CN114305913A - 一种带站立功能的全自动床椅机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明属于医疗护理保健器械技术领域，特别涉及一种带站立功能的全自动床椅机器人。全自动床椅机器人包括床体部分和轮椅部分；其中轮椅部分具有床形态和轮椅形态；当轮椅部分处于床形态时可与床体部分自动对接或分离；当轮椅部分与床体部分分离后可切换为轮椅形态，在轮椅形态时能实现行驶、停驻和姿态变换。本发明能够实现护理床‑电动轮椅的全自动对接和分离，并同时拥有两种护理设备的功能之外，相比现有的全自动床椅机器人，本发明中的机器人在分离为轮椅形态时，可以帮助使用者站起并保持站立姿势，为使用者提供更大的接触范围，同时也可以帮助患者通过练习站立锻炼下肢力量。
Description
技术领域
本发明属于医疗护理保健器械技术领域，特别涉及一种带站立功能的全自动床椅机器人。
背景技术
对于由灾难、事故或先天疾病造成的残障人士、身体衰弱导致丧失行动能力的老年人，长期卧床不但会产生褥疮等身体疾病，也不利于心理健康。因此能够自由甚至自主的行动是这类患者的迫切需求。轮椅是辅助照护下肢功能丧失患者的重要辅助器械，但是将患者从床上转移到轮椅、推动轮椅等护理工作仍会给陪护人员带来负担。
现有的电动轮椅能够实现患者在轮椅上的自主移动，但是从床到轮椅的转移仍旧需要护理人员帮助。现有的移位机等辅助移位器械或工具，虽然在一定程度上能够辅助患者移位、减轻护理人员负担，但是使用频率不高。因此将二者结合的床椅机器人完美的解决了该问题，但是使用者在使用轮椅形态时受限于保持坐姿，双手的接触范围较小。因此需要一种能够协助使用者站起来的床椅机器人，为使用者提供更大的接触范围，同时也可以帮助患者通过练习站立锻炼下肢力量。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种带站立功能的全自动床椅机器人，能够实现护理床-电动轮椅的全自动对接和分离，并同时拥有两种护理设备的功能之外，相比现有的全自动床椅机器人，本发明中的机器人在分离为轮椅形态时，可以帮助使用者站起并保持站立姿势，为使用者提供更大的接触范围，同时也可以帮助患者通过练习站立锻炼下肢力量。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种带站立功能的全自动床椅机器人，包括床体部分和轮椅部分；其中轮椅部分具有床形态和轮椅形态；当轮椅部分处于床形态时可与床体部分自动对接或分离；当轮椅部分与床体部分分离后可切换为轮椅形态，在轮椅形态时能实现行驶、停驻和姿态变换。
所述轮椅部分包括移动底盘、底座框架、轮椅背部床板、轮椅座板、腿部床板、抬背驱动机构、腿部驱动机构及站立驱动机构，其中底座框架设置于移动底盘上，轮椅背部床板、轮椅座板和腿部床板依次铰接，轮椅座板放置于底座框架上，且与底座框架铰接；
抬背驱动机构铰接在轮椅座板上，且输出端与背部框架铰接；腿部驱动机构铰接在底座框架上，且输出端与腿部床板铰接；站立驱动机构铰接在底座框架上，且输出端与轮椅座板铰接。
所述轮椅座板包括站立框架及放置于站立框架上的轮椅臀部床板及轮椅抬腿床板，其中站立框架的下端与所述底座框架铰接，上端与所述轮椅背部床板铰接；轮椅臀部床板固定在站立框架靠近所述轮椅背部床板的一侧，轮椅抬腿床板与轮椅臀部床板铰接；所述站立驱动机构的输出端与站立框架铰接。
所述腿部床板包括相互铰接的小腿床板和脚踏床板，小腿床板与所述站立框架铰接；
所述脚踏床板的上方可拆卸地设有腿部支撑，所述脚踏床板的底部设有行走轮。
所述轮椅背部床板的两侧铰接有扶手，扶手上设有控制盒，所述抬背驱动机构、腿部驱动机构及站立驱动机构均与控制盒电连接；
所述底座框架上设有轮椅部分控制器，控制盒与轮椅部分控制器电连接。
所述轮椅背部床板包括背部框架及铰接于背部框架上的轮椅翻身床板；所述背部框架与所述抬背驱动机构的输出端铰接。
所述床体部分包括床体框架、背部床板、臀部床板、抬腿床板、腿部床板、左翻身驱动机构、右翻身驱动机构、抬腿驱动机构及床体部分控制器，其中背部床板、臀部床板、抬腿床板及腿部床板依次放置于床体框架上，其中臀部床板和腿部床板与床体框架固定连接，且臀部床板的两端分别与背部床板和抬腿床板铰接；
左翻身驱动机构和右翻身驱动机构设置于床体框架的前端底部，左翻身驱动机构和右翻身驱动机构分别与背部床板和轮椅背部床板连接；抬腿驱动机构设置于床体框架的底部且与抬腿床板连接；
床体部分控制器设置于床体框架上，且与左翻身驱动机构、右翻身驱动机构和抬腿驱动机构电连接。
所述背部床板包括背部框架及铰接在背部框架上的翻身床板；翻身床板与所述左翻身驱动机构连接。
所述床体框架的右侧两端设有轮椅部分辅助支撑架；
所述左翻身驱动机构包括左翻身驱动电缸、左翻身推杆及滚轮，其中左翻身推杆的一端与所述床体框架的前端内侧铰接，另一端设有滚轮，滚轮与所述翻身床板活动连接；左翻身驱动电缸的尾部铰接在所述床体框架的前端外侧，左翻身驱动电缸的输出端与左翻身推杆铰接；
所述右翻身驱动机构设置于位于前端的轮椅部分辅助支撑架上，所述右翻身驱动机构与所述左翻身驱动机构结构相同且对称设置。
本发明的优点及有益效果是：本发明提供的一种带站立功能的全自动床椅机器人，床形态下可以辅助卧床患者翻身，解决褥疮问题；具有自动分离和对接功能，解决了卧床患者在床和轮椅之间的转移问题；轮椅形态下除了普通轮椅功能外，还为患者提供了站立功能，协助患者拥有更大的接触范围并锻炼下肢力量。
附图说明
图1为本发明一种带站立功能的全自动床椅机器人的结构示意图；
图2为本发明一种带站立功能的全自动床椅机器人的合并形态示意图；
图3为本发明中床体部分的结构示意图；
图4为本发明中左翻身驱动机构的结构示意图；
图5为本发明中轮椅部分的结构示意图；
图6为本发明中轮椅部分的站立状态示意图；
其中：1为床体部分，11为床体框架，12为背部床板，121为背部框架，122为翻身床板，13为臀部床板，14为抬腿床板，15为腿部床板，16为左翻身驱动机构，161为左翻身驱动电缸，162为左翻身推杆，163为滚轮，17为右翻身驱动机构，18为抬腿驱动机构，19为床体部分控制器，2为轮椅部分，201为移动底盘，202为底座框架，203为站立框架，204为轮椅背部床板，2041为轮椅背部框架，2042为轮椅翻身床板，205为轮椅臀部床板，206为轮椅抬腿床板，207为小腿床板，208为脚踏床板，209为腿部支撑，210为扶手，211为控制盒，212为轮椅部分控制器，213为抬背驱动机构，214为腿部驱动机构，215为站立驱动机构。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
如图1-2所示，本发明提供的一种带站立功能的全自动床椅机器人，包括床体部分1和轮椅部分2；其中轮椅部分2具有床形态和轮椅形态；当轮椅部分2处于床形态时可与床体部分1自动对接或分离；当轮椅部分2与床体部分1分离后可切换为轮椅形态，在轮椅形态时能实现行驶、停驻和姿态变换。
如图3所示，本发明的实施例中，床体部分1包括床体框架11、背部床板12、臀部床板13、抬腿床板14、腿部床板15、左翻身驱动机构16、右翻身驱动机构17、抬腿驱动机构18及床体部分控制器19，其中背部床板12、臀部床板13、抬腿床板14及腿部床板15依次放置于床体框架11上，其中臀部床板13和腿部床板15与床体框架11固定连接，且臀部床板13的两端分别与背部床板12和抬腿床板14铰接；左翻身驱动机构16和右翻身驱动机构17设置于床体框架11的前端底部，左翻身驱动机构16和右翻身驱动机构17分别与背部床板12和轮椅背部床板204连接；抬腿驱动机构18设置于床体框架11的底部且与抬腿床板14连接；床体部分控制器19设置于床体框架11上，且与左翻身驱动机构16、右翻身驱动机构17和抬腿驱动机构18电连接。其中抬腿驱动机构18采用直线驱动电缸。
本发明的实施例中，背部床板12包括背部框架121及铰接在背部框架121上的翻身床板122；翻身床板122与左翻身驱动机构16连接，左翻身驱动机构16驱动翻身床板122向右侧翻转。
进一步地，床体框架11的底部设有行走轮，床体框架11的右侧两端设有轮椅部分辅助支撑架；以便轮椅部分2处于床形态且与床体部分1对接时，起到辅助支撑的作用。床体框架11可以通过医用脚轮、地脚或支座等方式安装在地面上。
如图4所示，本发明的实施例中，左翻身驱动机构16包括左翻身驱动电缸161、左翻身推杆162及滚轮163，其中左翻身推杆162的一端与床体框架11的前端内侧铰接，另一端设有滚轮163，滚轮163与翻身床板122的内表面活动连接；左翻身驱动电缸161的尾部铰接在床体框架11的前端外侧，左翻身驱动电缸161的输出端与左翻身推杆162铰接；左翻身驱动电缸161驱动翻身床板122向右侧翻转或向左侧落下时，滚轮163沿翻身床板122的内表面滚动。
进一步地，右翻身驱动机构17设置于位于前端的轮椅部分辅助支撑架上，右翻身驱动机构17与左翻身驱动机构16结构相同且对称设置。
如图5-6所示，本发明的实施例中，轮椅部分2包括移动底盘201、底座框架202、轮椅背部床板204、轮椅座板、腿部床板、抬背驱动机构213、腿部驱动机构214及站立驱动机构215，其中底座框架202设置于移动底盘201上，轮椅背部床板204、轮椅座板和腿部床板依次铰接，轮椅座板放置于底座框架202上，且与底座框架202铰接；抬背驱动机构213铰接在轮椅座板上，且输出端与背部框架2041铰接；腿部驱动机构214铰接在底座框架202上，且输出端与腿部床板铰接；站立驱动机构215铰接在底座框架202上，且输出端与轮椅座板铰接。
本发明的实施例中，轮椅座板包括站立框架203及放置于站立框架203上的轮椅臀部床板205及轮椅抬腿床板206，其中站立框架203的下端与底座框架202铰接，上端与轮椅背部床板204铰接；轮椅臀部床板205固定在站立框架203靠近轮椅背部床板204的一侧，轮椅抬腿床板206与轮椅臀部床板205铰接；站立驱动机构215的输出端与站立框架203铰接，站立驱动机构215驱动站立框架203向上翻转，形成站立状态，如图6所示。进一步地，站立框架203的两侧通过气撑支撑。
本发明的实施例中，腿部床板包括相互铰接的小腿床板207和脚踏床板208，小腿床板207与站立框架203铰接；脚踏床板208的上方可拆卸地设有腿部支撑209，脚踏床板208的底部设有行走轮。
轮椅部分2在轮椅形态下，小腿床板207与脚踏床板208铰接之间有限位机构，使得两者夹角范围在0°-180°之间转动；腿部驱动机构214驱动小腿床板207运动过程中，当脚踏床板208不接触地面时，受重力和限位机构共同作用，小腿床板207与脚踏床板208始终保持180°(水平)；当脚踏床板208底部的脚轮接触地面后，其与小腿床板207之间的夹角开始变小，当小腿床板207降至最低时，脚踏床板208的床面与地面恰好基本平行。
进一步地，轮椅背部床板204的两侧铰接有扶手210，扶手210上设有控制盒211，抬背驱动机构213、腿部驱动机构214及站立驱动机构215均与控制盒211电连接；底座框架202上设有轮椅部分控制器212，控制盒211与轮椅部分控制器212电连接。
如图5所示，本发明的实施例中，轮椅背部床板204包括背部框架2041及铰接于背部框架2041上的轮椅翻身床板2042；背部框架2041与抬背驱动机构213的输出端铰接，抬背驱动机构213驱动轮椅背部床板204向上抬起。轮椅翻身床板2042与右翻身驱动机构17连接，通过右翻身驱动机构17的驱动向左侧翻转。本实施例中，抬背驱动机构213、腿部驱动机构214及站立驱动机构215均采用直线驱动电缸。
如图5所示，轮椅部分2在轮椅形态下，扶手210处于展开状态，使用者通过扶手210上安装的控制盒211操作轮椅。移动底盘201为轮椅的基座部分，为轮椅提供整体支撑和行驶功能，可以使用全向轮系、双舵轮系、差动轮系等任何满足需求的结构形式。
如图6所示，轮椅部分2在轮椅形态下使用站立功能时，首先腿部驱动机构214驱动小腿床板207向下直到脚踏床板208的脚轮接触地面且表面与地面平行；确认脚踏床板208处于最低位置后，站立驱动机构215驱动站立框架203相对底座框架202向上转动，与此同时抬背驱动机构213驱动轮椅背部床板204相对站立框架203向下转动，进而推动患者实现站立。
进一步地，轮椅部分2在轮椅形态下使用站立功能时，腿部支撑209支撑在患者膝盖下方，起到辅助站立防止摔倒的作用；同时轮椅臀部床板205上可以安装安全带，用于固定患者腰部，轮椅背部床板204可以安装绑带，用于固定患者肩部，起到辅助站立和防止摔倒的作用。
本发明提供的一种带站立功能的全自动床椅机器人，在床体部分1与轮椅部分2合并后为床形态：床形态下扶手210需要收起，腿部支撑209需要拆下。床形态下，背部床板12与轮椅背部床板204固接，并可由抬背驱动机构213驱动同步转动实现抬背功能；抬腿床板14与轮椅抬腿床板206固接，并可由抬腿驱动机构18驱动同步转动实现抬腿功能；背部床板12和轮椅背部床板204完全放平时,左翻身驱动机构16可驱动翻身床板122实现向右翻身功能；背部床板12和轮椅背部床板204完全放平时,右翻身驱动机构17可驱动轮椅翻身床板2042实现向左翻身功能。
本发明提供的一种带站立功能的全自动床椅机器人，具体使用时：
轮椅部分2在轮椅形态时，可以通过控制盒211控制轮椅实现行驶、停驻和姿态变换功能。具体的，通过控制盒211可以控制移动底盘201实现移动功能，根据移动底盘201搭载的轮系的不同可实现前进、后退、转弯、原地旋转、横向平移、任意方向平移、原地停驻等功能，并且可调节移动速度；通过控制盒211可以控制抬背驱动机构213调节背部床板204相对臀部床板205的旋转角度、控制腿部驱动机构214调节小腿床板207相对臀部床板205的旋转角度、控制站立驱动机构215调节站立框架203相对底座框架202的旋转角度，以实现抬背角度调节、抬腿角度调节、站立角度调节等功能。
轮椅部分2在轮椅形态时，当其处于床体部分1附近指定区域范围内时，可以通过控制盒211实现自动对接变为床形态的功能。具体的，操作控制盒211，轮椅部分2自动寻找床体部分1并规划路线，抬背驱动机构213、腿部驱动机构214、站立驱动机构215共同作用使各床板与地面平行，移动底盘201带动轮椅部分2移动并最终与床体部分1对接成为床形态。对应的，当床体部分1和轮椅部分2处于床形态时，通过控制盒211可以自动分离。具体的，操作控制盒211，床形态处于可分离状态时，移动底盘201带动轮椅部分2水平离开床体部分1，离开一段距离后，抬背驱动机构213、腿部驱动机构214、站立驱动机构215共同作用使轮椅部分2变为轮椅形态。
本发明提供的一种带站立功能的全自动床椅机器人，床形态下可以辅助卧床患者翻身，解决褥疮问题；具有自动分离和对接功能，解决了卧床患者在床和轮椅之间的转移问题；轮椅形态下除了普通轮椅功能外，还为患者提供了站立功能，协助患者拥有更大的接触范围并锻炼下肢力量。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种带站立功能的全自动床椅机器人，其特征在于，包括床体部分(1)和轮椅部分(2)；其中轮椅部分(2)具有床形态和轮椅形态；当轮椅部分(2)处于床形态时可与床体部分(1)自动对接或分离；当轮椅部分(2)与床体部分(1)分离后可切换为轮椅形态，在轮椅形态时能实现行驶、停驻和姿态变换。
2.根据权利要求1所述的带站立功能的全自动床椅机器人，其特征在于，所述轮椅部分(2)包括移动底盘(201)、底座框架(202)、轮椅背部床板(204)、轮椅座板、腿部床板、抬背驱动机构(213)、腿部驱动机构(214)及站立驱动机构(215)，其中底座框架(202)设置于移动底盘(201)上，轮椅背部床板(204)、轮椅座板和腿部床板依次铰接，轮椅座板放置于底座框架(202)上，且与底座框架(202)铰接；
抬背驱动机构(213)铰接在轮椅座板上，且输出端与背部框架(2041)铰接；腿部驱动机构(214)铰接在底座框架(202)上，且输出端与腿部床板铰接；站立驱动机构(215)铰接在底座框架(202)上，且输出端与轮椅座板铰接。
3.根据权利要求2所述的带站立功能的全自动床椅机器人，其特征在于，所述轮椅座板包括站立框架(203)及放置于站立框架(203)上的轮椅臀部床板(205)及轮椅抬腿床板(206)，其中站立框架(203)的下端与所述底座框架(202)铰接，上端与所述轮椅背部床板(204)铰接；轮椅臀部床板(205)固定在站立框架(203)靠近所述轮椅背部床板(204)的一侧，轮椅抬腿床板(206)与轮椅臀部床板(205)铰接；所述站立驱动机构(215)的输出端与站立框架(203)铰接。
4.根据权利要求3所述的带站立功能的全自动床椅机器人，其特征在于，所述腿部床板包括相互铰接的小腿床板(207)和脚踏床板(208)，小腿床板(207)与所述站立框架(203)铰接。
5.根据权利要求4所述的带站立功能的全自动床椅机器人，其特征在于，所述脚踏床板(208)的上方可拆卸地设有腿部支撑(209)，所述脚踏床板(208)的底部设有行走轮。
6.根据权利要求2所述的带站立功能的全自动床椅机器人，其特征在于，所述轮椅背部床板(204)的两侧铰接有扶手(210)，扶手(210)上设有控制盒(211)，所述抬背驱动机构(213)、腿部驱动机构(214)及站立驱动机构(215)均与控制盒(211)电连接；
所述底座框架(202)上设有轮椅部分控制器(212)，控制盒(211)与轮椅部分控制器(212)电连接。
7.根据权利要求2所述的带站立功能的全自动床椅机器人，其特征在于，所述轮椅背部床板(204)包括背部框架(2041)及铰接于背部框架(2041)上的轮椅翻身床板(2042)；所述背部框架(2041)与所述抬背驱动机构(213)的输出端铰接。
8.根据权利要求2所述的带站立功能的全自动床椅机器人，其特征在于，所述床体部分(1)包括床体框架(11)、背部床板(12)、臀部床板(13)、抬腿床板(14)、腿部床板(15)、左翻身驱动机构(16)、右翻身驱动机构(17)、抬腿驱动机构(18)及床体部分控制器(19)，其中背部床板(12)、臀部床板(13)、抬腿床板(14)及腿部床板(15)依次放置于床体框架(11)上，其中臀部床板(13)和腿部床板(15)与床体框架(11)固定连接，且臀部床板(13)的两端分别与背部床板(12)和抬腿床板(14)铰接；
左翻身驱动机构(16)和右翻身驱动机构(17)设置于床体框架(11)的前端底部，左翻身驱动机构(16)和右翻身驱动机构(17)分别与背部床板(12)和轮椅背部床板(204)连接；抬腿驱动机构(18)设置于床体框架(11)的底部且与抬腿床板(14)连接；
床体部分控制器(19)设置于床体框架(11)上，且与左翻身驱动机构(16)、右翻身驱动机构(17)和抬腿驱动机构(18)电连接。
9.根据权利要求8所述的带站立功能的全自动床椅机器人，其特征在于，所述背部床板(12)包括背部框架(121)及铰接在背部框架(121)上的翻身床板(122)；翻身床板(122)与所述左翻身驱动机构(16)连接。
10.根据权利要求9所述的带站立功能的全自动床椅机器人，其特征在于，所述床体框架(11)的右侧两端设有轮椅部分辅助支撑架；
所述左翻身驱动机构(16)包括左翻身驱动电缸(161)、左翻身推杆(162)及滚轮(163)，其中左翻身推杆(162)的一端与所述床体框架(11)的前端内侧铰接，另一端设有滚轮(163)，滚轮(163)与所述翻身床板(122)活动连接；左翻身驱动电缸(161)的尾部铰接在所述床体框架(11)的前端外侧，左翻身驱动电缸(161)的输出端与左翻身推杆(162)铰接；
所述右翻身驱动机构(17)设置于位于前端的轮椅部分辅助支撑架上，所述右翻身驱动机构(17)与所述左翻身驱动机构(16)结构相同且对称设置。
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|---|---|---|---|---|
| CN115006136A (zh) * | 2022-07-19 | 2022-09-06 | 陕西理工大学 | 分离式翻身床 |
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2022
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| PB01 | Publication | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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