章張江 馬依煒 朱麗 李兵 魏玉蘭

摘 要：一種護(hù)理轉(zhuǎn)移床，基于STC89C52單片機(jī)研發(fā)。有藍(lán)牙模塊，語(yǔ)音播報(bào)床架位置;通過(guò)自動(dòng)限位開關(guān)控制可平移式床架蓋板的極限位置與定位，自檢電路，故障則語(yǔ)音提示。并設(shè)置手動(dòng)備用控制系統(tǒng)，遇到斷電情況時(shí)可利用床側(cè)手動(dòng)控制系統(tǒng)控制床架蓋板的平移與復(fù)位，并擁有急停保護(hù)開關(guān)，并實(shí)現(xiàn)了床板平行轉(zhuǎn)移、床位轉(zhuǎn)移、斷路保護(hù)、手動(dòng)控制等功能。

關(guān)鍵詞：藍(lán)牙模塊;急停限位;床位轉(zhuǎn)移;語(yǔ)音播報(bào)

1 緒論

針對(duì)常用的床在緊急轉(zhuǎn)移或更換床位時(shí)，易對(duì)臥床老年人的身體造成二次傷害。液壓系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)移升降板抬升的同時(shí)滾珠絲杠把床板橫向平移出，實(shí)現(xiàn)將臥床老人轉(zhuǎn)移的目的，完成自動(dòng)化。在應(yīng)用于醫(yī)療護(hù)理領(lǐng)域時(shí)，床底下的轉(zhuǎn)移升降板可以供家屬護(hù)工休息，利于家屬或護(hù)工及時(shí)了解老年人的生理情況以便于提供更好的照顧服務(wù)[1]。其中，轉(zhuǎn)移升降板最大可以承受150KG。

2 結(jié)構(gòu)部分

圖1所示為裝置的整體三維圖。

圖2裝置的部裝圖是轉(zhuǎn)移升降平臺(tái)，動(dòng)力系統(tǒng)是由25w減速電機(jī)提供機(jī)械系統(tǒng)工作動(dòng)力，錐齒輪由25w減速電機(jī)帶動(dòng)，滾珠絲杠開始工作，滾珠絲杠上有弧型螺旋槽，上有絲杠和螺母。

當(dāng)兩者套裝時(shí)會(huì)形成螺旋形滾道，該滾道內(nèi)滾珠子沿道作周期性地螺旋進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，于是可平移床架蓋板被滾珠絲杠的滑塊推動(dòng)，外部軸向力作用在可平移床架蓋板上，使可平移床架蓋板進(jìn)行水平方向的運(yùn)動(dòng)。

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括滾珠絲杠，依托滾珠絲杠為支撐的鋼制光滑絲杠軸，沿著滾珠絲杠軸平行但不做主進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的光杠，一種以PE為主材料通過(guò)M5螺釘固定的進(jìn)給滑塊，固定與二層床框下的固定支承座，一塊耐蝕且強(qiáng)韌含鉻量不低于12%的矩形碳鐵合金平板，長(zhǎng)方形硬質(zhì)鍍鉻底座和方形較硬質(zhì)鍍鉻短底座。

固定進(jìn)給滑塊與矩形碳鐵合金平板通過(guò)機(jī)械活扣相連接，該活扣上半部分以M5螺釘固定在可平移床架蓋板下端，活扣下半部分固定在可平移轉(zhuǎn)移升降平臺(tái)的第一層平臺(tái)上。

鋼制光滑絲杠軸與硬質(zhì)固定塊以連接塊和螺釘螺母相連接，短底座鋼制光滑絲杠軸兩端以M5螺釘配合固定，鍍鉻短底座上與固定支承塊在下方以螺釘螺母相連接。

平移傳動(dòng)工位位于鋼制光滑絲杠軸的初始工位與終止工位之間，初始工位和終止工位設(shè)有檢測(cè)機(jī)械部件運(yùn)動(dòng)位置的一種機(jī)械定位約束機(jī)構(gòu)，包括定位開關(guān)、鋁箔、觸發(fā)彈簧、急停鎖閉裝置。

當(dāng)矩形碳鐵合金平板觸碰到初始工位與終止工位的定位約束開關(guān)時(shí)，定位開關(guān)觸發(fā)到可延伸金屬傳感伸出的鋁箔片，觸發(fā)彈簧關(guān)閉電機(jī)，電機(jī)停止后平移傳動(dòng)隨即停止。

液壓升降系統(tǒng)由液壓升降動(dòng)力系統(tǒng)和轉(zhuǎn)移平臺(tái)組成，兩者通過(guò)緊定螺釘緊固，液壓升降動(dòng)力系統(tǒng)通過(guò)液壓實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)升降和自鎖的功能。起落液壓控制升降平臺(tái)，調(diào)整平臺(tái)四方鋼桿伸出長(zhǎng)度。

升降機(jī)構(gòu)包括一種以轉(zhuǎn)向軸承重的萬(wàn)向可變方向輪，可沿固定方向移動(dòng)輪，剪叉式升降方鋼支架，工字鋼框架，沿著剪叉式機(jī)構(gòu)做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的液壓缸，鋼制液壓傳動(dòng)桿，可拆卸人手握持鋼制扶桿以及踏板升壓機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)移升降機(jī)構(gòu)通過(guò)人工控制，人可以手握持手扶桿，腳踩腳踏板進(jìn)行升壓推動(dòng)升降平臺(tái)的抬升，腳踏板通過(guò)壓強(qiáng)傳動(dòng)桿對(duì)液壓裝置的液壓缸傳動(dòng)壓力，液壓缸進(jìn)油閉鎖并對(duì)液壓傳動(dòng)桿產(chǎn)生推力，轉(zhuǎn)移升降臺(tái)的剪叉式機(jī)構(gòu)進(jìn)給至上升工位，轉(zhuǎn)移升降平臺(tái)第一層平臺(tái)抬升，下方可進(jìn)行多方向的轉(zhuǎn)移。

在轉(zhuǎn)移升降機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)移時(shí)可通過(guò)固定方向輪和移動(dòng)方向輪進(jìn)行轉(zhuǎn)向和移動(dòng)。該升降機(jī)構(gòu)以機(jī)械方式鎖緊裝置。四方方向轉(zhuǎn)移輪支撐起轉(zhuǎn)移升降平臺(tái)整體，兩個(gè)前輪為萬(wàn)向輪起到引導(dǎo)轉(zhuǎn)向的功能。

主控芯片為STC89C52，含隨機(jī)存取存儲(chǔ)器512KB。當(dāng)控制器收到遙控端發(fā)來(lái)的制動(dòng)信號(hào)時(shí)。床夾層中的電機(jī)便會(huì)停止運(yùn)行。若此時(shí)出現(xiàn)情況緊急斷電，則床側(cè)面安裝的手輪功能可以在停電狀態(tài)時(shí)實(shí)現(xiàn)功能。當(dāng)平移蓋板傾斜超過(guò)10°后，單片機(jī)令電容導(dǎo)通，引腳接收高電平，LEB1275有源蜂鳴器發(fā)出“噠嘀嘀”蜂鳴聲，同時(shí)觸發(fā)短訊息模塊，向存儲(chǔ)的聯(lián)系人發(fā)出危險(xiǎn)警告，插卡智能攝錄一體機(jī)FY-813B開啟[3]并開始錄制。

3 控制系統(tǒng)

在床架可平移床架護(hù)理床[4]上的蓋板平移時(shí)，當(dāng)床板走偏5cm時(shí)，可延伸金屬傳感器無(wú)法感應(yīng)同側(cè)的用金屬鋁壓延成薄片的金屬材料，單片機(jī)引腳不得電，輸出一和輸出二口無(wú)法收到信號(hào)，另一側(cè)的可延伸金屬傳感器一直感應(yīng)該側(cè)的金屬材料，輸出二口與輸出三口輸出。

4 報(bào)警語(yǔ)音系統(tǒng)

采用12mm LEB1275有源蜂鳴器模塊，當(dāng)老人亦是其他使用者發(fā)生意外導(dǎo)致床板傾倒或是主動(dòng)按下急停按鈕，電機(jī)立即停止，并開啟機(jī)械自鎖，有源蜂鳴器模塊開始報(bào)警，SIM800C模塊被觸發(fā)，同時(shí)主電路斷開，控制電路發(fā)送緊急短訊息及GPS位置給存儲(chǔ)的聯(lián)系人告知危險(xiǎn)。

5 視頻傳輸

采用插卡智能攝錄一體機(jī)FY-813B，輸入：ac220/110v輸出：dc13.5v/1500mA（V），分辨率可選640*480（VGA）/320*240（QVGA）連接外部電源，電源開啟后，智能攝錄一體機(jī)FY-813B開啟低功耗待機(jī)模式，以節(jié)約TF卡空間。當(dāng)床板與水平產(chǎn)生大于等于10°的傾角時(shí)，主控單片機(jī)令電容導(dǎo)通，無(wú)線802.11/a模塊打開，室內(nèi)可連接WiFi接通，智能攝錄機(jī)在蜂鳴器10S后，將會(huì)自動(dòng)開啟錄制視頻功能，錄制視頻可持續(xù)兩小時(shí)。可手動(dòng)對(duì)該錄制行為進(jìn)行關(guān)閉。錄制完成的視頻將會(huì)存儲(chǔ)在TF卡，有視頻對(duì)前視頻進(jìn)行覆蓋時(shí)，前視頻會(huì)上傳至云端。

6 結(jié)論

本系統(tǒng)基于STC89C52單片機(jī)研究可平移床架蓋板式老年轉(zhuǎn)移床結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，且整體性能穩(wěn)定。依靠物理傳感技術(shù)和蜂鳴報(bào)警功能，警示使用過(guò)程中出現(xiàn)的問題。我們的產(chǎn)品具有金屬傳感器探測(cè)功能、GPS定位、短訊息發(fā)送和視頻傳輸模塊。同時(shí)我們的系統(tǒng)做到了控制（單片機(jī)）系統(tǒng)與Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)連接，通過(guò)無(wú)線模塊直接反饋給單片機(jī)，進(jìn)行了創(chuàng)新。為老人亦是其他使用者提供了便利。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉浩宇，丁皓，施春迅，聶智超，劉雨佳.一種分離式可自主移動(dòng)的多功能護(hù)理床設(shè)計(jì)[J].生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)進(jìn)展，2019，40（04）：196-200.

[2]吳恩儀，陳凌君.基于STC89C52單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].南方農(nóng)機(jī)，2020，51（06）：124.

[3]戴金祥，林濤，史新寶，黃時(shí)哲，林大略，董磊，陳耀文.基于移動(dòng)端控制的多功能護(hù)理床系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2019，40（07）：15-18+38.

[4]張俊陽(yáng)，施佳祥，賈森君，付宗國(guó).多功能癱瘓病人護(hù)理裝置設(shè)計(jì)[J].中國(guó)設(shè)備工程，2019（05）：163-165.