多功能護(hù)理服務(wù)機(jī)器人的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、老齡化社會(huì)的提前到來和“空巢家庭”的日趨增多,使得越來越多的老年人“照顧缺位”。因此,用何種社會(huì)保健方式來完成因身體虛弱臥床不起和因疾患導(dǎo)致生活不能自理的老人家庭護(hù)理任務(wù),已經(jīng)成為亟待解決的一個(gè)社會(huì)問題。而正是這一問題引發(fā)了醫(yī)療護(hù)理機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱潮,涌現(xiàn)出了一批優(yōu)秀成果,但仍然不能滿足日常護(hù)理中的多樣化需求。
　　 針對(duì)這一形勢(shì),本文設(shè)計(jì)了多功能護(hù)理服務(wù)機(jī)器人。該機(jī)器人兼有智能輪椅和護(hù)理床的特點(diǎn),既能作為一種高智能的代步工具

2、,又能滿足家庭和醫(yī)院日常護(hù)理中的多樣化體位要求和智能座便要求,能消除病人在兩種設(shè)備間轉(zhuǎn)移時(shí)的不安全因素,在后續(xù)研究中,還將賦予它人機(jī)情感交互等更多高級(jí)智能,使高齡老人和癱瘓病人在無人照料的情況下自行解決有限范圍移動(dòng)和護(hù)理問題。
　　 首先,基于人機(jī)工程學(xué),進(jìn)行了機(jī)器人總體方案設(shè)計(jì)。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及調(diào)研結(jié)果,制定了機(jī)器人的設(shè)計(jì)原則,功能要求及設(shè)計(jì)指標(biāo)；完成了機(jī)器人本體總體方案設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)；確定驅(qū)動(dòng)形式及能源供給方式。<

3、br>　　 其次,完成了機(jī)器人機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。采用桿組分析法建立了機(jī)器人各模塊的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型,在Matlab環(huán)境下完成了理論計(jì)算。針對(duì)理論計(jì)算中一些必要假設(shè)可能帶來誤差的情況,采用虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)所有參數(shù)進(jìn)行了再次計(jì)算,完成了對(duì)理論計(jì)算結(jié)果的驗(yàn)證。結(jié)果表明,兩種方法的計(jì)算結(jié)果差值很小,理論計(jì)算結(jié)果非?？尚?。
　　 然后,采用自上而下的方法完成了機(jī)器人結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)并出了全套工程圖。主要包括總體框架、抬腿部件、抬背部

4、件、翻身部件、腳踏板升降部件和智能座便系統(tǒng)等六大功能模塊。其中,功能多樣的隨車智能座便系統(tǒng)在更大程度上體現(xiàn)了對(duì)老年人的關(guān)懷。
　　 最后,進(jìn)行了機(jī)器人整車穩(wěn)定性分析和關(guān)鍵部件有限元分析。穩(wěn)定性分析主要包括總體框架設(shè)計(jì)時(shí)的上下坡縱向靜態(tài)穩(wěn)定性初步分析和整車設(shè)計(jì)完之后的上下坡時(shí)的縱向靜態(tài)穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和處于斜坡時(shí)的橫向穩(wěn)定性校核。有限元分析得到了關(guān)鍵部件的應(yīng)力分布和變形結(jié)果,校核了機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度和剛性。兩種分析均表明機(jī)器人結(jié)構(gòu)有很高