多功能醫(yī)用護理床設計【說明書+CAD+PROE】,說明書+CAD+PROE,多功能醫(yī)用護理床設計【說明書+CAD+PROE】,多功能,醫(yī)用,護理,設計,說明書,仿單,cad,proe 開題報告 課題名稱 多功能電動護理床的設計 學 院 專 業(yè) 班 級 學 號 姓 名 指導教師 定稿日期： 2014 年 3月15日 2 多功能電動護理床的設計 1選題背景及其意義 1.1選題的背景 隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，人口壽命不斷延長，然而出現(xiàn)城市人口正逐步進入老齡化。解決因身體虛弱臥床不起或因疾病導致生活不能自理的老年人的家庭照料看護問題是人口老齡化國家所面臨的共同問題。本設計是針對缺乏自理能力的老年人及行動不便的病人而設計的多功能電動護理床，該護理床能夠幫助病人實現(xiàn)做起，屈膝，解決了護理病人過程中的諸多不便，即使不能自理者，護理人員也可通過床邊的控制器進行操作，減少照顧病、殘患者的勞動強度。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，設計一種用于醫(yī)院病癥病人用的多功能護理床，解決病人身體和生理方面的需要，也減輕護理人員的勞動強度。 1.2選題的目的及意義 多功能電動護理床是針對生活不能自理的老年病人、危重病人和癱瘓病人的特殊需要而設計的，能隨意調(diào)節(jié)床的背部和腳部的角度。即使不能自理的者，護理人員也可通過床邊的控制器進行操作，減少照顧病、殘患者的辛苦。課題根據(jù)國家人口老齡化這一國情的需要而設計。針對市場需求開發(fā)設計一種結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用方便的多功能護理床并進行運動仿真，對于產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化具有重要意義。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，設計一種用于醫(yī)院病癥病人用的多功能護理床，解決病人身體和生理方面的需要，也減輕護理人員的勞動強度。針對市場需求開發(fā)設計一種結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用方便的多功能護理床并進行運動仿真，對于產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化具有重要意義。同時進而提高了我國護理業(yè)服務，有力的促進了我國的醫(yī)療保健事業(yè)的發(fā)展。 2 文獻綜述 2.1多功能電動護理床的發(fā)展概況 多功能電動護理床在國內(nèi)的發(fā)展概況簡介,近幾年在市場上已經(jīng)出現(xiàn)具有綜合功能手動或電動護理床，他們集中各項護理床的優(yōu)點，把微電子技術(shù)應用到護理床上來，向遙控、自動、輕便、數(shù)字方面邁進。目前，新鄉(xiāng)小保姆床是護理床行業(yè)的領頭羊，多功能護理床B型由多用型向綜合性轉(zhuǎn)變[1]，能自動完成坐臥、接便、除臭、按摩、捶背、逍遙、保健等服務，還有尿濕感應，自動控制功能等。但是其價格比較昂貴，很難為患者的消費觀念所接受。相比較而言，本設計是針對患者的消費觀念和生活水平，價格相對合理，而且本設計的功能也符合患者的必要需求，能夠幫助病人實現(xiàn)做起，屈膝，解決了護理病人過程中的諸多不便，即使不能自理者，護理人員也可通過床邊的控制器進行操作，減少照顧病、殘患者的勞動強度。 2.2多功能電動護理床的國外研究概況 從全球市場來看，70%的醫(yī)療器械銷售額集中在前30家企業(yè)中。盡管企業(yè)數(shù)量眾多，產(chǎn)品研發(fā)能力卻普遍較弱。對國內(nèi)醫(yī)療器械行業(yè)而言，扶持大型醫(yī)療器械龍頭企業(yè)始終是重點任務?？萍疾?012年印發(fā)的《醫(yī)療器械科技產(chǎn)業(yè)“十二五”專項計劃》表示，將重點支持10-15家大型醫(yī)療器械企業(yè)，扶持40-50家創(chuàng)新型高技術(shù)企業(yè)，形成8-10家產(chǎn)值超過50億元的大型醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)集團。推進產(chǎn)學研醫(yī)聯(lián)盟建設，促進學科交叉、技術(shù)融合和資源整合。根據(jù)《健康中國2020戰(zhàn)略計劃研究報告》 ，衛(wèi)生部計劃設立210個項目基金[2]。其中，100個項目將資助醫(yī)用耗材研發(fā)，每個項目2000萬元；100個項目資助醫(yī)療器械研發(fā)，每個項目5000萬元；10個項目用于資助大型醫(yī)用設備研制，每個項目3億元左右。醫(yī)療器械市場是當今世界經(jīng)濟中發(fā)展最快、國際貿(mào)易往來最為活躍的市場之一。處于絕對領先地位遠東三大國，中國、日本、與印度在西方經(jīng)濟學家眼中屬于“遠東三大工業(yè)經(jīng)濟強國” [3]。這三個國家的醫(yī)械市場銷售額合計約占亞洲醫(yī)械市場總銷售額的70%，亞洲其他國家和地區(qū)的銷售額合計只占剩余30%的份額。印度的醫(yī)械產(chǎn)業(yè)規(guī)模遠遜于中國。但印度政府過去幾年來大力發(fā)展旅游醫(yī)療經(jīng)濟新產(chǎn)業(yè)，大批西方游客前來印度看病兼旅游，使印度各大醫(yī)院生意興隆，與此同時，使得印度進口醫(yī)械與大型診斷成像儀器產(chǎn)品數(shù)量大增。過去幾年來印度醫(yī)療器械市場一直保持20%的年增長率。目前全球的醫(yī)療器械及設備市場規(guī)模約2300億美元。其中美國是世界上最大的醫(yī)療器械生產(chǎn)國和消費國，市場40%以上的醫(yī)療器械由其供應，同時美國市場也消費全球37%的醫(yī)療器械。全球醫(yī)療器械行業(yè)成長優(yōu)于藥品市場，未來將為此10%-15%復合增速。雖然發(fā)達國家占據(jù)了78%的市場份額，然而以中國為代表的發(fā)展中國家市場正經(jīng)歷著快速的成長，依靠成本優(yōu)勢和研發(fā)積累提升產(chǎn)業(yè)鏈地位。不斷增加的醫(yī)療費用支出、日益提升的消費能力和健康意識將是推動行業(yè)發(fā)展的積極因素，醫(yī)藥衛(wèi)生體制改革給行業(yè)發(fā)展注入額外動力，成為釋放被壓抑需求和打開未來潛在空間的誘發(fā)力量。資源配置再平衡、升級換代以及產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移等內(nèi)外部動力相互交織，中國醫(yī)療器械行業(yè)復合增長率將維持在20%-30% [4]。而從中研普華電動護理床行業(yè)分析專家領銜撰寫的《2014-2018年電動護理床行業(yè)競爭格局與投資戰(zhàn)略研究咨詢報告》中，我們能更加清晰的了解電動護理床行業(yè)的市場規(guī)模、發(fā)展狀況，相信多功能電動護理床的投資前景非常廣闊。 2.3多功能電動護理床的國內(nèi)研究概況 我國是世界上的人口大國，同時又是一個人口老齡化的大國，據(jù)統(tǒng)計，目前我國六十以上的老年人以達到1.34億，按照2%的使用蓋率計算，僅國內(nèi)就有268萬張的需求[5]。我國有大中型醫(yī)院，療養(yǎng)院，敬老院，以及新興建的老年公寓，約四萬余處，假如這些醫(yī)療養(yǎng)老機構(gòu)更新五十張床位，則全國的年需求量為兩百萬張。我國大多數(shù)家庭逐漸形成塔式結(jié)構(gòu)（四個老年人，兩個青年人，一個孩子）。隨著社會生活的加快年輕人既要忙于事業(yè)又要照顧家庭，老人和孩子，顯然力不從心，當老人生活不能自理時就十分需要一種家庭式多功能電動護理床。協(xié)助自己日常生活的必須。護理床在國內(nèi)的設計研究尚處于初級階段，產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)、造型有待進一步的完善。國內(nèi)護理床的研究已德國、日本偉代表，各種護理功能正在逐步善，成熟[6]。但因其價格昂貴，很難為一般的消費者所接受。本設計針對這一問題，既能夠滿足消費者的需要，同時其價格也能為消費者所認可。 3研究內(nèi)容 本設計是多功能電動護理床,由曲腿機構(gòu)，抬背機構(gòu)，升降機構(gòu)組成。護理床的總體構(gòu)思包括機械機構(gòu)設計、電機驅(qū)動、控制運動以及總體位姿協(xié)調(diào)等問題。護理床的總體構(gòu)思包括機械機構(gòu)設計、電機驅(qū)動、控制運動以及總體位姿協(xié)調(diào)等問題[7]。通過分析現(xiàn)有的護理床設計，我們很容易發(fā)現(xiàn)，為了實現(xiàn)床面某一個特定的體位姿態(tài)，傳統(tǒng)的設計方法就會設計一套特定的機構(gòu)與之對應。當位姿數(shù)目越來越多時，所需機構(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、尺寸必須按照有關護理床標準規(guī)定限制在某一個空間范圍之內(nèi)，才能夠滿足病人的舒適感的要求又滿足空間限制要求。多機構(gòu)協(xié)調(diào)的技術(shù)是源于模仿人體的運動，人體的運動具有極大的柔性。受此啟發(fā)將護理床的床面板進一步加以細分，成為彼此之間相互獨立的面板[8]。 圖：多功能電動護理床的外觀 4 研究方案 4.1總體方案 多功能電動護理床在結(jié)構(gòu)上和功能上分為：床框架、平面連桿機構(gòu)、床板、控制系統(tǒng)組成。床框架除了固定的機構(gòu)以外，還包括各個電機安裝模塊。平面連桿機構(gòu)包括：曲腿機構(gòu)、升降機構(gòu)、抬背機構(gòu)[9]。整臺多功能電動護理床中共有四臺電機，分別完成頭部升降、腿部屈伸、整體升降等動作。 圖：多功能電動護理床三維模型 4.2機構(gòu)設計 4.2.1屈腿機構(gòu) 屈腿機構(gòu)是電動護理床上的一個關鍵機構(gòu)，主要實現(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。多功電動護理床的屈腿機構(gòu)是由電動推桿連架桿I為腳踏板、連架桿II的位置放置小腿、電動推桿固定于機架上。電動推桿于連架桿I相連，電動推桿利用電動機正反轉(zhuǎn)完成推桿動作改變杠桿力臂長度，可以增大或加大行程。當電動推桿的行程最大時，桿力臂長度最大，此時連架桿I和連架桿II處于同一直線上；當電動推桿的力臂變小時，帶動連架桿I向下轉(zhuǎn)動實現(xiàn)屈腿[10]。 連架桿II 電動推桿 連桿I 機架 圖4.2.1屈腿機構(gòu) 4.2.2抬背機構(gòu) 抬背機構(gòu)是多功能醫(yī)用護理床上的一個關鍵機構(gòu)，其主要的功能實現(xiàn)患者在護理床的抬背及端坐功能多功能電動護理床的抬背機構(gòu)，由抬背連桿、背板、電動推桿以及部分床架組成[11]。電動推桿一端鉸接于床架上，另一端交接與抬背連桿，電動推桿的推動使得抬背連桿繞著床架發(fā)生轉(zhuǎn)動，通過滾子的作用，使得背板繞著轉(zhuǎn)軸發(fā)生轉(zhuǎn)動。其機構(gòu)原理圖如下: 背板 電動推桿 床架 圖4.2.2抬背機構(gòu) 4.2.3升降機構(gòu) 升降機構(gòu)是多功能醫(yī)用護理床的另一個重要的機構(gòu),它能實現(xiàn)護理床的整體高度調(diào)整,讓患者有一個舒服的姿勢[12]。升降機構(gòu)由床板、電動推桿、升降連桿、以及部分床架組成[13]。兩個電動推桿固定于床架上，電動推桿的推動電動連桿上下移動實現(xiàn)床板的升降。其機構(gòu)原理圖如下： 床板 電動推桿 升降連桿 升降連桿 圖4.2.3升降機構(gòu)原理圖 4.3基本參數(shù)的設定 1、承重150KG；2、床結(jié)構(gòu)外型尺寸2000×900×500 (~700)；3、具有整體升降，整體舉升500mm至700mm，任意調(diào)節(jié)；抬背，0至70度，任意調(diào)節(jié)；下屈腿，0-45度，任意調(diào)節(jié)；4、電機電壓≤36V。 4.4電機的選擇 整臺多功能電動護理床中共有四臺電機，采用電動推桿，電動推桿是一種將電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橥茥U的直線往復運動的電力驅(qū)動裝置，英文名Linear Actuator，又稱推桿電機、電動缸及線性致動器。電動推桿是一種將電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橥茥U的直線往復運動的電力驅(qū)動裝置[14]?？捎糜诟鞣N簡單或復雜的工藝流程中作為執(zhí)行機械使用，以實現(xiàn)遠距離控制、集中控制或自動控制。 4.4控制系統(tǒng) 整臺多功能電動護理床中共有四臺電機以單片機為主要控制芯片，控制四臺直流電機驅(qū)動整臺護理床工作。實現(xiàn)床面的多種姿態(tài)的切換，達到滿足護理要求的多功能電動護理床。PLC對護理床多軸運動控制主要的優(yōu)勢表現(xiàn)為：有足夠容量的存儲單元和大量的高速運算指令，能夠進行各種接口、通信、數(shù)據(jù)邏輯運算及復雜的邏輯控制。然而PLC的高可靠性、靈活高速的運算指令并不能彌補其昂貴的價格和有限的擴展性。而MCS—51系列單片機系統(tǒng)卻低成本、高集成、速度快、易擴展，所以本設計選用單片機為主要控制芯片，控制四臺直流電機驅(qū)動整臺護理床工作。 5 論文工作量及預期進度 2014年1月---- 2014年1月17日：收集資料，確定設計系統(tǒng)總體方案，翻譯有關外文資料及閱讀技術(shù)文獻，了解技術(shù)的國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。 2014年1月18日----2014年2月4日：進行方案論證,進行機構(gòu)總體原理方案的確定。 2014年2月5日----2014年3月6日：動力分析、主要傳動參數(shù)的確定、總體結(jié)構(gòu)的初步確定。 2014年3月9日----2014年3月20日：機械系統(tǒng)的主要設計。 2014年3月21日---- 2014年4月： 電控系統(tǒng)的設計。 2014年4月5日---2014年4月20日： 結(jié)構(gòu)設計、虛擬裝配 2014年4月21日--2014年5月12日： 繪制樣機總圖、零件圖及關鍵零件加工工藝制定。 2014年5月13日—2014年5月30日：撰寫畢業(yè)設計說明書、提交設計資料、答辯準備。 參考文獻 [1] 王知行，鄧宗全.機械原理[M].北京：高等教育出版社，2000. 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[15][德]S.弗羅尼斯. 設計學：傳動零件.王汝霖, 等譯. 北京： 高等教育出版社， 1988. 指導教師意見 指導教師簽名： 年 月 日 評議小組意見 1、論文選題：□有理論意義；□有工程背景；□有實用價值；□意義不大。 2、論文的難度：□偏高；□適當；□偏低。 3、論文的工作量：□偏大；□適當；□偏小。 4、設計或研究方案的可行性：□好；□較好；□一般；□不可行。 5、學生對文獻資料及課題的了解程度：□好；□較好；□一般；□較差。 6、學生在論文選題報告中反映出的綜合能力和表達能力： □好；□較好；□一般；□較差。 7、學生在論文選題報告中反映出的創(chuàng)新能力： □好；□較好；□一般；□較差。 8、對論文選題報告的總體評價：□好；□較好；□一般；□較差 （在相應的方塊內(nèi)作記號“√”） 二級學院所確定評議小組名單 （3-5人） 組長： 、 組員： 、 、 、 單位蓋章 主管領導簽名： 年 月 日 評議結(jié)論 評議小組組長簽名： 評議小組組員簽名： 年 月 日