基于STC89C52單片機對可平移床架蓋板式老年轉(zhuǎn)移床結(jié)構(gòu)的設(shè)計

章張江 馬依煒 朱麗 李兵 魏玉蘭

摘 要：一種護理轉(zhuǎn)移床，基于STC89C52單片機研發(fā)。有藍牙模塊，語音播報床架位置;通過自動限位開關(guān)控制可平移式床架蓋板的極限位置與定位，自檢電路，故障則語音提示。并設(shè)置手動備用控制系統(tǒng)，遇到斷電情況時可利用床側(cè)手動控制系統(tǒng)控制床架蓋板的平移與復(fù)位，并擁有急停保護開關(guān)，并實現(xiàn)了床板平行轉(zhuǎn)移、床位轉(zhuǎn)移、斷路保護、手動控制等功能。

關(guān)鍵詞：藍牙模塊;急停限位;床位轉(zhuǎn)移;語音播報

1 緒論

針對常用的床在緊急轉(zhuǎn)移或更換床位時，易對臥床老年人的身體造成二次傷害。液壓系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)移升降板抬升的同時滾珠絲杠把床板橫向平移出，實現(xiàn)將臥床老人轉(zhuǎn)移的目的，完成自動化。在應(yīng)用于醫(yī)療護理領(lǐng)域時，床底下的轉(zhuǎn)移升降板可以供家屬護工休息，利于家屬或護工及時了解老年人的生理情況以便于提供更好的照顧服務(wù)[1]。其中，轉(zhuǎn)移升降板最大可以承受150KG。

2 結(jié)構(gòu)部分

圖1所示為裝置的整體三維圖。

圖2裝置的部裝圖是轉(zhuǎn)移升降平臺，動力系統(tǒng)是由25w減速電機提供機械系統(tǒng)工作動力，錐齒輪由25w減速電機帶動，滾珠絲杠開始工作，滾珠絲杠上有弧型螺旋槽，上有絲杠和螺母。

當兩者套裝時會形成螺旋形滾道，該滾道內(nèi)滾珠子沿道作周期性地螺旋進給運動，于是可平移床架蓋板被滾珠絲杠的滑塊推動，外部軸向力作用在可平移床架蓋板上，使可平移床架蓋板進行水平方向的運動。

傳動機構(gòu)包括滾珠絲杠，依托滾珠絲杠為支撐的鋼制光滑絲杠軸，沿著滾珠絲杠軸平行但不做主進給運動的光杠，一種以PE為主材料通過M5螺釘固定的進給滑塊，固定與二層床框下的固定支承座，一塊耐蝕且強韌含鉻量不低于12%的矩形碳鐵合金平板，長方形硬質(zhì)鍍鉻底座和方形較硬質(zhì)鍍鉻短底座。

固定進給滑塊與矩形碳鐵合金平板通過機械活扣相連接，該活扣上半部分以M5螺釘固定在可平移床架蓋板下端，活扣下半部分固定在可平移轉(zhuǎn)移升降平臺的第一層平臺上。

鋼制光滑絲杠軸與硬質(zhì)固定塊以連接塊和螺釘螺母相連接，短底座鋼制光滑絲杠軸兩端以M5螺釘配合固定，鍍鉻短底座上與固定支承塊在下方以螺釘螺母相連接。

平移傳動工位位于鋼制光滑絲杠軸的初始工位與終止工位之間，初始工位和終止工位設(shè)有檢測機械部件運動位置的一種機械定位約束機構(gòu)，包括定位開關(guān)、鋁箔、觸發(fā)彈簧、急停鎖閉裝置。

當矩形碳鐵合金平板觸碰到初始工位與終止工位的定位約束開關(guān)時，定位開關(guān)觸發(fā)到可延伸金屬傳感伸出的鋁箔片，觸發(fā)彈簧關(guān)閉電機，電機停止后平移傳動隨即停止。

液壓升降系統(tǒng)由液壓升降動力系統(tǒng)和轉(zhuǎn)移平臺組成，兩者通過緊定螺釘緊固，液壓升降動力系統(tǒng)通過液壓實現(xiàn)傳動升降和自鎖的功能。起落液壓控制升降平臺，調(diào)整平臺四方鋼桿伸出長度。

升降機構(gòu)包括一種以轉(zhuǎn)向軸承重的萬向可變方向輪，可沿固定方向移動輪，剪叉式升降方鋼支架，工字鋼框架，沿著剪叉式機構(gòu)做直線往復(fù)運動的液壓缸，鋼制液壓傳動桿，可拆卸人手握持鋼制扶桿以及踏板升壓機構(gòu)。轉(zhuǎn)移升降機構(gòu)通過人工控制，人可以手握持手扶桿，腳踩腳踏板進行升壓推動升降平臺的抬升，腳踏板通過壓強傳動桿對液壓裝置的液壓缸傳動壓力，液壓缸進油閉鎖并對液壓傳動桿產(chǎn)生推力，轉(zhuǎn)移升降臺的剪叉式機構(gòu)進給至上升工位，轉(zhuǎn)移升降平臺第一層平臺抬升，下方可進行多方向的轉(zhuǎn)移。

在轉(zhuǎn)移升降機構(gòu)轉(zhuǎn)移時可通過固定方向輪和移動方向輪進行轉(zhuǎn)向和移動。該升降機構(gòu)以機械方式鎖緊裝置。四方方向轉(zhuǎn)移輪支撐起轉(zhuǎn)移升降平臺整體，兩個前輪為萬向輪起到引導(dǎo)轉(zhuǎn)向的功能。

主控芯片為STC89C52，含隨機存取存儲器512KB。當控制器收到遙控端發(fā)來的制動信號時。床夾層中的電機便會停止運行。若此時出現(xiàn)情況緊急斷電，則床側(cè)面安裝的手輪功能可以在停電狀態(tài)時實現(xiàn)功能。當平移蓋板傾斜超過10°后，單片機令電容導(dǎo)通，引腳接收高電平，LEB1275有源蜂鳴器發(fā)出“噠嘀嘀”蜂鳴聲，同時觸發(fā)短訊息模塊，向存儲的聯(lián)系人發(fā)出危險警告，插卡智能攝錄一體機FY-813B開啟[3]并開始錄制。

3 控制系統(tǒng)

在床架可平移床架護理床[4]上的蓋板平移時，當床板走偏5cm時，可延伸金屬傳感器無法感應(yīng)同側(cè)的用金屬鋁壓延成薄片的金屬材料，單片機引腳不得電，輸出一和輸出二口無法收到信號，另一側(cè)的可延伸金屬傳感器一直感應(yīng)該側(cè)的金屬材料，輸出二口與輸出三口輸出。

4 報警語音系統(tǒng)

采用12mm LEB1275有源蜂鳴器模塊，當老人亦是其他使用者發(fā)生意外導(dǎo)致床板傾倒或是主動按下急停按鈕，電機立即停止，并開啟機械自鎖，有源蜂鳴器模塊開始報警，SIM800C模塊被觸發(fā)，同時主電路斷開，控制電路發(fā)送緊急短訊息及GPS位置給存儲的聯(lián)系人告知危險。

5 視頻傳輸

采用插卡智能攝錄一體機FY-813B，輸入：ac220/110v輸出：dc13.5v/1500mA（V），分辨率可選640*480（VGA）/320*240（QVGA）連接外部電源，電源開啟后，智能攝錄一體機FY-813B開啟低功耗待機模式，以節(jié)約TF卡空間。當床板與水平產(chǎn)生大于等于10°的傾角時，主控單片機令電容導(dǎo)通，無線802.11/a模塊打開，室內(nèi)可連接WiFi接通，智能攝錄機在蜂鳴器10S后，將會自動開啟錄制視頻功能，錄制視頻可持續(xù)兩小時。可手動對該錄制行為進行關(guān)閉。錄制完成的視頻將會存儲在TF卡，有視頻對前視頻進行覆蓋時，前視頻會上傳至云端。

6 結(jié)論

本系統(tǒng)基于STC89C52單片機研究可平移床架蓋板式老年轉(zhuǎn)移床結(jié)構(gòu)的設(shè)計，且整體性能穩(wěn)定。依靠物理傳感技術(shù)和蜂鳴報警功能，警示使用過程中出現(xiàn)的問題。我們的產(chǎn)品具有金屬傳感器探測功能、GPS定位、短訊息發(fā)送和視頻傳輸模塊。同時我們的系統(tǒng)做到了控制（單片機）系統(tǒng)與Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)連接，通過無線模塊直接反饋給單片機，進行了創(chuàng)新。為老人亦是其他使用者提供了便利。

參考文獻：

[1]劉浩宇，丁皓，施春迅，聶智超，劉雨佳.一種分離式可自主移動的多功能護理床設(shè)計[J].生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)進展，2019，40（04）：196-200.

[2]吳恩儀，陳凌君.基于STC89C52單片機的超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計[J].南方農(nóng)機，2020，51（06）：124.

[3]戴金祥，林濤，史新寶，黃時哲，林大略，董磊，陳耀文.基于移動端控制的多功能護理床系統(tǒng)設(shè)計[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2019，40（07）：15-18+38.

[4]張俊陽，施佳祥，賈森君，付宗國.多功能癱瘓病人護理裝置設(shè)計[J].中國設(shè)備工程，2019（05）：163-165.