多功能按摩护理床

杨文斌+徐博铭+宋文歌

摘 要：本作品针对需要护理的老年人以及行动功能障碍者，对国内外护理床对比分析研究，创新性地设计出了一种多功能康复护理床。该护理床兼具起背、侧翻身、坐起、背部按摩排泄物清理以及下肢康复训练的功能，充分考虑了患者日常活动和生活需求，具有功能调节性强、定制化程度高、变形功能可靠、康复效果好等特点。

关键词：按摩；护理；转换机构；旋转机构

中图分类号：R473.3 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）30-0030-02

1 概述

对于老年人以及残疾人家庭来说，漫长的康复和护理工作是十分繁琐的。虽然我国非常重视并投入大量资金发展护理床行业，但是我国的护理床水平仍不能满足当今社会人们的需求。

从医护的角度，工作人员每天重复着翻身抬腿等护理工作，这些工作需要大量的时间和体力，增加了医疗护理的成本。从需求的角度，随着人口老龄化的趋势加深，中国的大多数家庭都会成为护理床的潜在消费者，护理床的市场前景远大。从技术的角度，我国在自动化轮椅、及被动康复训练器材的科研成果较多，但多功能护理床的研究尚处于起步阶段。因此设计一个社会医疗可控制的护理床具重要的意义和前景。

2 按摩护理床的起背机构设计

起背功能主要用于实现坐姿或者倚靠功能，机构方案如下：

起背結构最终采用图1所示，背撑板需要考虑侧翻身与起背机构可能发生的干涉问题，同时避免与按摩模块发生干涉，故将起背支撑机构放置在床身两侧，通过滚轮与背撑板接触，使背撑板运动过程足够平稳，并利用滚动摩擦代替滑动摩擦，提高机器工作寿命。

3 按摩护理床的按摩机构设计

背部按摩机构的作用是为了促进背部血液流通，改善卧床患者生理机能，同时，患者长期平躺在护理床上，其背部肌肉长期处于紧张状态，容易引起肌肉僵化等系列健康问题，使患者承受二次伤害，而适当的力刺激按摩可有效缓解这一症状的发生。

对于按摩机构的选择，主要以转动类和摆动类结构为主，电机的旋转带动曲柄及背部按摩，曲柄带动摇杆实现腰部按摩，结构简单，同时对于背部压力缓解效果较好。图2为按摩机构图。

4 按摩护理床的转换机构设计

按摩转换机构主要考虑按摩仪在使用与未使用时人的舒适程度，如果没有按摩转换机构，在按摩机构未使用时托起人体背部的将是凹凸不平的按摩仪表面 ，为避免这类现象可在按摩仪表面加上较厚的硬海绵垫子，这可避免在不使用按摩使的不适程度，但这层厚垫会大大减弱按摩时的效果。因此加入按摩转换机构，使按摩使用时效果显著，不使用时又不影响一个床所给的舒适程度。

最终方案选用旋转转换这不仅适应了更加多样的使用需求，使按摩机构设置为可选机构，且曾强机器一体同时增加更多功能，如图3所示：

护理床通过该支座可实现同时在背部拥有三种支撑方式，并通过电机进行切换，目前可选功能有按摩机构、普通床垫以及水床，满足患者在不同时期的不需要。

5 按摩旋转机构的整体支撑

按摩旋转机构的整体支撑需满足不影响按摩床的起背功能与侧翻身功能，且按摩旋转机构在起背时与上床板同步运动，如果按摩旋转机构安装在床身上由床身支撑，在起背时不随床板运动，则床板上的大空洞无法填补，成为按摩护理床的一大缺陷。最终选择在上床板与上床板铰接处及上床板与床身铰接出形成支撑点。使按摩旋转机构的整体支撑需满足影响按摩床的起背功能与侧翻身功能，且按摩旋转机构在起背时与上床板同步运动。

6 总体设计后的优化

6.1 按摩旋转机构的功能转换

在按摩旋转机构进行功能转换时，由于只有电动机上的小齿与按摩旋转机构上的大齿啮合控制按摩旋转机构的转动。而大小齿之间有一定的间隙，电机驱动旋转时，当按摩仪表面或背垫表面与床板平行时，电机停止转动，而旋转机构由于惯性保持原有运动状态，一致使电机轴及啮合齿轮间产生弹性变形，最终导致旋转机构来回摆动无法快速停止，影响功能转换的性能。

最初的解决方案为在按摩旋转机构中添加阻尼，阻尼越大旋转机构停下所需要的时间越少，但是在正常旋转过程中增加阻尼也就增加了电机的负载。

最终的方案为在旋转机构一端添加棘轮机构，使整个按摩旋转机构处于单向旋转。在电动机停转时由于有棘轮机构的存在，因此会使整个机构快速停止，且在正常单向旋转时棘轮不会使系统产生过大的阻力。棘轮买的是标准型号，然后进行铣削加工，使之与支撑轴筒连接。

6.2按摩旋转机构的按摩仪接线方法

滑动环是负责连接旋转体和传递能量和信号的电子元件。根据传输介质，滑动环被分为电动滑环、流体滑环、平滑环，也可以被通俗地称为“旋转连接”或“旋转”。滑环通常安装在设备的旋转中心，主要由旋转和休息组成。旋转部分的连接结构和旋转运动，称为“转子”，仍然是部分连接的设备固定的能量结构，称为“定子”。

滑环可以用在任何360°旋转连续传动功率和数据信号的机电系统，通常称为导电滑环、电刷，适配器，集电环，收集器，旋转接头，收集戒指，戒指，换向器，等等，其原则是实现两个相对旋转电流机制，数据信号或图像与电力传动精密传动装置。通常用于360无限连续旋转，从一个固定位置到旋转位置的请求，传输电信号，数据信号。

滑环的独特优势：（1）360°流畅无限。（2）耐磨保证超长工作寿命。（3）高性能、低力矩、低噪音、运转平滑可靠。

6.3按摩仪及背垫的复位方式

复位方式为弹簧压缩产生的压力推动按摩仪或背板的复位，弹簧一端顶在光杆固定支座上，另一端顶在光杆直线轴承上。这样的复位方式既不需要额外的加工，又不改变旋转机构的结构，且整个机构关系紧密，外形分布合理。最终复位方式如图8所示：

7 结束语

本文通过对课题的分析，对设计目标进行模块划分，确定设计方案，逐步完成按摩护理床结构。

用Auto Inventor三维软件进行建模，完成了建模、渲染等，研究设计了按摩旋转机构，通过理论控制模拟仿真。利用CNC加工并焊接出实物模型，并对其进行完善。

本文虽然理论上已经完成了建模，仿真以及实物模型设计加工，但扔有很多地方存在不足，需要不断改进。

参考文献：

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