多功能自助起居床方案設(shè)計(jì)

劉效臣 谷銘鑫 高志林 崔 博 肖 宇 魏 丹

(沈陽工學(xué)院，遼寧 撫順 113122)

1 研究背景

在這個(gè)現(xiàn)代科技發(fā)達(dá)的社會(huì)，年輕的人們都在奮斗。奮斗是為了更好地提高自己，但是，不能忘記家里的老人。他們辛苦地把我們養(yǎng)大成人，我們也需要去回報(bào)他們?？紤]到老人晚上睡覺的安全問題，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了多功能自助起居床。這樣既有一定的安全保障又有一定的實(shí)用性[1]。

多功能自助起居床的操作非常簡單便捷，實(shí)用功能多：自帶特殊的燈光和聲音效果可以隔絕外面的噪聲，床邊帶有電控調(diào)節(jié)按鈕，可以讓床上下調(diào)節(jié)，找到合適舒服的位置。側(cè)圍與床體的兩側(cè)分離組裝，可以左右擺動(dòng)，防止老人翻身不小心摔倒。

床，是休息的地方，更是每家每戶的必備家具。那么，如果從老人的起居入手，就能使老人的生活更加方便快捷，家人也更加放心。這樣更能體現(xiàn)出所制作出產(chǎn)品的實(shí)用性、可靠性，解決傳統(tǒng)床型的普遍性、單一性。

2 設(shè)備主要結(jié)構(gòu)及功能

結(jié)構(gòu)基本分為3個(gè)部分：床身組成、控制驅(qū)動(dòng)和機(jī)械系統(tǒng)。整體結(jié)構(gòu)如圖1。作為多功能自助起居床的主要組成部分，床身骨架均采用不銹鋼材制，具有材料堅(jiān)固且便于加工等諸多好處。機(jī)械系統(tǒng)為絲杠組、絲杠有2組，每組2個(gè)，其中兩大兩小分別帶動(dòng)不同部位運(yùn)行，絲杠采用45號(hào)鋼材質(zhì)，具有高精度、高速進(jìn)給、傳動(dòng)效率高的優(yōu)點(diǎn)。內(nèi)部還裝配了STM32F103ZET6、miniSTM32F103rct，能通過傳感器反饋信息，通過數(shù)據(jù)處理，自動(dòng)做出相應(yīng)反應(yīng)[2]。之所以選擇絲杠傳動(dòng)，是因?yàn)榻z杠更能夠適應(yīng)復(fù)雜傳動(dòng)，其傳動(dòng)效率高，且比較穩(wěn)定，自助起居床經(jīng)過長時(shí)間使用，在不同程度磨損情況下也能更長時(shí)間使用?？刂乞?qū)動(dòng)部分則分為2塊，即控制器與驅(qū)動(dòng)裝置，控制驅(qū)動(dòng)器采用(YF-18步進(jìn)電機(jī)控制器)高標(biāo)準(zhǔn)高性能，而且接收效率高，與控制器相輔相成。

圖1 多功能自助起居床整體結(jié)構(gòu)

多功能自助起居床主要功能分為起床和下降2個(gè)部分，起床部分具有智能識(shí)別系統(tǒng)，使用控制器發(fā)送指令，驅(qū)動(dòng)器執(zhí)行起床指令。并通過傳感器識(shí)別所處位置，進(jìn)行準(zhǔn)確定位運(yùn)行主床身至實(shí)現(xiàn)位置。

本設(shè)備屬于助老機(jī)械產(chǎn)品，工作時(shí)通過上半身兩側(cè)板傳感器進(jìn)行識(shí)別，判斷起居床兩側(cè)板是否正常工作，當(dāng)實(shí)現(xiàn)起床功能后電機(jī)停止運(yùn)行，在不發(fā)出下一步指令期間床身一直處于當(dāng)前位置車位置。而下降這一功能也是利用控制器發(fā)出指令，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲杠運(yùn)行，傳感器精準(zhǔn)識(shí)別，使床身回歸初始位置。當(dāng)途中發(fā)生突發(fā)事件時(shí)絲杠裝置將進(jìn)行鎖死不再運(yùn)行，且床身側(cè)邊有報(bào)警裝置，在突發(fā)事故排除之后絲杠裝置將解除鎖死，電機(jī)繼續(xù)帶動(dòng)運(yùn)行，直至實(shí)現(xiàn)動(dòng)作后停止，保證老人的安全和產(chǎn)品的實(shí)用性。

3 功能特點(diǎn)

(1)多功能自助起居床設(shè)計(jì)用于幫助高齡老人，可以幫助孤寡老人起床，穩(wěn)定傳動(dòng)且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

(2)采用高精度高強(qiáng)度設(shè)施以維持長期工作。

(3)正常承載80kg，最大載重150kg。

(4)實(shí)現(xiàn)自助起床這一功能，并輔以其他功能于內(nèi)，如：報(bào)警裝置等。

4 創(chuàng)新點(diǎn)

(1)自助起居床可以實(shí)現(xiàn)30°旋轉(zhuǎn)，保證實(shí)現(xiàn)預(yù)期工作目的。

(2)自助起居床采用標(biāo)準(zhǔn)床型尺寸，機(jī)械結(jié)構(gòu)等放置床身下方，節(jié)省空間提高利用率。

(3)自助起居床床身為三部6塊，實(shí)現(xiàn)自由角度切換。

(4)自助起居床采用絲杠傳動(dòng)，傳動(dòng)穩(wěn)定，精度高。

(5)自助起居床采用雙驅(qū)動(dòng)雙電機(jī)裝置，精準(zhǔn)分級(jí)，實(shí)現(xiàn)分布操作。

(6)整體采用穩(wěn)定堅(jiān)固材料，防撞防擠壓。

(7)造價(jià)親民，符合實(shí)際需求，適用多數(shù)高齡老人。