多功能自助起居床方案設計

劉效臣 谷銘鑫 高志林 崔 博 肖 宇 魏 丹

(沈陽工學院，遼寧 撫順 113122)

1 研究背景

在這個現(xiàn)代科技發(fā)達的社會，年輕的人們都在奮斗。奮斗是為了更好地提高自己，但是，不能忘記家里的老人。他們辛苦地把我們養(yǎng)大成人，我們也需要去回報他們?？紤]到老人晚上睡覺的安全問題，團隊設計了多功能自助起居床。這樣既有一定的安全保障又有一定的實用性[1]。

多功能自助起居床的操作非常簡單便捷，實用功能多：自帶特殊的燈光和聲音效果可以隔絕外面的噪聲，床邊帶有電控調節(jié)按鈕，可以讓床上下調節(jié)，找到合適舒服的位置。側圍與床體的兩側分離組裝，可以左右擺動，防止老人翻身不小心摔倒。

床，是休息的地方，更是每家每戶的必備家具。那么，如果從老人的起居入手，就能使老人的生活更加方便快捷，家人也更加放心。這樣更能體現(xiàn)出所制作出產(chǎn)品的實用性、可靠性，解決傳統(tǒng)床型的普遍性、單一性。

2 設備主要結構及功能

結構基本分為3個部分：床身組成、控制驅動和機械系統(tǒng)。整體結構如圖1。作為多功能自助起居床的主要組成部分，床身骨架均采用不銹鋼材制，具有材料堅固且便于加工等諸多好處。機械系統(tǒng)為絲杠組、絲杠有2組，每組2個，其中兩大兩小分別帶動不同部位運行，絲杠采用45號鋼材質，具有高精度、高速進給、傳動效率高的優(yōu)點。內(nèi)部還裝配了STM32F103ZET6、miniSTM32F103rct，能通過傳感器反饋信息，通過數(shù)據(jù)處理，自動做出相應反應[2]。之所以選擇絲杠傳動，是因為絲杠更能夠適應復雜傳動，其傳動效率高，且比較穩(wěn)定，自助起居床經(jīng)過長時間使用，在不同程度磨損情況下也能更長時間使用。控制驅動部分則分為2塊，即控制器與驅動裝置，控制驅動器采用(YF-18步進電機控制器)高標準高性能，而且接收效率高，與控制器相輔相成。

圖1 多功能自助起居床整體結構

多功能自助起居床主要功能分為起床和下降2個部分，起床部分具有智能識別系統(tǒng)，使用控制器發(fā)送指令，驅動器執(zhí)行起床指令。并通過傳感器識別所處位置，進行準確定位運行主床身至實現(xiàn)位置。

本設備屬于助老機械產(chǎn)品，工作時通過上半身兩側板傳感器進行識別，判斷起居床兩側板是否正常工作，當實現(xiàn)起床功能后電機停止運行，在不發(fā)出下一步指令期間床身一直處于當前位置車位置。而下降這一功能也是利用控制器發(fā)出指令，步進電機帶動絲杠運行，傳感器精準識別，使床身回歸初始位置。當途中發(fā)生突發(fā)事件時絲杠裝置將進行鎖死不再運行，且床身側邊有報警裝置，在突發(fā)事故排除之后絲杠裝置將解除鎖死，電機繼續(xù)帶動運行，直至實現(xiàn)動作后停止，保證老人的安全和產(chǎn)品的實用性。

3 功能特點

(1)多功能自助起居床設計用于幫助高齡老人，可以幫助孤寡老人起床，穩(wěn)定傳動且結構穩(wěn)定。

(2)采用高精度高強度設施以維持長期工作。

(3)正常承載80kg，最大載重150kg。

(4)實現(xiàn)自助起床這一功能，并輔以其他功能于內(nèi)，如：報警裝置等。

4 創(chuàng)新點

(1)自助起居床可以實現(xiàn)30°旋轉，保證實現(xiàn)預期工作目的。

(2)自助起居床采用標準床型尺寸，機械結構等放置床身下方，節(jié)省空間提高利用率。

(3)自助起居床床身為三部6塊，實現(xiàn)自由角度切換。

(4)自助起居床采用絲杠傳動，傳動穩(wěn)定，精度高。

(5)自助起居床采用雙驅動雙電機裝置，精準分級，實現(xiàn)分布操作。

(6)整體采用穩(wěn)定堅固材料，防撞防擠壓。

(7)造價親民，符合實際需求，適用多數(shù)高齡老人。