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（答辩稿）多功能医用护理床的结构优化设计（CAD图纸+DOC论文）

多功能医用护理床的结构优化设计摘要优化分析在实验研究的时候着重对这三个点进行研究，改变三个设计变量的变化范围的变化范围是，的变化范围是，的变化范围是实验研究报表为图优化前后角加速度对比通过对比，我们很容易发现优化后角加速度明显减小，图中实线为初始角加速度曲线，虚线为优化后曲线。经过优化，可以确定三个变量的值分别为为.为.为.，此时可以满足设计要求，即背板翻转角度为，角加速度减小到机构满足的范围之内。优化之后主要变动的为点的安装尺寸及杆的长度，具体变化详见表。表杆件尺寸变化点距点竖直距离初始尺寸.优化后尺寸.抬背机构的运动学分析图抬背机构关键点简图抬背机构在中的建模建立设计变量表关键点设计变量及初始值关键点坐标方向变量名初始值建模图抬背机构在中的建模样机的参数化设计研究运动学设计研究报表如下所示。通过上述报表，对比发现的敏感度最大，所以在优化设计的时候选取上述四个设计变量作为优化的变量值。优化设计以背板角加速度的最大值最小化作为优化目标，进行优化设计，期望在满足机构运动条件的情况下，得到最优的机构数据。图抬背机构运动学优化前后背板角加速度曲线表优化前后机构杆件尺寸表点间竖直距离初始值优化值曲腿机构的运动学分析图曲腿机构关键点简图曲腿机构在中的建模建立设计变量表关键点设计变量及初始值关键点坐标方向变量名初始值.建模图曲腿机构在中的建模样机的参数化经过设计研究之后，各个设计变量的敏感度如下所示多功能医用护理床的结构优化设计摘要多功能,医用,护理,结构设计,优化,毕业设计,全套,图纸摘要多功能医用护理床是种针对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。本文针对上述情况，提出了种新型的多功能医用护理床，采用三维数字化设计软件对其进行建模和装配，然后导出到进行修改。利用机械分析软件对其进行运动学及动力学分析，研究了床板在各种运动状况下的角加速度对患者舒适度的影响及线性推杆在各姿态下的受力状况，并利用提供的优化功能对其分别进行了运动学和动力学优化以角加速度最大值的最小化作为优化目标函数进行运动学优化，以线性推杆受力的最大值最小化作为动力学优化目标函数，得到满足设计要求的机构参数。采用力学理论分别对多功能医用护理床的主要零件进行力学计算，保证了机构运动的安全性及稳定性。控制系统采用单片机控制，通过单片机控制，实现各个机构的运动，安装传感器来控制机构所转过的角度。利用单片机为主的控制系统，达到控制要求。关键词多功能医用护理床，干涉检验，运动学优化，动力学优化，控制系统课题的目的及意义.国内外研究状况及发展趋势.本文主要研究内容.本章小结护理床结构的整体方案.护理要求.护理床的总体方案构思.本章小结护理床的结构设计.引言.侧翻机构.抬背机构.曲腿机构.护理床的三维建模.本章小结护理床运动学优化.引言.侧翻机构的运动学分析.抬背机构的运动学分析.曲腿机构的运动学分析.本章小结护理床动力学优化.引言.侧翻机构动力学分析.抬背机构动力学分析.曲腿机构动力学分析.本章小结护理床的力学分析.引言.力学计算.本章小结护理床控制系统设计.引言.直流电机控制原理.控制系统方案.控制系统的硬件设计.控制系统的软件设计.本章小结结论.课题结论.课题展望参考文献致谢绪论.课题的目的及意义多功能医用护理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。课题根据国家和上海市中长期发展纲要确定的研究方向和企业的具体需要，设计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种结构简单工作可靠使用方便的多功能护理床并进行动态仿真，对于产品的产业化具有重要的意义。.国内外研究状况及发展趋势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，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。我国岁及其以上老年人口已达.亿,占全国总人口的,并以年均.的速度持续增长。其中“空巢家庭”占所有老龄家庭总数的.,在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。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个集护理和排泄等各功能于体的多功能护理床。现在家庭需求护理床的潜力日益增加,以前是简易的记理床,后来加上护栏,餐桌再后来加上大便孔,轮子现在产生了很多集多功能为体的多功能,电动护理床,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。护理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步的完善。国外护理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。但因其价格昂贵般售价在万人民币以上，很难为般的消费者所接受。护理床的基本分类情况如下图护理床分类状况表护理床分类概括名称优点存在问题功能基础型护理床结构生产工艺简单，易于制造。价格便宜。功能比较简单，不能实现使用者的护理要求。手动为主，操作繁琐。造型传统，舒适性差。应用范围窄。功能普通型护理床般为电动，用户可简单操作控制。能完成基本的护理功能。增添了辅助功能接口。整体造型，色彩改进，具有定的亲和性。市场售价偏高。功能启动柔性差，衔接不连贯。功能体化造成功能浪费。生产技术含量低，容易被仿制。文字，图像识别功能差功能高级型护理床护理功能完善。功能调整定位准确，连贯性好，基本无噪音。结构设计合理，安全。造型新颖，有较强的亲和力。文字，标志容易识别。市场售价昂贵。造成功能浪费严重，造成额外的经济成本。整体可拆性差，运输组装繁琐。对患者康复功能的考虑较少。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护理床层出不穷。发展方向主要向机器人模块化的自动控制方向发展。结构的发展结构功能单的护理床已经逐渐隐退。如今护理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。如今多功能医用护理床的各种类型图多功能医用护理床的各种类型多功能护理床实现的各种动作侧翻抬背和曲腿另种侧翻测量系统的发展临床上被称为生命体征参数的血压心率和体温是衡量人体机能状况的重要指标,这些参数的测量是日常护理的重要组成部分。传统的方式是由医护人员以通用的测量装置对各参数逐进行测量,这无疑给医护人员增加了很大工作量。在多功能护理床中,利用单片机系统能很方便地实现对血压心率和体温等的采集处理,并将采集数据传送给医护人员,提高了护理工作的品质和效率。多功能护理床除了完成基本的肢体动作功能以外,根据临床护理的需要,还对生命体征参数进行测量。为实现此目的所搭建的系统硬件主要由参数转换传感元件处理电路单片机液晶显示器数据传输等部分组成,为了测得所需的数据,选择合适的传感器是至关重要的。人体的血压心率和体温分别由压力传感器脉搏传感器和温度传感器进行采集并转换为电信号。在多功能护理床中,通过传感器采集人体血压心率和体温信号,送入单片机处理,处理结果通过网络传入上位机,可根据设定值,判断是否超出规定值,发出报警信号,方便医护人员及时作出相应处理。此测量系统增加了护理床的功能,提高了性能价格比,适合大中型医院疗养院以及普通家庭使用。整个系统使用方便,操作简单,扩展功能强,在普通护理床基础上增加了测量病人血压心率和体温的功能,为医疗护理行业提供了新的测量方法。图血压心率和体温测量系统控制系统的发展可编程控制器作为新代的工业控制装置,由于具有结构简单组合灵活性能优良通用性强简单易用等特点,特别是它的高可靠性和适应性,深受广大用户的欢迎,已在工业控制中得到了广泛的应用。现在的可管理高达多点的口，并有很高的指令执行速度和高可靠性，使它能满足多轴运动控制系统的控制要求。对护理病床多轴运动控制主要的优势表现为有足够容量的存储单元和大量高速运算指令，能够进行各种接口通信数据逻辑运算及复杂的逻