[发明专利]一种床椅一体化机器人自动对接与控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及保健护理器械领域，具体地说，是一种同时具备翻身功能与床椅转换功能的一体化机器人。

背景技术

现有护理床多是在床体上设置可活动的床板，帮助患者坐起或改变卧姿，但功能较为简单。部分产品将护理床的功能与轮椅的功能相结合，提高了使用者的行动能力，但大多数产品智能化程度较低，使用也受到一定的限制。也有产品实现了简单的辅助翻身功能，以减少褥疮的发生并改善使用者在睡眠中的呼吸状况，并减轻护理人员的工作强度，但是由于结构限制，其翻身床板的活动范围很小，翻身轴线位于床面中央，翻身功能均不完善，无法真正改变患者的睡姿。并且目前尚无将上述两项功能相结合的产品出现。因此，长期卧床的老年人和残疾人需要一种能实现常规护理床功能，并结合床椅转换功能和翻身功能，同时具备较高的自动化水平和智能化水平的多自由度，模块化的机器人护理床系统。

现有的申请号为201110023285.7的专利“一种床椅一体化的多功能护理床”虽然可以同时满足床椅转换功能和翻身功能，但是这种多功能护理床，在床、椅间的转换时，容易是使用者产生身体的下滑，且舒适性较差，安全性不高，且结构及其复杂，制作成本很高，不易实现。

发明内容

针对上述不足之处，本发明提供的床椅一体化机器人，能够实现床椅间的变换和分离结合，并具备较为完善床、椅间转换功能，以及翻身功能，安全性与舒适性大大提升，且结构简单。

一种床椅一体化机器人自动对接与控制系统，其特征在于：包括可移动的床椅转换机构、固定在地面上的床体以及控制系统。

所述床椅转换机构包括整体框架、并联机构、联动机构与全向底盘；其中，整体框架为一模块化的床面结构，包括座椅框架、曲腿框架、背板框架、腿板框架和脚板框架；其中，整体框架上安装有由电动推杆A、电动推杆B、长连接杆A、长连接杆B、摆杆、滚轮组成的联动机构；通过联动机构控制座椅框架、曲腿框架、背板框架、腿板框架和脚板框架间的相对运动；座椅框架底部通过并联机构与全向底盘相连。

所述座椅框架为上下两层结构，座椅框架上层与座椅框架下层间通过连接杆相对固定；座椅框架上层后部侧边通过铰链分别与背板框架、曲腿框架铰接；其中，曲腿框架位于座椅框架上层后部侧边前方，且位于座椅框架上层的内部；背板框架位于座椅框架上层后部侧边后方；座椅框架上层前部侧边通过铰链与腿板框架连接，腿板框架前部侧边连接脚板框架。

上述背板框架与座椅框架间的相对运动通过电动推杆A控制，电动推杆A的机体端与座椅框架下层铰接，电动推杆A的推杆端与背板框架铰接。

所述曲腿框架搭接在与座椅框架上层固定连接的支撑板上；曲腿框架与支撑板搭接后，曲腿框架与座椅框架上层所在平面共面；曲腿框架前后侧边的中心处之间安装一纵梁；纵梁的正下方设置有摆杆，摆杆的一端与座椅框架下层铰接，另一端铰接有滚轮；摆杆中部与长连接杆A一端铰链连接，长连接杆A另一端通过背板框架横梁B与背板框架铰链连接；

腿板框架与座椅框架间的相对运动通过电动推杆B控制，电动推杆B的机体端与座椅框架下层铰链连接，电动推杆B的推杆端与腿板框架铰链连接。

所述脚板框架的后部侧边通过铰链与腿板框架的前部横梁铰链连接，脚板框架上竖直连接有脚板连杆；长连接杆B的一端与脚板连杆铰链连接，长连接杆B的另一端铰接在：座椅框架上层与座椅框架下层前部横梁间固连的座椅竖梁上。

所述并联机构由四个电动推杆C构成，四个电动推杆C的电机端均通过万向铰链与上层安装框架铰接，四个电动推杆C的推杆端分别通过万向铰链与座椅框架下层铰接，上层安装框架上的四个万向铰链间的连线与座椅框架下层上的四个万向铰链间的连线均成矩形。

所述的床体为筒状的矩形结构，在床体的侧面上设计有开口，床体顶面上设计有床面，床面上开有与开口连通的床椅转换机构设置口。

所述控制系统用来实现床椅转换机构的移动、各电动推杆的控制以及床椅转换机构1与床体间的自动对接控制，包括控制器、操纵杆、按键面板、激光雷达、碰撞传感器、电机驱动器、推杆驱动器与推杆驱动器，以及标记板A、标记板B、标记板C。

其中，操纵杆用来将床椅转换机构的x、y轴输入变量发送给控制器，控制器将操纵杆发送的x、y轴输入变量转换成四个驱动电机的速度v_r、v_l、v_f、v_b：