0 2 1,38(1):54-57.2刘均.中国老年残疾人辅助器具需求分析 J.纳税,2 0 1 7(10):135-136.3刘杰,朱凌云,苟向锋.多功能护理床发展现状与趋势J.医疗卫生装备,2 0 1 9,4 0(7):9 4-9 8.4刘杰.基于人体运动

39、需求的多功能护理床设计 D.天津:天津工业大学,2 0 2 0.5Basmajian A,Blanco E E,Asada H H.The marionette bed:automated rolling and repositioning of bedridden patientsC/2002 IEEE International Conference on Robotics andAutomation,IEEE,2002:1422-1427.6Jaichandar K S,Kumar S,Kweetiang C,et al.An intelli-gent FPGA based anti-s

40、weating system for bed sore preven-tion in a clinical environment J.Applied Bionics and Bio-mechanics,2014,8(3/4):361-365.7张建国,谭云丽,薛强.基于人机工程的多功能护理床设计 J.制造业自动化,2 0 1 0,32(6):8 8-9 0.8付西敏,胡国清,陈莹莹.多功能护理轮椅床结构设计及机构运动分析 J.机械设计与制造工程,2 0 1 8,4 7(1):6 1-6 5.9赵海鸣,舒辉波,万奇龙,等.多功能护理床翻折机构设计与运动优化J】.制造业自动化,2 0 2 1,4

41、 3(3):4 4-4 9.1 0 王海瑞.适用于中风患者的康复护理床设计研究 D.南京:东南大学,2 0 1 9.11】丁玉兰.人机工程学M.北京:北京理工大学出版社,2017.12李洁,许晓云,赵玉倩.针对个体差异性的护理床人机工程设计研究 J.机械设计,2 0 1 5,32(1 0):1 2 2-1 2 5.1 3闫书豪.半失能老人智能辅助护理装置智能两便系统的研究 D.长春:长春理工大学,2 0 2 1.14 YY 00031990 病床 S.15G B/T 1 2 9 9 6 2 0 1 2 电动轮椅车 S.1 6 G B/T 1 0 0 0 0 1 9 8 8 中国成年人人体尺寸S

42、.【1 7 】刘倩倩.多功能护理床的结构设计与力学分析 D.北京:中国地质大学,2 0 1 1.1 8 赵礼刚,阮涛,丁军政,等.基于ADAMS的多功能护理床支背机构优化设计 J.江苏科技大学学报:自然科学版,2019,33(1):45-50.【1 9 牛山,王继荣,苏明顺,等.电动型多功能护理床PLC的控制系统设计J.青岛大学学报:工程技术版,2 0 1 7,32(1):37-41.作者简介:潘国新(1 9 7 7 一),男,高级工程师,硕士,研究方向:康复工程、机械设计。E-mail:p a n g u o x i n n r c r t a.c n王芳(通信作者)(1 9 8 2 一),女,副教授,博士,研究方向:机械设计、生物力学。E-mail:f w a n g t u s t.e d u.c n

移动网页_全站_页脚广告1

关于我们      便捷服务       自信AI       AI导航        获赠5币

©2010-2024 宁波自信网络信息技术有限公司  版权所有

客服电话:4008-655-100  投诉/维权电话:4009-655-100

gongan.png浙公网安备33021202000488号   

icp.png浙ICP备2021020529号-1  |  浙B2-20240490  

关注我们 :gzh.png    weibo.png    LOFTER.png 

客服