智能聯(lián)動(dòng)床椅的設(shè)計(jì)與開發(fā)研究

摘要：近年來(lái)隨著我國(guó)人口老齡化問(wèn)題不斷加重，一系列老年病也愈加明顯且呈上升趨勢(shì)，老年人智能聯(lián)動(dòng)床椅已經(jīng)成為了一種備受關(guān)注的新興產(chǎn)品。老年人智能聯(lián)動(dòng)床椅不僅僅是傳統(tǒng)床椅的升級(jí)版，更是集智能科技于一體的高科技產(chǎn)品。它的出現(xiàn)不僅可以為老年人提供更加舒適和安全的睡眠環(huán)境，而且還可以通過(guò)智能系統(tǒng)為老年人的生活質(zhì)量帶來(lái)極大的提升，更能為手術(shù)后療養(yǎng)的老年人提供更全面的康養(yǎng)服務(wù)。

關(guān)鍵詞：老年人；智能聯(lián)動(dòng)床椅；系統(tǒng)

0 前言

隨著年齡的增長(zhǎng)，老年人面臨著各種各樣的身體問(wèn)題，如關(guān)節(jié)疼痛、骨質(zhì)疏松、股骨壞死等。而對(duì)于床椅，最重要的是能夠給老年人提供最大程度的舒適度。老年人智能聯(lián)動(dòng)床椅是針對(duì)老年人的身體特點(diǎn)設(shè)計(jì)的，它采用了柔軟且有支撐力的橡膠材質(zhì)床墊，并且可以根據(jù)老年人的身體曲線進(jìn)行智能調(diào)整，使其在睡眠時(shí)能夠得到最大程度的舒適。

與傳統(tǒng)的床椅相比，老年人智能聯(lián)動(dòng)床椅的另一個(gè)突出特點(diǎn)是它集成了智能科技，通過(guò)內(nèi)置的傳感器和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，智能聯(lián)動(dòng)床椅可以監(jiān)測(cè)老年人的心率、睡眠質(zhì)量、呼吸情況等健康數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙傳輸?shù)绞謾C(jī)或者電腦等終端設(shè)備上，讓老年人或其家庭成員能夠及時(shí)了解老年人的健康狀況［1］。

根據(jù)老年人的習(xí)慣和需求，智能聯(lián)動(dòng)床椅可以調(diào)節(jié)床椅的角度、高度、軟硬度等參數(shù)，以達(dá)到最佳的睡眠效果。最重要的是，智能聯(lián)動(dòng)床椅可以實(shí)現(xiàn)“ 床椅分離”這一獨(dú)特功能，能夠轉(zhuǎn)換成輪椅的樣子，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)功能，解決老年人日常生活中獨(dú)自移動(dòng)的問(wèn)題，減輕老年人的活動(dòng)負(fù)擔(dān)。除此之外，床的兩側(cè)部分還能實(shí)現(xiàn)幫助老年人翻身的功能，緩解其家屬護(hù)理的不確定因素，安全有可靠。床椅上還可以配置一些遠(yuǎn)程遙控器、無(wú)線充電器等，方便老年人進(jìn)行日常生活中的各項(xiàng)操作。

1 智能聯(lián)動(dòng)床椅的結(jié)構(gòu)

根據(jù)設(shè)計(jì)將床椅結(jié)構(gòu)主要?jiǎng)澐譃殡妱?dòng)椅部分和固定床部分。固定床又分為固定床板、床板支撐零件和制冷制熱系統(tǒng)。考慮到如果采用同一套裝備進(jìn)行制冷和制熱（如家用空調(diào)），無(wú)法做到制熱效果的最大化；因此，將制冷和制熱分為各自獨(dú)立的模塊。電動(dòng)椅主要?jiǎng)澐譃橐伟濉⒁伟逯瘟慵蛣?dòng)力行走底盤，各部分缺一不可。

當(dāng)不需要出行走動(dòng)時(shí)，該智能聯(lián)動(dòng)床椅即為普通床，電動(dòng)椅和固定床連為一體，如圖1 所示。此時(shí)，智能聯(lián)動(dòng)床椅可以根據(jù)人的需求開冷風(fēng)或者熱風(fēng)，能夠用比空調(diào)和暖氣更少的功率達(dá)到相同的目的，使人處于舒適的環(huán)境當(dāng)中。同時(shí)，在大型房間無(wú)空調(diào)暖氣的地方，更能體現(xiàn)出該智能聯(lián)動(dòng)床椅自帶熱源和冷源的優(yōu)越性。

當(dāng)需要出行行走時(shí)，該智能聯(lián)動(dòng)床椅根據(jù)人下達(dá)的命令自動(dòng)變成電動(dòng)椅，從固定床中自行脫離出來(lái)，如圖2 所示。加入智能控制系統(tǒng)的電動(dòng)椅無(wú)需他人輔助，可幫助解決老年人起身等困難動(dòng)作。該智能聯(lián)動(dòng)床椅除了具備自動(dòng)抬升和下降等基本功能外，還具備床椅支撐件的旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為0°～360°，利用大功率轉(zhuǎn)矩，最大可帶動(dòng)200 kg 的人轉(zhuǎn)動(dòng)。

2 研究?jī)?nèi)容

該智能聯(lián)動(dòng)床椅結(jié)構(gòu)能夠變換，依托于控制系統(tǒng)對(duì)液壓桿的控制，通過(guò)液壓桿的伸縮量，實(shí)現(xiàn)面板的轉(zhuǎn)動(dòng)，完成從床到椅、椅到床的變換。然而，在變換的過(guò)程中，如何實(shí)現(xiàn)精確定位是一個(gè)難題，同時(shí)，如何實(shí)現(xiàn)最小功率、最大輸出，以及各配件的合理安裝位置、良好的傳熱制冷效果，都需要詳細(xì)說(shuō)明。

2. 1 電動(dòng)椅

電動(dòng)椅主要由木質(zhì)床板、主液壓軸、輔助液壓軸、麥克納姆輪小車底盤、霍爾編碼盤、自鎖機(jī)構(gòu)等組成。通過(guò)強(qiáng)大的電動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)配備主液壓軸，可實(shí)現(xiàn)0°～360°的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)主液壓軸的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)面板的轉(zhuǎn)動(dòng)。主液壓軸全身采用導(dǎo)電材料制備，與固定床對(duì)接后開始充電，并儲(chǔ)存電量，為下一次消耗做好準(zhǔn)備。木質(zhì)床板的升高和下降主要由輔助液壓軸控制，同時(shí)輔助液壓軸還可以在小距離范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，從而提供最佳位置。

2. 2 固定床

固定床由懸臂、液壓桿、床板、伸縮滑桿、聯(lián)軸器、護(hù)欄、擋板等組成，是智能聯(lián)動(dòng)床椅的主體框架，具備對(duì)電動(dòng)椅子充電、保證電動(dòng)椅精確進(jìn)出，以及放置制冷裝置和制熱裝置的功能，如圖4 所示。

在電動(dòng)椅出去時(shí)，液壓桿向上推動(dòng)床板，為電動(dòng)椅的轉(zhuǎn)動(dòng)、升降和進(jìn)出騰出更多空間。當(dāng)電動(dòng)椅回來(lái)時(shí)，傳感器得出精確距離并發(fā)送信號(hào)給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)控制伸縮滑桿的運(yùn)動(dòng)伸縮，準(zhǔn)確控制擋板的左右轉(zhuǎn)動(dòng)角度，使電動(dòng)椅精確進(jìn)入卡槽，通過(guò)彈性滑桿的伸長(zhǎng)插進(jìn)主液壓軸，為電動(dòng)椅通電充電，如圖5 所示。

制冷制熱系統(tǒng)是一套單獨(dú)的系統(tǒng)，制冷裝置安置于懸臂和懸臂梁，制熱裝置安裝在護(hù)欄旁邊，使制冷裝置和制熱裝置形成高度差，冷源在上、熱源在下。冷空氣向下流動(dòng)，熱空氣向上流動(dòng)，空氣形成對(duì)流，帶動(dòng)空氣的運(yùn)動(dòng)形成換氣，保證了空氣的新鮮。在冬天時(shí)，只打開制熱裝置；在夏天時(shí)，只打開制冷裝置；在春季和秋季時(shí)，同時(shí)打開制冷和制熱裝置，使空氣形成對(duì)流。該制冷制熱系統(tǒng)可以維持智能聯(lián)動(dòng)床椅一年四季溫度小幅度變化，給人提供最舒適的環(huán)境。

2. 3 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)主要由按鈕、電源、Android UNO 單片機(jī)等組成，主要安裝在電動(dòng)椅的麥克納姆輪小車底盤上的霍爾編碼盤上。按鈕安裝在電動(dòng)椅的兩側(cè)扶手上，此外加入了藍(lán)牙功能，既可以使用手機(jī)連接藍(lán)牙來(lái)控制 整個(gè)控制系統(tǒng)，也可以通過(guò)扶手上的按鈕進(jìn)行控制。

當(dāng)電動(dòng)椅脫離固定床時(shí)，電源被激活開始工作供電。通過(guò)手機(jī)下達(dá)命令，命令經(jīng)過(guò)藍(lán)牙給Android UNO單片機(jī)，或者通過(guò)扶手上的按鈕直接給Android UNO單片機(jī)發(fā)送信號(hào)，信號(hào)傳遞給驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)固定床的液壓桿和電動(dòng)椅的液壓桿，以及其他一些基礎(chǔ)設(shè)備，使其運(yùn)作，最終完成需要完成的命令。

3 結(jié)語(yǔ)

在科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的同時(shí)，生產(chǎn)力將大幅提高，社會(huì)問(wèn)題也會(huì)有多元化的解決方案。老年人智能聯(lián)動(dòng)床椅的相關(guān)技術(shù)提供一個(gè)很好的思路，其功能能夠?qū)崿F(xiàn)老年人的居家護(hù)理。

本文深入探討了老年人智能聯(lián)動(dòng)床椅在實(shí)現(xiàn)老年人自主移動(dòng)、提高舒適度和方便護(hù)理方面的重要作用。研究結(jié)果表明，老年人智能聯(lián)動(dòng)床椅的設(shè)計(jì)和應(yīng)用對(duì)老年人的生活起居和健康管理具有重要意義［2］。

在未來(lái)的研究中，應(yīng)進(jìn)一步完善老年人智能聯(lián)動(dòng)床椅的設(shè)計(jì)，提高其適用性和實(shí)用性，并結(jié)合智能科技，為老年人提供更加個(gè)性化和便捷的健康管理解決方案。同時(shí)，呼吁社會(huì)各界加大對(duì)老年人健康和生活質(zhì)量的關(guān)注，為老年人提供更多的關(guān)愛(ài)和支持。通過(guò)努力和探索，相信老年人智能聯(lián)動(dòng)床椅將成為未來(lái)老年健康管理領(lǐng)域的重要?jiǎng)?chuàng)新，為其健康和幸福生活增添更多可能，同時(shí)擴(kuò)寬了機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。希望該研究能夠?yàn)橄嚓P(guān)領(lǐng)域的學(xué)者和從業(yè)者提供有益的參考和啟發(fā)，共同致力于老年人健康事業(yè)的發(fā)展和相關(guān)科技的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

［ 1 ］ 張爽，李建永，李作家，等. 多體位智能輪椅床椅轉(zhuǎn)換裝置的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析[J]. 林產(chǎn)工業(yè)，2024，61（2）：43-47.

［ 2 ］ 劉瑞. 床椅一體化機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與智能控制[D]. 長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2022.