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多功能康复床的设计与研究

作　者: 张渤海
导　师: 张建国；焦志勇
学　校: 天津科技大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 康复床辅具机构分析运动仿真
分类号: TH789
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 239次
引　用: 1次
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内容摘要

据统计,我国现有老年人口1.32亿,并每年以3.2%的速度增加;80岁以上的高龄老人每年以5%的速度增长,而全国卧床、生活不能自理的病人和老人有2,700万:半身不遂病人有70万人,82万老年痴呆病人中有30%总计24万人卧床不起,老龄化问题已上升到事关国计民生的大事。由于实行计划生育,我国人口结构将成4:2:1趋势发展,每个家庭的负担也越来越重。因此,有一套合适的护理系统帮助老年人生活自理,减轻家庭负担,是儿女们的孝心,也是老人的心愿。随着中国老年人口数目日益增多,老年人的护理、保健和康复日渐成为全社会关注的重要问题之一。人们对生活质量的要求不断提高,使得原有的老年人护理保健方式急需变革,护理人员的纯体力护理方式越来越不适应社会和家庭的护理需要,而社区专人护理和自动化、智能化护理设备的运用正是解决上述矛盾的有效途径。本论文研究了一种机器人化的多功能护理床,它是一种能有效减轻护理人员劳动强度,增强受护理人自理能力的多功能智能型护理设备,极具社会推广价值。本文运用人性化的设计方法设计一种能坐起的多功能康复床,并设计一种移动辅助工具,使患者能自主实现在床和轮椅之间转接。从研究护理床床面的运动轨迹出发,分析了多种切实可行的机构方案,遵循护理床各项实际的要求,优化选择出曲柄摇杆机构作为每一块床板动作的执行机构,并且建立了该机构的运动模型,在此基础上对机构进行运动学、动力学分析,揭示了机构的实际运动过程和受力状况。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
1 绪论  10-15
  1.1 课题的来源、目的及意义  10-11
  1.2 国内外相关领域的发展状况及技术  11-13
    1.2.1 康复床的发展  12-13
    1.2.2 康复床和医疗辅助器具配合使用情况  13
    1.2.3 研究和创新的技术问题  13
  1.3 本文主要研究的内容  13-14
  1.4 本章小结  14-15
2 康复床的设计思路及功能  15-20
  2.1 设计思路  15-16
    2.1.1 工作环境  15
    2.1.2 人机结合  15-16
  2.2 康复床的功能  16-18
    2.2.1 针对不同的使用者康复床需要的功能  16-17
    2.2.2 本床针对的人群和实现的功能  17
    2.2.3 康复床性能指标  17-18
  2.3 能源供给及驱动形式  18-19
  2.4 传感器及控制  19
  2.5 本章小结  19-20
3 机构的比较和选用  20-29
  3.1 机构分析的内容及目的  20
  3.2 机构的确定  20-28
    3.2.1 上升及倾斜机构的比较分析和确定  20-23
    3.2.2 抬背机构的比较分析和确定  23-25
    3.2.3 大腿弯曲机构的比较分析和确定  25-27
    3.2.4 小腿弯曲机构的比较分析和确定  27-28
  3.3 与机构有关的其它功能  28
  3.4 本章小结  28-29
4 机构分析及运动学仿真  29-47
  4.1 机构运动轨迹计算及分析  29-36
    4.1.1 坐姿机构的计算及分析  29-32
    4.1.2 升降及倾斜机构的计算及分析  32-35
    4.1.3 曲腿机构的计算及分析  35-36
  4.2 立体建模和仿真分析原理  36-37
  4.3 运动学仿真  37-43
    4.3.1 建立构件三维模型  38-39
    4.3.2 整体装配  39-40
    4.3.3 连杆及质量特性  40-41
    4.3.4 运动副及约束  41-42
    4.3.5 3D接触  42-43
  4.4 力学分析  43-46
    4.4.1 强度校核  44
    4.4.2 材料选择及应力计算  44-46
  4.5 本章小结  46-47
5 转接辅具的设计及有限元分析  47-59
  5.1 转接辅具的作用及设计思路  47-48
    5.1.1 使用者和使用环境  47
    5.1.2 人机结合  47-48
  5.2 机构的设计及计算  48-54
    5.2.1 结构计算  49-50
    5.2.2 机构分析仿真  50-51
    5.2.3 构件强度校核  51-54
  5.3 有限元分析  54-58
    5.3.1 网格划分  55-56
    5.3.2 载荷及材料  56-57
    5.3.3 结果分析  57-58
  5.4 辅具和床及轮椅的结合  58
  5.5 本章小结  58-59
6 康复床及其它功能  59-62
  6.1 防褥疮床垫  59
  6.2 生理信息检测  59-60
  6.3 信息交互平台  60
  6.4 功能模块化  60
  6.5 系统集成  60-61
  6.6 本章小结  61-62
7 结论和展望  62-63
  7.1 论文工作结论  62
  7.2 后续工作展望  62-63
8 参考文献  63-67
9 论文发表情况  67-68
10 致谢  68-69
附录  69

多功能康复床的设计与研究

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