多功能病床设计

多功能病床设计

摘要

随着我国社会人口结构老龄化趋势日趋明显，对医护护理行业有了更高的要求。医用病床的质量可靠性以及功能多样化，大大方便了护理人员的操作，提升了护理行业的整体服务水平，取得了较好的社会效益和经济效益。

本文针对危重病人、瘫痪病人及行动不便的病人设计了一款多功能病床，该病床具有帮助病人坐起、屈膝、排便、翻身等功能，解决了再护理行业中的诸多不便，促进了我国护理行业医疗器械的发展。

本文采用了自顶向下的设计方法，首先拟定了病床的整体设计方案，然手对病床的总体框架、抬腿部件、抬背部件、整床升降等部件进行了分别详细的设计。并采用先进的计算机辅助设计软件solidworks对多功能病床进行了建模和分析，绘制了主要零部件的CAD 工程图。采用机械力学理论详细分析了多功能病床的主要零部件，确保了机构运行的安全性和稳定性。最后，本文对多功能病床的控制系统进行了设计和分析。

关键词：多功能；病床；设计；目录

摘要

1

目录

2

1

多功能病床总体设计

3

1.1研究背景及意义

3

1.2拟定总体设计方案

4

2

病床的结构设计

7

2.1

侧翻机构的设计

7

2.2抬背机构的设计

8

2.3曲腿机构的设计

9

2.4电机的选择

11

3

病床结构的校核与分析 16

3.1床底架杆校核

16

3.2抬背杆校核

17

3.3病床的三维建模

19

4

病床控制系统设计

22

4.1控制系统原理及方案 22

4.2控制系统的硬件设计

24

4.3控制系统的软件设计

29

总结

34

参考文献

35

1

多功能病床总体设计

1.1研究背景及意义

多功能医用病床是针对生活不能自理的病人、危重病人和瘫痪病人的特殊需要而设计的，能随意调节床的背部和脚部的角度。即使不能自理者，护理人员也可通过床边的控制

器进行操作，减少照顾病、残患者的劳动强度。本文设计了一种用于医院重症病人用的多

功能床，解决病人身体和生理方面的需要（抬背、翻身等），也减轻护理人员的劳动强度。针对市场需求开发设计一种结构简单、工作可靠、使用方便的多功能病床并进行动态仿真，对于产品的产业化具有重要的意义。

随着社会经济的迅速发展，人民生活水平不断提高，人口寿命不断延长，思想的进步，城市人口正逐步进入老龄化,人口老龄化已成为世界范围内的社会问题。据统计，欧洲发

达国家和日本的老年人独居率已高达40%，如此之高的比例迫使社会采取措施解决老年人

的护理服务问题。如果完全依靠家庭人工照料，与西方国家子女与老年人分居、家庭规模

小型化的观念有抵触之处。我国60岁及其以上老年人口已达

1.32

亿,

占全国总人口的10%,

并以年均3.32%的速度持续增长。其中“空巢家庭”占所有老龄家庭总数的25.8%,在

一些大城市中该比例更大，解决因身体虚弱卧床不起或因疾患导致生活不能自理的老年人

的家庭照料与看护问题是人口老龄化国家所面临的共同问题[1]。为此,

国家也大力加强了对护理机器人的研发扶持力度。为偏瘫病人或长期使用病床的病人

提供一个集护理和排泄等各功能于一体的多功能病床，极大的提高了患者的康复护理水平,也为护理人员提供了极大的方便,所以操作简单,功能强大的护理产品越来越受到追捧。

病床在国内的设计研究尚处于初级阶段，产品的功能、结构、造型有待进一步的完善。国外病床的研究以德国、日本为代表，各种护理功能正在逐步完善，成熟。但因其价格昂

贵（一般售价在20

万人民币以上），很难为一般的消费者所接受。病床的基本分类情况如下[1]：从近

年来的发展来看，国内的发展迅速，各种结构、功能等等各异的病床层出不穷。发展方向

主要向机器人模块化的自动控制方向发展。

结构功能单一的病床已经逐渐隐退。如今病床床体本身的构件要实现多种功能,

包括平躺、仰起、曲腿、左侧翻、右侧翻、、洁便门开关装置及冲洗马桶和冲洗身体

的装置,

另外还有烘干和抽风的设备。各个部分可以独立的运行来完成相应的动作,

同时将单个功能组合起实现复杂的功能。譬如病人躺在床上排泄问题的解决,

改变靠背板的仰角或者左右的侧翻以取得舒适的姿态,

护理人员对洁便池的清洗等[2]。

本文主要研究目的是为了解决老年人，不能自理的病人、残疾人、瘫痪病人、产妇等

这一类人的痛苦。让他（她）在没有他人一直照顾时能够自理。

1.2拟定总体设计方案

按照床的整体分布，家用电动护理床可以分为总体框架、抬腿部件、抬背部件、整床

升降，部件智能座便系统五大功能模块。

通过分析现有的病床设计，我们很容易发现，为了实现床面某一个特定的体位姿态，

传统的设计方法就会设计一套特定的机构与之对应。当位姿数目越来越多时，所需机构数

目也随之增加，同时空间体积也随之膨胀。而床体的总体积是有一定限制的，即床体的长、宽、高尺寸必须按照有关病床标准规定限制在某一个空间范围之内，才能够既满足病人的

舒适感的要求又满足空间限制要求。多机构协调的技术是源于模仿人体的运动，人体的运

动具有极大的柔性。受此启发将病床的床面进一步加以细分，成为彼此之间相互独立的12个面板。如图2-1所示。图1-1中，床面板1、床面板2与床面板3对应于人体的背部，

床面板4、床面板5和床面板6对应于人体的臀部，人体的腿与脚分别对应于床面板7、

床面板8、床面板9和床面板10、床面板11、床面板12。通过各个床面板之间的协调运动，采用单动或联动方式来实现病床所需的各种体位位姿。