買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯摘要多功能醫(yī)用護(hù)理床是一種針對危重病人和癱瘓病人的特殊需要而設(shè)計的，能隨意調(diào)節(jié)床的背部和腳部的角度。即使不能自理者，護(hù)理人員也可通過床邊的控制器進(jìn)行操作，減少照顧病、殘患者的勞動強(qiáng)度。本文針對上述情況，提出了一種新型的多功能醫(yī)用護(hù)理床，采用三維數(shù)字化設(shè)計軟件SOLIDERWORKS對其進(jìn)行建模和裝配，然后導(dǎo)出到CAD進(jìn)行修改。利用機(jī)械分析軟件ADAMS對其進(jìn)行運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)分析，研究了床板在各種運(yùn)動狀況下的角加速度對患者舒適度的影響及線性推桿在各姿態(tài)下的受力狀況，并利用ADAMS提供的優(yōu)化功能對其分別進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)優(yōu)化；以角加速度最大值的最小化作為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)優(yōu)化，以線性推桿受力的最大值最小化作為動力學(xué)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，得到滿足設(shè)計要求的機(jī)構(gòu)參數(shù)。采用力學(xué)理論分別對多功能醫(yī)用護(hù)理床的主要零件進(jìn)行力學(xué)計算，保證了機(jī)構(gòu)運(yùn)動的安全性及穩(wěn)定性?？刂葡到y(tǒng)采用單片機(jī)控制，通過單片機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)各個機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，安裝傳感器來控制機(jī)構(gòu)所轉(zhuǎn)過的角度。利用單片機(jī)為主的控制系統(tǒng)，達(dá)到控制要求。關(guān)鍵詞多功能醫(yī)用護(hù)理床，干涉檢驗(yàn)，運(yùn)動學(xué)優(yōu)化，動力學(xué)優(yōu)化，控制系統(tǒng)買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯ABSTRACTMULTIFUNCTIONNURSINGBEDISDESIGNEDFORTHOSECRITICALLYILLPATIENTSANDTHESPECIALNEEDSOFPARALYZEDPATIENTSDESIGNEDBEDISABLETOADJUSTTHEANGLEOFTHEBACKANDFEETEVENIFWECANNOTTAKECAREOFTHEMSELVES,THENURSINGSTAFFCANALSOBEOPERATEDBEDSIDECONTROLLERTOREDUCETHECAREOFSICKANDDISABLEDPATIENTSWITHTHELABORINTENSITYINTHISPAPER,THEABOVESITUATION,ANEWTYPEOFMULTIFUNCTIONALMEDICALCAREBEDS,THEUSEOFDIGITALTHREEDIMENSIONALDESIGNSOFTWAREFORMODELINGANDSOLIDERWORKSITSASSEMBLY,THENEXPORTTOCADANDCORRECTITTHEMECHANICALANALYSISSOFTWAREADAMSKINEMATICSANDDYNAMICSOFITSANALYSIS,RESEARCHOFTHEBEDBOARDINTHEUNDERAWIDEVARIETYOFSPORTSONTHEANGULARACCELERATIONOFTHEIMPACTOFPATIENTCOMFORTANDLINEARPUTTERINTHEPOSTUREOFTHEFORCE,ANDPROVIDEDTHEUSEOFOPTIMIZATIONADAMSCONDUCTEDITSKINEMATICANDDYNAMICOPTIMIZATIONTOANGULARACCELERATIONTHEMINIMUMVALUEOFOBJECTIVEFUNCTIONASFORKINEMATICOPTIMIZATION,LINEARPUTTINGMAXIMUMSTRESSASADYNAMICOPTIMIZATIONTOMINIMIZETHEOBJECTIVEFUNCTIONHAVETOMEETTHEDESIGNREQUIREMENTSOFTHEBODYPARAMETERSFINITECALIBRATIONMETHODSOFMECHANICSOFMATERIALS,RESPECTIVELY,OFMULTIBEDMEDICALCAREFORTHEMECHANICALPARTSOFTHEMAINCHECKTOENSURETHESAFETYOFTHEMOVEMENTANDSTABILITYCONTROLSYSTEMADOPTSMICROCOMPUTERCONTROL,THROUGHMCUCONTROL,TOACHIEVETHEMOVEMENTOFVARIOUSAGENCIES,TOINSTALLSENSORSTOCONTROLTHEBODYTURNANGLEUSEOFMICROCOMPUTERBASEDCONTROLSYSTEMTOCONTROLDEMANDKEYWORDSMULTIFUNCTIONNURSINGBED,INTERFERECHECK,KINEMATICSOPTIMIZATION,DYNAMICSOPTIMIZATION,CONTROLSYSTEM買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯目錄1緒論111課題的目的及意義112國內(nèi)外研究狀況及發(fā)展趨勢113本文主要研究內(nèi)容614本章小結(jié)62護(hù)理床結(jié)構(gòu)的整體方案721護(hù)理要求722護(hù)理床的總體方案構(gòu)思723本章小結(jié)93護(hù)理床的結(jié)構(gòu)設(shè)計1031引言1032側(cè)翻機(jī)構(gòu)1033抬背機(jī)構(gòu)1134曲腿機(jī)構(gòu)1335護(hù)理床的三維建模1436本章小結(jié)164護(hù)理床運(yùn)動學(xué)優(yōu)化1741引言1742側(cè)翻機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)分析1743抬背機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)分析2344曲腿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)分析2645本章小結(jié)295護(hù)理床動力學(xué)優(yōu)化3051引言3052側(cè)翻機(jī)構(gòu)動力學(xué)分析3053抬背機(jī)構(gòu)動力學(xué)分析3254曲腿機(jī)構(gòu)動力學(xué)分析3455本章小結(jié)366護(hù)理床的力學(xué)分析3761引言37買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯62力學(xué)計算3763本章小結(jié)407護(hù)理床控制系統(tǒng)設(shè)計4171引言4172直流電機(jī)控制原理4173控制系統(tǒng)方案4174控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計4375控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計4876本章小結(jié)528結(jié)論5381課題結(jié)論5382課題展望53參考文獻(xiàn)54致謝56買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯1緒論11課題的目的及意義多功能醫(yī)用護(hù)理床是針對生活不能自理的病人、危重病人和癱瘓病人的特殊需要而設(shè)計的，能隨意調(diào)節(jié)床的背部和腳部的角度。即使不能自理者，護(hù)理人員也可通過床邊的控制器進(jìn)行操作，減少照顧病、殘患者的勞動強(qiáng)度。課題根據(jù)國家和上海市中長期發(fā)展綱要確定的研究方向和企業(yè)的具體需要，設(shè)計一種用于醫(yī)院重癥病人用的多功能床，解決病人身體和生理方面的需要（抬背、翻身等），也減輕護(hù)理人員的勞動強(qiáng)度。針對市場需求開發(fā)設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用方便的多功能護(hù)理床并進(jìn)行動態(tài)仿真，對于產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化具有重要的意義。12國內(nèi)外研究狀況及發(fā)展趨勢隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，人口壽命不斷延長，思想的進(jìn)步，城市人口正逐步進(jìn)入老齡化,人口老齡化已成為世界范圍內(nèi)的社會問題。據(jù)統(tǒng)計，歐洲發(fā)達(dá)國家和日本的老年人獨(dú)居率已高達(dá)40，如此之高的比例迫使社會采取措施解決老年人的護(hù)理服務(wù)問題。如果完全依靠家庭人工照料，與西方國家子女與老年人分居、家庭規(guī)模小型化的觀念有抵觸之處。我國60歲及其以上老年人口已達(dá)132億,占全國總?cè)丝诘?0,并以年均332的速度持續(xù)增長。其中“空巢家庭”占所有老齡家庭總數(shù)的258,在一些大城市中該比例更大，解決因身體虛弱臥床不起或因疾患導(dǎo)致生活不能自理的老年人的家庭照料與看護(hù)問題是人口老齡化國家所面臨的共同問題1。為此,國家也大力加強(qiáng)了對護(hù)理機(jī)器人的研發(fā)扶持力度。為偏癱病人或長期使用病床的病人提供一個集護(hù)理和排泄等各功能于一體的多功能護(hù)理床?，F(xiàn)在家庭需求護(hù)理床的潛力日益增加,以前是簡易的記理床,后來加上護(hù)欄,餐桌再后來加上大便孔,輪子現(xiàn)在產(chǎn)生了很多集多功能為一體的多功能,電動護(hù)理床,極大的提高了患者的康復(fù)護(hù)理水平,也為護(hù)理人員提供了極大的方便,所以操作簡單,功能強(qiáng)大的護(hù)理產(chǎn)品越來越受到追捧。護(hù)理床在國內(nèi)的設(shè)計研究尚處于初級階段，產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)、造型有待進(jìn)一步的完善。國外護(hù)理床的研究以德國、日本為代表，各種護(hù)理功能正在逐步完善，成熟。但因其價格昂貴（一般售價在20萬人民幣以上），很難為一般的消費(fèi)者所接受。護(hù)理床的基本分類情況如下1買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯圖11護(hù)理床分類狀況表11護(hù)理床分類概括名稱優(yōu)點(diǎn)存在問題功能基礎(chǔ)型護(hù)理床1、結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝簡單，易于制造。2、價格便宜。1、功能比較簡單，不能實(shí)現(xiàn)使用者的護(hù)理要求。2、手動為主，操作繁瑣。3、造型傳統(tǒng)，舒適性差。4、應(yīng)用范圍窄。功能普通型護(hù)理床1、一般為電動，用戶可簡單操作控制。2、能完成基本的護(hù)理功能。3、增添了輔助功能接口。4、整體造型，色彩改進(jìn)，具有一定的親和性。1、市場售價偏高。2、功能啟動柔性差，銜接不連貫。3、功能一體化造成功能浪費(fèi)。4、生產(chǎn)技術(shù)含量低，容易被仿制。5、文字，圖像識別功能差功能高級型護(hù)理床1、護(hù)理功能完善。2、功能調(diào)整定位準(zhǔn)確，連貫性好，基本無噪音。3、結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，安全。4、造型新穎，有較強(qiáng)的親和力。5、文字，標(biāo)志容易識別。1、市場售價昂貴。造成功能浪費(fèi)嚴(yán)重，造成額外的經(jīng)濟(jì)成本。2、整體可拆性差，運(yùn)輸、組裝繁瑣。3、對患者康復(fù)功能的考慮較少。從近年來的發(fā)展來看，國內(nèi)的發(fā)展迅速，各種結(jié)構(gòu)、功能等等各異的護(hù)理床層出不窮。發(fā)展方向主要向機(jī)器人模塊化的自動控制方向發(fā)展。買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯121結(jié)構(gòu)的發(fā)展結(jié)構(gòu)功能單一的護(hù)理床已經(jīng)逐漸隱退。如今護(hù)理床床體本身的構(gòu)件要實(shí)現(xiàn)多種功能,包括平躺、仰起、曲腿、左側(cè)翻、右側(cè)翻、潔便門開關(guān)裝置及沖洗馬桶和沖洗身體的裝置,另外還有烘干和抽風(fēng)的設(shè)備。各個部分可以獨(dú)立的運(yùn)行來完成相應(yīng)的動作,同時將單個功能組合起實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能。譬如病人躺在床上排泄問題的解決,改變靠背板的仰角或者左右的側(cè)翻以取得舒適的姿態(tài),護(hù)理人員對潔便池的清洗等2。如今多功能醫(yī)用護(hù)理床的各種類型圖12多功能醫(yī)用護(hù)理床的各種類型多功能護(hù)理床實(shí)現(xiàn)的各種動作側(cè)翻抬背和曲腿另一種側(cè)翻買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯122測量系統(tǒng)的發(fā)展臨床上被稱為生命體征參數(shù)的血壓、心率和體溫是衡量人體機(jī)能狀況的重要指標(biāo),這些參數(shù)的測量是日常護(hù)理的重要組成部分。傳統(tǒng)的方式是由醫(yī)護(hù)人員以通用的測量裝置對各參數(shù)逐一進(jìn)行測量,這無疑給醫(yī)護(hù)人員增加了很大工作量。在多功能護(hù)理床中,利用單片機(jī)系統(tǒng)能很方便地實(shí)現(xiàn)對血壓、心率和體溫等的采集、處理,并將采集數(shù)據(jù)傳送給醫(yī)護(hù)人員,提高了護(hù)理工作的品質(zhì)和效率。多功能護(hù)理床除了完成基本的肢體動作功能以外,根據(jù)臨床護(hù)理的需要,還對生命體征參數(shù)進(jìn)行測量。為實(shí)現(xiàn)此目的所搭建的系統(tǒng)硬件主要由參數(shù)轉(zhuǎn)換傳感元件、處理電路、單片機(jī)、液晶顯示器、數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔糠纸M成,為了測得所需的數(shù)據(jù),選擇合適的傳感器是至關(guān)重要的。人體的血壓、心率和體溫分別由壓力傳感器、脈搏傳感器和溫度傳感器進(jìn)行采集并轉(zhuǎn)換為電信號。在多功能護(hù)理床中,通過傳感器采集人體血壓、心率和體溫信號,送入單片機(jī)處理,處理結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)傳入上位機(jī),可根據(jù)設(shè)定值,判斷是否超出規(guī)定值,發(fā)出報警信號,方便醫(yī)護(hù)人員及時作出相應(yīng)處理。此測量系統(tǒng)增加了護(hù)理床的功能,提高了性能價格比,適合大中型醫(yī)院、療養(yǎng)院以及普通家庭使用。整個系統(tǒng)使用方便,操作簡單,擴(kuò)展功能強(qiáng),在普通護(hù)理床基礎(chǔ)上增加了測量病人血壓、心率和體溫的功能,為醫(yī)療護(hù)理行業(yè)提供了新的測量方法。圖13血壓、心率和體溫測量系統(tǒng)123控制系統(tǒng)的發(fā)展可編程控制器PLC作為新一代的工業(yè)控制裝置,由于具有結(jié)構(gòu)簡單、組合靈活、性能優(yōu)良、通用性強(qiáng)、簡單易用等特點(diǎn),特別是它的高可靠性和適應(yīng)性,深受廣大用戶的歡迎,已在工業(yè)控制中得到了廣泛的應(yīng)用4?，F(xiàn)在的PLC可管理高達(dá)5000多點(diǎn)的I/O口，并有很高的指令執(zhí)行速度和高可靠性，使它能滿足多軸運(yùn)動控制系統(tǒng)的控制要求。PLC對護(hù)理病床多軸運(yùn)動控制主要的優(yōu)勢表買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯現(xiàn)為有足夠容量的存儲單元和大量高速運(yùn)算指令，能夠進(jìn)行各種接口、通信、數(shù)據(jù)邏輯運(yùn)算及復(fù)雜的邏輯控制。然而PLC的高可靠性、靈活高速的運(yùn)算指令并不能彌補(bǔ)其昂貴的造價和有限的擴(kuò)展性。而MS51系列單片機(jī)系統(tǒng)卻以其低成本、高集成、速度快、易擴(kuò)展被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的方方面面。圖14一種嵌入式控制器控制框圖124機(jī)器人化智能語音系統(tǒng)語音作為當(dāng)前控制方法中最自然的控制命令,隨著計算機(jī)和語音處理技術(shù)的發(fā)展,語音識別系統(tǒng)的實(shí)用性不斷提高。語音識別控制技術(shù)將是今后一段時期語音技術(shù)的發(fā)展方向。將語音識別技術(shù)引入到護(hù)理床控制，將為喪失自理能力的使用者帶來極大的便利。護(hù)理床的語音控制系統(tǒng)包含語音識別模塊和語音回放模塊，從而使護(hù)理床不但能實(shí)現(xiàn)語音控制操作，而且通過語音回放模塊可以為使用者提供語音反饋，更有親和力，更具人性化。語音控制技術(shù)是現(xiàn)有各種控制方式中的一種高級控制方式,它具有控制方式自然、方便,親和力好,適用范圍廣的特點(diǎn)將語音控制技術(shù)引入到護(hù)理床的控制之中,將極大地方便使用者,尤其對于那些喪失或部分喪失活動、自理能力的患者而言,語音控制可以幫助他們增強(qiáng)自信心,減輕對他人的依賴,增添生活的勇氣和信心13。1語音信號的采集處理過程語音信號是一種典型非平穩(wěn)信號，但常常可假定為短時平穩(wěn)的，既在1020MS內(nèi)其頻譜特性可近似看作不變，可采用平穩(wěn)過程的分析處理方法來處理，即語音信號的時域處理方法。圖15語音信號處理過程買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯2語音識別方式語音識別分為特定人識別系統(tǒng)和非特定人識別系統(tǒng)，由于使用者的語音以及地方語言存在很大差異性，我們使用可不依賴于對地方語言識別的特定人識別系統(tǒng)，即每一位使用者都必須在使用前建立自己專用的參考模式庫，然后說話人的語音數(shù)字流與一套公用的參考模式庫嚙合，進(jìn)行少量的訓(xùn)練修改，使之能自動適應(yīng)用戶的語音特性。3語音回放方式在現(xiàn)有語音識別技術(shù)的基礎(chǔ)上再增加與識別技術(shù)相對應(yīng)的語音回放技術(shù)，將為使用者提供更友善的提示語句和更便利的操作性能。該語音回放模塊采用了高音質(zhì)單晶片語言錄放IC，芯片內(nèi)部集成語音信號放大、濾波、采樣、/轉(zhuǎn)換等模塊，可選擇2、4、8等長分段或自動或手動錄音。電路所需外圍零部件少，線路簡單可靠，更改錄放內(nèi)容簡便、靈活、易操作、成本低6。13本文主要研究內(nèi)容鑒于人口老齡化的發(fā)展、醫(yī)療和護(hù)理費(fèi)用的不斷增加以及國內(nèi)外市場需求的不斷擴(kuò)大，本文提出了一種新型的多功能醫(yī)用護(hù)理床，提出幾種新型的護(hù)理床側(cè)翻機(jī)構(gòu)、抬背機(jī)構(gòu)以及曲腿機(jī)構(gòu)，以單片機(jī)為主控制芯片，控制多臺直流電機(jī)驅(qū)動整臺護(hù)理床工作。實(shí)現(xiàn)床面的多種姿態(tài)的切換，達(dá)到滿足護(hù)理要求的多功能醫(yī)用護(hù)理床。主要研究內(nèi)容如下1設(shè)計各種護(hù)理床的運(yùn)動機(jī)構(gòu)，并用圖解法的方法得到初始設(shè)計尺寸。2利用三維設(shè)計軟件，根據(jù)初始設(shè)計數(shù)據(jù)對其建模，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，并對其進(jìn)行干涉檢查，然后導(dǎo)出CAD圖。3根據(jù)初始設(shè)計數(shù)據(jù)在ADAMS中建模，利用優(yōu)化功能對其進(jìn)行運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)優(yōu)化仿真，得到優(yōu)化后的設(shè)計數(shù)據(jù)。4根據(jù)優(yōu)化數(shù)據(jù)修改三維模型，并同時檢查模型中是否存在干涉，得到滿足設(shè)計要求的護(hù)理床。5對護(hù)理床的主要零件進(jìn)行受力校核，檢驗(yàn)整臺護(hù)理床使用的安全性及穩(wěn)定性。6設(shè)計護(hù)理床的整體控制方案。設(shè)計控制流程框圖，用PROTEL軟件完成單片機(jī)接線圖，以及外部接線圖，編寫單片機(jī)主要程序。14本章小結(jié)本章主要介紹了課題的目的和意義，目前醫(yī)用護(hù)理床在國內(nèi)外的發(fā)展趨勢和各類護(hù)理床的比較，在多個方面表明了當(dāng)今多功能醫(yī)用護(hù)理床護(hù)理床各個模買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯塊的發(fā)展情況，最后根據(jù)研究分析確定了自己所需完成的研究內(nèi)容。2護(hù)理床結(jié)構(gòu)的整體方案21護(hù)理要求211護(hù)理床的工作環(huán)境多功能醫(yī)用護(hù)理床多數(shù)是應(yīng)用于病房和家庭居室，室內(nèi)溫度變化不大無需特別考慮，但是需要考慮到環(huán)境對噪聲的限制，故設(shè)計時電機(jī)類型及型號的選取應(yīng)滿足工作噪音低于20分貝，床體材料也需要得到考慮，并且在床體上附加一些必要的減震降音材料，如橡膠墊片、彈簧墊圈等。212護(hù)理床的位姿和控制要求護(hù)理床應(yīng)該滿足有利于被護(hù)理人康復(fù)、生活自理所需的各種必要的體位位姿，這些體位位姿包括抬背、側(cè)翻、屈腿等。為了防止褥瘡等一系列由于長時間臥床造成血流不暢所引起的并發(fā)癥，護(hù)理床應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)床面的左右側(cè)翻身。對于危重、高度癱瘓等生活上不能自理的病人，在設(shè)計時還可以考慮能使病人在床上可以以坐姿或是臥姿排便。同時護(hù)理床還應(yīng)該實(shí)現(xiàn)病人的抬腿坐姿體位，以減輕病人由于盤腿坐起時的不舒適感。對護(hù)理床的控制方式，可以采用鍵盤按鈕操縱，方便護(hù)理人員或病人自己進(jìn)行控制。22護(hù)理床的總體方案構(gòu)思護(hù)理床的總體構(gòu)思包括機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計、電機(jī)驅(qū)動、傳感、控制運(yùn)動以及總體位姿協(xié)調(diào)等問題。221構(gòu)思的提出通過分析現(xiàn)有的護(hù)理床設(shè)計，我們很容易發(fā)現(xiàn)，為了實(shí)現(xiàn)床面某一個特定的體位姿態(tài)，傳統(tǒng)的設(shè)計方法就會設(shè)計一套特定的機(jī)構(gòu)與之對應(yīng)。當(dāng)位姿數(shù)目越來越多時，所需機(jī)構(gòu)數(shù)目也隨之增加，同時空間體積也隨之膨脹。而床體的總體積是有一定限制的，即床體的長、寬、高尺寸必須按照有關(guān)護(hù)理床標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定限制在某一個空間范圍之內(nèi)，才能夠既滿足病人的舒適感的要求又滿足空間限制要求。多機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)的技術(shù)是源于模仿人體的運(yùn)動，人體的運(yùn)動具有極大的柔性。受此啟發(fā)將護(hù)理床的床面進(jìn)一步加以細(xì)分，成為彼此之間相互獨(dú)立的12個面板。如圖21所示。圖21中，床面板1、床面板2與床面板3對應(yīng)于人體的背部，床面板4、床面板5和床面板6對應(yīng)于人體的臀部，人體的腿與腳分別對應(yīng)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。通過各個床面板之間的協(xié)調(diào)運(yùn)動，采用單動或聯(lián)動方式來實(shí)現(xiàn)護(hù)理床所需的各買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯種體位位姿。圖21多功能醫(yī)用護(hù)理床床面板圖222相關(guān)要求與標(biāo)準(zhǔn)為了滿足患者在使用護(hù)理床時的舒適程度以及有效的減緩護(hù)理人員的護(hù)理強(qiáng)度。護(hù)理床結(jié)構(gòu)在設(shè)計時應(yīng)滿足以下幾個方面的要求1能夠?qū)崿F(xiàn)護(hù)理所需的各種體位位姿要求。2各個活動床面板的擺動角度范圍應(yīng)參照有關(guān)醫(yī)療護(hù)理要求以及人體的舒適感，各床面板擺動角度及標(biāo)準(zhǔn)如下背板擺動角度075左/右翻身擺動角度075腿板擺動角度0453護(hù)理床床體的可靠性、穩(wěn)定性和安全性要符合醫(yī)護(hù)要求。4床體的結(jié)構(gòu)尺寸有一定的空間范圍限制。買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯223護(hù)理床的組成多功能醫(yī)用護(hù)理床從結(jié)構(gòu)和功能上分為床框架、平面連桿機(jī)構(gòu)、床板、控制系統(tǒng)組成。圖22多功能醫(yī)用護(hù)理床系統(tǒng)框圖床框架除了固定的機(jī)械機(jī)構(gòu)以外，還包括各個電機(jī)安裝模塊。平面連桿機(jī)構(gòu)包括側(cè)翻機(jī)構(gòu)、抬背機(jī)構(gòu)、曲腿機(jī)構(gòu)。床板由床板框架和床板面板組成，整臺多功能醫(yī)用護(hù)理床中共有四臺直流電機(jī)，分別完成頭部升降、腿部屈伸、左右側(cè)翻等動作。本課題工作重點(diǎn)在平面連桿機(jī)構(gòu)部分，包括機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的設(shè)計，運(yùn)動方案的設(shè)計，整個多功能醫(yī)用護(hù)理床三維虛擬樣機(jī)的建立，虛擬樣機(jī)運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)優(yōu)化，整床的裝配及調(diào)試；控制方案確定，電路板設(shè)計、控制線路布置、連接，各種傳感器設(shè)計安裝，編程以及調(diào)試。23本章小結(jié)本章圍繞護(hù)理床的總體構(gòu)思而展開，通過論述護(hù)理床所處的工作環(huán)境及位姿要求，指出了護(hù)理床設(shè)計時所需的各項(xiàng)要求，以這些要求為契機(jī)，提出了護(hù)理床的總體方案的構(gòu)思，包括整體設(shè)計的構(gòu)思思路，護(hù)理床結(jié)構(gòu)形式的初步探討，護(hù)理床的各個組成部分。對于控制系統(tǒng)采用單片機(jī)為主控制芯片，控制多臺電機(jī)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動控制，完成護(hù)理床的各項(xiàng)功能。買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯3護(hù)理床的結(jié)構(gòu)設(shè)計31引言多功能醫(yī)用護(hù)理床為了實(shí)現(xiàn)側(cè)翻、抬背和曲腿等動作主要有以下幾個機(jī)構(gòu)組成抬背機(jī)構(gòu)，側(cè)翻機(jī)構(gòu)和曲腿機(jī)構(gòu)。在設(shè)計計算的時候大多采用圖解法計算多功能醫(yī)用護(hù)理床的各個機(jī)構(gòu)，在滿足機(jī)構(gòu)設(shè)計要求的條件下，采用AUTOCAD軟件輔助得到滿足機(jī)構(gòu)運(yùn)動要求的初始機(jī)構(gòu)各桿件尺寸。32側(cè)翻機(jī)構(gòu)側(cè)翻機(jī)構(gòu)是多功能醫(yī)用護(hù)理床中的一個關(guān)鍵機(jī)構(gòu)，其主要的功能是實(shí)現(xiàn)患者在護(hù)理床上的左右翻身，避免因患者背部長期接觸被褥而產(chǎn)生褥瘡，同時減輕護(hù)理人員的護(hù)理強(qiáng)度。321側(cè)翻機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理多功能醫(yī)用護(hù)理床的側(cè)翻機(jī)構(gòu)采用兩個對稱的四桿機(jī)構(gòu)，由兩個直線驅(qū)動器驅(qū)動。通過電氣控制，實(shí)現(xiàn)護(hù)理床的左右側(cè)翻功能。簡圖如圖31所示。買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯左側(cè)翻示意圖右側(cè)翻示意圖圖31側(cè)翻機(jī)構(gòu)多功能醫(yī)用護(hù)理床的側(cè)翻機(jī)構(gòu)由線性推桿、側(cè)翻連桿、側(cè)翻滾子、兩側(cè)床板以及部分床架組成。線性推桿一端鉸接于床架上，另一端鉸接于側(cè)翻構(gòu)件上，側(cè)翻構(gòu)件的一端鉸接于床架上，另一端通過滾子與床側(cè)板連接，床側(cè)板通過螺栓與中部床板鉸接，中部床板通過固定器將中部床板固定于床架上，使之充當(dāng)機(jī)架作用，線性推桿的推動使得側(cè)翻構(gòu)件繞著床架發(fā)生轉(zhuǎn)動，通過滾子的作用，使得背部側(cè)板繞著它與中部床板的鉸接點(diǎn)為轉(zhuǎn)軸發(fā)生轉(zhuǎn)動。322側(cè)翻機(jī)構(gòu)的設(shè)計（圖解法）側(cè)翻機(jī)構(gòu)由左右兩個四桿機(jī)構(gòu)組成，兩個機(jī)構(gòu)承對稱，因此設(shè)計其中之一即可。通過查閱手冊人體的肩寬大約為330415MM，因此床的中間段板要盡可能的窄，使患者能實(shí)現(xiàn)翻身這一動作。在此設(shè)計中背板中部設(shè)為180MM；兩側(cè)板設(shè)為320MM；床板的厚度設(shè)為35MM；支承滾子的直徑設(shè)為20MM，床的高度根據(jù)普通床的高度做調(diào)整，過高不方便患者上下床，過低影響安裝空間。線性推桿的底部安裝點(diǎn)到床板轉(zhuǎn)軸距離根據(jù)機(jī)構(gòu)的始末位置把電機(jī)的行程范圍定為115MM。利用AUTOCAD的旋轉(zhuǎn)功能，將一側(cè)床板翻轉(zhuǎn)75，利用偏移指令，找到側(cè)翻構(gòu)件翻轉(zhuǎn)后的位置，再次旋轉(zhuǎn)得到電機(jī)前端的安裝點(diǎn)，這樣就可以得到了側(cè)翻機(jī)構(gòu)在水平狀態(tài)時的機(jī)構(gòu)的各點(diǎn)的參數(shù)，根據(jù)設(shè)計要求側(cè)翻的翻轉(zhuǎn)最大角度為75，所以將背板旋轉(zhuǎn)75之后，又得到了一個新的機(jī)構(gòu)的位置，通過觀察發(fā)現(xiàn)，機(jī)構(gòu)在終了位置時，桿件并沒有發(fā)生碰撞干涉，符合機(jī)構(gòu)的運(yùn)動要求，測量線性推桿在終了位置時的伸長長度，推桿在許用選用范圍之內(nèi)，滿足了推桿的選用行程，至此側(cè)翻機(jī)構(gòu)的圖解法設(shè)計結(jié)束，各點(diǎn)的安裝位置及初步設(shè)計尺寸如圖32所示。買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯圖32側(cè)翻機(jī)構(gòu)初始設(shè)計尺寸圖33抬背機(jī)構(gòu)抬背機(jī)構(gòu)是多功能醫(yī)用護(hù)理床上的一個關(guān)鍵機(jī)構(gòu)，其主要的功能實(shí)現(xiàn)患者在護(hù)理床上的抬背及端坐功能。331抬背機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理多功能醫(yī)用護(hù)理床的臺北機(jī)構(gòu)類似于側(cè)翻機(jī)構(gòu)，由線性推桿、抬背連桿、抬背滾子、背板以及部分床架組成。線性推桿一端鉸接于床架上，另一端鉸接于抬背構(gòu)件上，抬背構(gòu)件的一端鉸接于床架上，另一端通過滾子與背板連接，中部床板焊接固定于床架上，使之充當(dāng)機(jī)架作用，線性推桿的推動使得抬背構(gòu)件繞著床架發(fā)生轉(zhuǎn)動，通過滾子的作用，使得背板繞著它與中部床板的鉸接點(diǎn)為轉(zhuǎn)軸發(fā)生轉(zhuǎn)動。簡圖如圖33所示。圖33抬背機(jī)構(gòu)買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯332抬背機(jī)構(gòu)的設(shè)計（圖解法）多功能醫(yī)用護(hù)理床的抬背機(jī)構(gòu)采用一個四桿機(jī)構(gòu)，用單個線性推桿驅(qū)動。查閱手冊得人體的坐高大約為800MM左右，所以本機(jī)構(gòu)中背板的長度為860MM，滾子的直徑為20MM，與側(cè)翻機(jī)構(gòu)相似，圖解法設(shè)計，設(shè)臀部床板的長度為400MM，線性推桿的行程范圍得出水平距離為608MM，由此得出線性推桿的初始安裝長度，這樣得到了初始狀態(tài)下的抬背機(jī)構(gòu)的尺寸，但由于機(jī)構(gòu)需要滿足運(yùn)動要求，根據(jù)設(shè)計要求，將背板向上翻轉(zhuǎn)75之后，利用偏移命令，找到轉(zhuǎn)動擺桿的所在位置，得出線性推桿的終了安裝位置，這樣就可以得到線性推桿的行程，其行程為190MM，此行程正好滿足了線性推桿的選用范圍，可以直接采用廠家提供的線性推桿。初步設(shè)計完成之后的尺寸圖如圖34所示，各點(diǎn)安裝位置也如圖所示。圖34抬背機(jī)構(gòu)初始設(shè)計尺寸圖34曲腿機(jī)構(gòu)曲腿機(jī)構(gòu)是醫(yī)用護(hù)理床上的一個關(guān)鍵機(jī)構(gòu)，主要實(shí)現(xiàn)腿部床板的向下彎曲。在向下彎曲的時候，腳板必須處于水平位置。341曲腿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理多功能醫(yī)用護(hù)理床的曲腿機(jī)構(gòu)是一個五桿機(jī)構(gòu)，由單線性推桿驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)曲腿的動作。簡圖如圖35所示。買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯圖35曲腿機(jī)構(gòu)多功能醫(yī)用護(hù)理床的曲腿機(jī)構(gòu)包括線性推桿、曲腿連桿、曲腿連桿、腿部床板和部分床架。線性推桿一端鉸接于床架上，另一端鉸接于曲腿連桿上，曲腿連桿又和曲腿連桿相鉸接，曲腿連桿再和腿部床板鉸接；曲腿連桿和腿部床板通過不同的鉸接分別固定于床架上，線性推桿的推動使得曲腿構(gòu)件繞著床架發(fā)生轉(zhuǎn)動，通過曲腿連桿與腿部床板相鉸接，使得腿部床板繞著它與中部床板的鉸接點(diǎn)為轉(zhuǎn)軸發(fā)生轉(zhuǎn)動。342曲腿機(jī)構(gòu)的設(shè)計（圖解法）多功能醫(yī)用護(hù)理床的曲腿機(jī)構(gòu)采用一個五桿機(jī)構(gòu)，設(shè)大腿板的長度為445MM，線性推桿的行程范圍得出水平距離為380MM，由此得出線性推桿的初始安裝長度，這樣得到了初始狀態(tài)下的曲腿機(jī)構(gòu)的尺寸，但由于機(jī)構(gòu)需要滿足運(yùn)動要求，根據(jù)設(shè)計要求，機(jī)構(gòu)做拉動，將腿板向下翻轉(zhuǎn)45之后，利用偏移命令，找到轉(zhuǎn)動連桿的所在位置，得出線性推桿的終了安裝位置，這樣就可以得到線性推桿的行程，其行程為101MM，此行程正好滿足了線性推桿的選用范圍，可以直接采用廠家提供的線性推桿。初步設(shè)計完成之后的尺寸圖如圖36所示，各點(diǎn)安裝位置也如圖所示。買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯圖36曲腿機(jī)構(gòu)初始設(shè)計尺寸圖在大腿板和腳板的連接處添加兩處支撐滾子，在曲腿沒有或初進(jìn)行時，滾子起支撐腳板的作用。在床架下框架再添加兩處支撐滾子。當(dāng)曲腿運(yùn)動進(jìn)行時，腳板碰到床下框架的滾子，使得小腿板彎曲變?yōu)榻咏轿恢?，起到支撐腳的作用。而腿板與腳板連接處的滾子由于曲腿動作失去支撐作用。35護(hù)理床的三維建模通過圖解法的方法得到了護(hù)理床的初始設(shè)計數(shù)據(jù)，這些是對護(hù)理床進(jìn)行建模的基礎(chǔ)，根據(jù)上述初始設(shè)計數(shù)據(jù)，通過SOLIDERWORKS軟件對其進(jìn)行建模，SOLIDWORKS軟件功能強(qiáng)大，組件繁多。SOLIDWORKS功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新是SOLIDWORKS的三大特點(diǎn)，使得SOLIDWORKS成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD解決方案。SOLIDWORKS能夠提供不同的設(shè)計方案、減少設(shè)計過程中的錯誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。SOLIDWORKS不僅提供如此強(qiáng)大的功能，同時對每個工程師和設(shè)計者來說，操作簡單方便、易學(xué)易用。得到的模型如圖37所示。圖37A護(hù)理床床架三維模型買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯圖37B護(hù)理床側(cè)翻（左）連桿三維模型圖37C護(hù)理床抬背連桿三維模型圖37D護(hù)理床曲腿連桿三維模型圖37E多功能醫(yī)用護(hù)理床三維模型1買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯36本章小結(jié)本章通過對多功能醫(yī)用護(hù)理床的各個機(jī)構(gòu)經(jīng)過論證討論，初步確定了各個機(jī)構(gòu)的方案，并用圖解法的方法，得到了各個機(jī)構(gòu)的初始設(shè)計參數(shù)，為下一步進(jìn)行運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)優(yōu)化打下了基礎(chǔ)。圖37F多功能醫(yī)用護(hù)理床三維模型2買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯4護(hù)理床運(yùn)動學(xué)優(yōu)化41引言運(yùn)動學(xué)是理論力學(xué)的一個分支學(xué)科，它是運(yùn)用幾何學(xué)的方法來研究物體的運(yùn)動，通常不考慮力和質(zhì)量等因素的影響。至于物體的運(yùn)動和力的關(guān)系，則是動力學(xué)的研究課題。運(yùn)動學(xué)主要研究點(diǎn)和剛體的運(yùn)動規(guī)律。點(diǎn)是指沒有大小和質(zhì)量、在空間占據(jù)一定位置的幾何點(diǎn)。剛體是沒有質(zhì)量、不變形、但有一定形狀、占據(jù)空間一定位置的形體。運(yùn)動學(xué)包括點(diǎn)的運(yùn)動學(xué)和剛體運(yùn)動學(xué)兩部分。掌握了這兩類運(yùn)動，才可能進(jìn)一步研究變形體彈性體、流體等的運(yùn)動。在變形體研究中，須把物體中微團(tuán)的剛性位移和應(yīng)變分開。點(diǎn)的運(yùn)動學(xué)研究點(diǎn)的運(yùn)動方程、軌跡、位移、速度、加速度等運(yùn)動特征，這些都隨所選的參考系不同而異；而剛體運(yùn)動學(xué)還要研究剛體本身的轉(zhuǎn)動過程、角速度、角加速度等更復(fù)雜些的運(yùn)動特征。剛體運(yùn)動按運(yùn)動的特性又可分為剛體的平動、剛體定軸轉(zhuǎn)動、剛體平面運(yùn)動、剛體定點(diǎn)轉(zhuǎn)動和剛體一般運(yùn)動。多功能醫(yī)用護(hù)理床的運(yùn)動學(xué)分析，主要是為了進(jìn)一步確定各機(jī)構(gòu)的桿件尺寸，在滿足各機(jī)構(gòu)運(yùn)動要求的前提下，保證在運(yùn)動的時候各機(jī)構(gòu)之間不能發(fā)生干涉現(xiàn)象，同時多功能醫(yī)用護(hù)理床的運(yùn)動學(xué)分析也時為了在滿足機(jī)構(gòu)運(yùn)動的條件下，使機(jī)構(gòu)在運(yùn)行的過程中達(dá)到機(jī)構(gòu)運(yùn)動的優(yōu)良的運(yùn)動學(xué)狀態(tài)，得到優(yōu)化后的設(shè)計數(shù)據(jù)及桿件尺寸數(shù)據(jù)。多功能醫(yī)用護(hù)理床的運(yùn)動學(xué)分析基于ADAMS機(jī)械分析軟件。ADAMS是全球運(yùn)用最為廣泛的機(jī)械系統(tǒng)仿真軟件，用戶可以利用ADAMS在計算機(jī)上建立和測試虛擬樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)事實(shí)再現(xiàn)仿真，了解復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計的運(yùn)動性能。42側(cè)翻機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)分析多功能醫(yī)用護(hù)理床的側(cè)翻機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析，是以側(cè)翻背板的角加速度的最大值最小化為目標(biāo)函數(shù)，建立運(yùn)動學(xué)方程，基于ADAMS機(jī)械分析軟件，得到滿足機(jī)構(gòu)要求的機(jī)構(gòu)參數(shù)。側(cè)翻機(jī)構(gòu)的左右兩部分相同，只研究右半部分的側(cè)翻機(jī)構(gòu)。買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯圖41側(cè)翻機(jī)構(gòu)關(guān)鍵點(diǎn)簡圖過O點(diǎn)建立坐標(biāo)系，以水平方向?yàn)閄方向，以豎直方向?yàn)閅方向。表41坐標(biāo)系中各點(diǎn)位置坐標(biāo)點(diǎn)X坐標(biāo)/MMY坐標(biāo)/MMO00AX1Y1BX2Y2CX3Y3DX4Y4把所有零部件視為剛體，OA為線性推桿，其長度可以變化，最短長度為348MM。側(cè)翻所轉(zhuǎn)過的角度與各個點(diǎn)的坐標(biāo)有關(guān)。421側(cè)翻機(jī)構(gòu)在ADAMS中的建模當(dāng)機(jī)構(gòu)的各個關(guān)鍵的位置確立好之后，機(jī)構(gòu)就能運(yùn)行。因此只要合理的選取各個機(jī)構(gòu)點(diǎn)的位置，就能實(shí)現(xiàn)醫(yī)療床的側(cè)翻功能。在機(jī)構(gòu)的初始位置沒有要求的情況下，應(yīng)該選擇一個方便于建模的位置，在進(jìn)行ADAMS分析時，此位置就是機(jī)構(gòu)的初始位置。由于醫(yī)療床側(cè)翻機(jī)構(gòu)的模型比較簡單，利用ADAMS自身提供的建模工具，就可以建立側(cè)翻機(jī)構(gòu)的模型。使用ADAMSVIEW提供的參數(shù)化的方法可以方便的建立參數(shù)化的樣機(jī)模型。利用該樣機(jī)模型可以進(jìn)行動力學(xué)及運(yùn)動學(xué)仿真，通過其自身提供的后處理功能，可以將所得的數(shù)據(jù)繪制成數(shù)據(jù)曲線圖，并可以對曲線進(jìn)行數(shù)學(xué)操作。ADAMS還以可通過自身所具有的模塊對機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，得到理想的機(jī)構(gòu)模型。（1）設(shè)置操作環(huán)境在建立模型前，首先應(yīng)該設(shè)置操作環(huán)境，以方便模型的建立A設(shè)置單位在菜單SETTING中選擇UINTS，出現(xiàn)單位設(shè)置對話框，選擇MMKS。B定義地面坐標(biāo)系選擇默認(rèn)狀態(tài)下的笛卡爾坐標(biāo)系作為地面坐標(biāo)系。買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯C定義重力選擇默認(rèn)狀態(tài)下大小為1G的重力加速度，方向?yàn)閅方向。D設(shè)置工作柵格在菜單SETTING中選擇WORKINGGRID，出現(xiàn)柵格設(shè)置對話框，X，Y方向的柵格范圍分別設(shè)置為750和500，按OK確定。（2）建立設(shè)計變量及關(guān)鍵點(diǎn)根據(jù)醫(yī)療床的機(jī)構(gòu)簡圖及運(yùn)動分析，首先建立基礎(chǔ)設(shè)計變量。其中包括設(shè)計變量和關(guān)鍵點(diǎn)變量。由于機(jī)構(gòu)的驅(qū)動器采用為線性推桿，其具有一定的安裝尺寸要求。醫(yī)療床的床面高度，以及側(cè)翻機(jī)構(gòu)的側(cè)翻角度也有一定的要求，所以設(shè)計的時候由一定的尺寸要求，設(shè)計成形后要求線性推桿的初始長度為348MM，機(jī)架的最大高度340MM左右。這些設(shè)計數(shù)據(jù)對應(yīng)于設(shè)計變量的取值范圍，定義好后的設(shè)計變量如表42所示表42初始設(shè)計變量變量名說明STANDARDVALUE/MMDV_L1A點(diǎn)X方向坐標(biāo)250DV_L2A點(diǎn)Y方向坐標(biāo)245DV_L3B點(diǎn)X方向坐標(biāo)200DV_L4B點(diǎn)Y方向坐標(biāo)330DV_L5C點(diǎn)X方向坐標(biāo)150DV_L6C點(diǎn)Y方向坐標(biāo)390DV_L7D點(diǎn)X方向坐標(biāo)400DV_L8D點(diǎn)Y方向坐標(biāo)370圖42關(guān)鍵點(diǎn)的建立買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯（3）在ADAMS中完成樣機(jī)的建模圖43側(cè)翻機(jī)構(gòu)在ADAMS中的建模（4）添加傳感器后的仿真圖44添加傳感器后的仿真422樣機(jī)的參數(shù)化（1）設(shè)計研究通過ADAMS提供的設(shè)計研究，對各個設(shè)計變量進(jìn)行設(shè)計研究得到報表如下TRIALO1DV_1SENSITIVITY1105642250000421292158312375000521393235992500000831204366102625001383555818727500017261買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯TRIALO1DV_2SENSITIVITY108892823050012975218300237750101423235992450000922234316722522501461154478525950018087TRIALO1DV_3SENSITIVITY1217411800000138882231301900000092903323599200000001520442343421000000576525224462200000098788TRIALO1DV_4SENSITIVITY17418130700030897238649318500219923235993300001286740905603415000876365034428353000048811TRIALO1DV_5SENSITIVITY139090127500071394231058138750068848323599150000054516418792161250039681514671172500036631TRIALO1DV_6SENSITIVITY127446360500013992225382375250013041323599390000009686942252540475000725975214584195000072352TRIALO1DV_7SENSITIVITY1235993690010028E0152235993845054437E0163235994000045841E0164235994155011460E0165235994310077357E016TRIALO1DV_8SENSITIVITY買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯1235993443010022E0152235993571522680E0303235993700038015E0164235993828569119E0175235993957010368E016（2）試驗(yàn)設(shè)計通過上述的設(shè)計研究發(fā)現(xiàn)DV_L4、DV_L7和DV_L8的敏感度最大，所以在實(shí)驗(yàn)研究的時候著重對這三個點(diǎn)進(jìn)行研究，改變?nèi)齻€設(shè)計變量的變化范圍DV_L4的變化范圍是020，DV_L7的變化范圍是200，DV_L8的變化范圍是200；實(shí)驗(yàn)研究報表為O1MINIMUMOFMARKER_1_MEA_1UNITSDEG/SEC2MAXIMUMVALUE0069022TRIAL4MINIMUMVALUE495551E005TRIAL7TRIALO1DV_4DV_7DV_8100001039633000200002160020000558483300020000245003004117033000250002160040069022330002500024500558272E005376002000021600658768E005376002000024500749555E005376002500021600876250E005376002500024500圖45各數(shù)據(jù)下的角加速度曲線（3）優(yōu)化分析在實(shí)驗(yàn)研究的時候著重對這三個點(diǎn)進(jìn)行研究，改變?nèi)齻€設(shè)計變量的變化范買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯圍DV_L4的變化范圍是07，DV_L7的變化范圍是70，DV_L8的變化范圍是60；實(shí)驗(yàn)研究報表為O1MAXIMUMOFMARKER_1_MEA_1UNITSDEG/SEC2INITIALVALUE239011FINALVALUE0897772624ITERO1DV_4DV_7DV_802390133000250002450010897403461024028236302089777346102402823630圖46優(yōu)化前后角加速度對比通過對比，我們很容易發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后角加速度明顯減小，圖49中實(shí)線為初始角加速度曲線，虛線為優(yōu)化后曲線。經(jīng)過優(yōu)化，可以確定三個變量的值分別為DV_L4為34610、DV_L7為24028、DV_L8為23630，此時可以滿足設(shè)計要求，即背板翻轉(zhuǎn)角度為75，角加速度減小到機(jī)構(gòu)滿足的范圍之內(nèi)。優(yōu)化之后主要變動的為B點(diǎn)的安裝尺寸及BD桿的長度，具體變化詳見表43。表43桿件尺寸變化B點(diǎn)距A點(diǎn)豎直距離/MMBD/MM初始尺寸65984優(yōu)化后尺寸4891151買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯43抬背機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)分析圖47抬背機(jī)構(gòu)關(guān)鍵點(diǎn)簡圖431抬背機(jī)構(gòu)在ADAMS中的建模（1）建立設(shè)計變量表44關(guān)鍵點(diǎn)設(shè)計變量及初始值關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)方向變量名初始值/MMPOINT_A_XDV_1495APOINT_A_YDV_2390POINT_B_XDV_3222BPOINT_B_YDV_4370POINT_C_XDV_5458CPOINT_C_YDV_6330POINT_D_XDV_7608DPOINT_D_YDV_8275POINT_E_X0EPOINT_E_Y0（2）建模圖48抬背機(jī)構(gòu)在ADAMS中的建模買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯432樣機(jī)的參數(shù)化（1）設(shè)計研究運(yùn)動學(xué)設(shè)計研究報表如下所示。TRIALO1DV_1SENSITIVITY1347614830000002159223472549000000021155334689495000000202834346555010000001941653462351200000018987TRIALO1DV_2SENSITIVITY1345563720000004745123462638300000045328334689390000000413124347474010000003772953480041200000036039TRIALO1DV_3SENSITIVITY13468917690044144E0122346891995056664E0123346892220010909E0124346892405044672E0125346892610016574E013TRIALO1DV_4SENSITIVITY13468935300068425E01223468936100092588E01233468937000045511E01243468937900012169E01153468938800035609E012TRIALO1DV_5SENSITIVITY134637448000000050460234662453000000052487334689458000000558444347184630000005798053474746800000058786TRIALO1DV_6SENSITIVITY1348643140000001273023478332100000013766334689330000000160504345793330000001880253445034000000020307TRIALO1DV_7SENSITIVITY13468360100064020E00523468560400083627E005334689608000000011856買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯434695612000000014581534701616000000015773TRIALO1DV_8SENSITIVITY13448326300000177002345922690000016691334689275000001478643477528100000130965348512870000012302通過上述報表，對比發(fā)現(xiàn)DV_2、DV_5、DV_6、DV_8的敏感度最大，所以在優(yōu)化設(shè)計的時候選取上述四個設(shè)計變量作為優(yōu)化的變量值。（2）優(yōu)化設(shè)計以背板角加速度的最大值最小化作為優(yōu)化目標(biāo)，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，期望在滿足機(jī)構(gòu)運(yùn)動條件的情況下，得到最優(yōu)的機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)。圖49抬背機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)優(yōu)化前后背板角加速度曲線表45優(yōu)化前后機(jī)構(gòu)桿件尺寸表A、C點(diǎn)間豎直距離/MMBC/MMCD/MMDE/MM初始值60236256667優(yōu)化值762237242682買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯44曲腿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)分析圖410曲腿機(jī)構(gòu)關(guān)鍵點(diǎn)簡圖441曲腿機(jī)構(gòu)在ADAMS中的建模（1）建立設(shè)計變量表46關(guān)鍵點(diǎn)設(shè)計變量及初始值關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)方向變量名初始值/MMPOINT_A_X0APOINT_A_Y0POINT_B_XDV_12945BPOINT_B_YDV_2240POINT_C_XDV_34145CPOINT_C_YDV_4320POINT_D_XDV_34145DPOINT