目前，全世界范圍內(nèi)60歲及以上的高齡人口已達到7億左右，人口老齡化已成為世界范圍的重大社會問題。在我國60歲及其以上老年人口已達1.78億，并以年均3.32％的速度持續(xù)增長。另外，我國尚有各類殘障人士約6千萬，約占總?cè)丝跀?shù)量的5％。人口的加速老齡化使醫(yī)療和社會保險系統(tǒng)面臨前所未有的壓力，高齡老人的自我照顧能力欠缺，主要由家庭護理，護理費用高，勞動強度大，護理條件急需改善。目前“空巢家庭”也已經(jīng)成為社會的發(fā)展趨勢，家庭式護理對老年人的照顧也日益減少，客觀條件上增加了老年人、殘疾人護理的難度。各類殘障人士以及長期臥床老人的大量存在，使得助老助殘問題正日益成為一個重大的社會問題。用何種社會保健方式來解決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照料與看護問題，是人口老齡化國家所面臨的共同問題。

　　 基于此，本文針對老年人，殘疾人、下肢喪失運動能力的人設(shè)計了一種能夠幫助他們最大程度進行自理的多功能輪椅床，該輪椅床是輪椅和床的組合體。該輪椅床既能作為護理床使用，輔助老年人、殘疾人等完成支背、曲腿、左右側(cè)翻的功能，床體中間部分又能夠轉(zhuǎn)換成輪椅駛離床體，輔助老年人、殘疾人完成日常的自由活動。此外，該輪椅還具備站立的功能，能夠在坐姿和站姿之間自由轉(zhuǎn)換，幫助下肢癱瘓的病人實現(xiàn)其站立行走的愿望。

　　 (1)在人體工效學(xué)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用模塊化思想完成了多功能輪椅床的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)國家標(biāo)準，設(shè)計輪椅床床體和各個床板的具體參數(shù)，確定輪椅在床內(nèi)的具體位置，并進行床下空間的分配。根據(jù)功能性要求和各功能機構(gòu)之間不形成相互干涉的要求，選擇了合適的機構(gòu)構(gòu)型。

　　 (2)對床體進行整體設(shè)計。設(shè)計了輪椅和床體對接部分的結(jié)構(gòu)，并設(shè)計計算了曲腿、站立、側(cè)翻、支背功能實現(xiàn)所需的參數(shù)和尺寸，由此確定電動推桿的行程，對電動推桿進行選型。展示了多功能輪椅床的整體結(jié)構(gòu)在三維視角下的模型圖。

　　 (3)建立了支背機構(gòu)和站立機構(gòu)的運動學(xué)模型，并對該機構(gòu)進行運動學(xué)分析。將模型導(dǎo)入運動學(xué)與動力學(xué)分析軟件ADAMS中進行功能性驗證分析，結(jié)果顯示該機構(gòu)能平穩(wěn)地完成預(yù)期的功能要求。

　　 (4)用ANSYS軟件對腳底支桿，連接件，床架等一些關(guān)鍵的受力部件進行應(yīng)力和應(yīng)變分析。結(jié)果表明，這些零部件都具有較高的強度和剛度，滿足功能和安全性的要求。

簡介： 本項目是一款以護理床為主體，兼具輪椅移動功能的自動化護理產(chǎn)品。其功能全，自動化程度高，適應(yīng)護理產(chǎn)品智能化的發(fā)展趨勢。

詳細介紹： 本作品是一款以護理床為主體，兼具輪椅移動功能的自動化護理產(chǎn)品。既能作為一種高智能小范圍的代步工具，又能滿足日常家庭和醫(yī)院多樣化的護理功能需求。它有護理床狀態(tài)和輪椅狀態(tài)兩種狀態(tài)。在護理床狀態(tài)下，它具有護理床的各種體位功能，包括自動抬背、翻身、變換腿部坐姿、腿部理療、智能座便等。在輪椅狀態(tài)下，他能在小范圍（如家內(nèi)、社區(qū)樓下）移動，并具備語音控制、自主移動等功能。 我們的作品能夠?qū)崿F(xiàn)床椅的自由切換，這樣可以讓長期臥床人員在享受戶外陽關(guān)空氣的同時免除在床椅間轉(zhuǎn)移的困擾。 本作品主要技術(shù)指標(biāo)如下： 

1）外形尺寸指標(biāo) 護理床狀態(tài) 長*寬*高=2000*900*630 輪椅狀態(tài) 長*寬*高=1385*900*1535 轉(zhuǎn)彎半徑=1200 

2）承載指標(biāo)：170kg 

3）體位調(diào)整類指標(biāo) 指標(biāo)項 具體數(shù)值 左翻身角度 0~45° 右翻身角度 0~45° 抬背角度 0~80° 大腿板翻轉(zhuǎn)角度 0~35° 小腿板翻轉(zhuǎn)角度 -61°~35° 腿部康復(fù)功能中 小腿板翻轉(zhuǎn)角度 -20°~35° 腳踏板升降行程 140mm 

4）穩(wěn)定性指標(biāo) 指標(biāo)項 具體數(shù)值 靜態(tài)穩(wěn)定性 縱向 20° 橫向 15°或側(cè)邊施 加2250N的載荷不失衡 動態(tài)穩(wěn)定上坡 8° 下坡 5° 

5）爬坡能力： 6° 

6）行駛速度： 6km/h 

7）噪音： <65dB 

8）傳動角γ γmin≧22° 

9）人機交互方式：手柄、鍵盤和語音。

科學(xué)性、先進性

①基于人機工程學(xué)，進行了多功能護理服務(wù)輪椅床總體方案設(shè)計。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準及調(diào)研結(jié)果，制定了輪椅床電動推桿的設(shè)計原則，功能要求及設(shè)計指標(biāo)；優(yōu)選了各功能模塊機構(gòu)構(gòu)型，確定了驅(qū)動形式及能源供給方式。 

②分別在Matlab 及ADAMS環(huán)境下完成了多功能護理服務(wù)輪椅床機器人機構(gòu)的運動學(xué)和動力學(xué)分析。證明了機構(gòu)的合理性并為詳細設(shè)計提供了指導(dǎo)性數(shù)據(jù)。

③完成了多功能護理服務(wù)輪椅床的整車詳細設(shè)計。從系統(tǒng)的角度出發(fā)綜合考慮了傳感方式、控制實現(xiàn)的難易程度，并注意到了降噪、密封等細節(jié)問題。 

④對關(guān)鍵部件進行了有限元分析，得到了應(yīng)力分布和變形結(jié)果，分析結(jié)果表明所設(shè)計的結(jié)構(gòu)具有較大的強度冗余和較高的剛度，完全能夠滿足使用要求。