浅析多功能电动护理床设计及关键技术

一、引言

残疾人作为社会中需要被关爱的群体，其身心健康及生活质量都需要得到关怀 [1]。多功能电动护理床能够改善失能人员的生活质量，帮助其实现翻身、坐起、屈腿等活动，减少护理人员的劳动强度。因此，本文探讨了多功能电动护理床设计及关键技术，具体研究过程中，本文针对多功能电动护理床的设计采用的是模块化与标准化的设计方案，分别针对扩展功能与基本功能进行分析，并进一步探讨其控制系统，以此为失能人员生活质量的提升提供些许的参考。

二、多功能电动护理床基本结构及功能

多功能电动护理床主要功能包括升降、翻身、抬背、屈腿等功能。整体升降一般采取的结构为多连杆四边形结构，运用中控结构控制刹车系统，安置医疗专用轮作为脚轮。通过控制系统发出的指令来完成相应的动作。

（一）升降机设计

电动护理床的基本功能需要满足升降、前倾、后倾等操作[2]。因此主体结构一般运用平行四边形升降结构，在一侧添置一个自由度。升降结构主要由升降转轴、中间连杆、上下床架构成。而升降功能与倾斜功能则采用两根电动推杆运动来实现。电动护理床的升降操作是由两端电动推杆同时伸长或者收缩来实现；而倾斜功能则需要稳定其中一根推杆不动，另一根推杆伸长或缩短。

（二）翻身功能设计

多功能护理床的翻身功能可以分为局部翻身与整体翻身两种。一般而言按照舒适度选择，整体翻身更佳，人员操作也相对方便。该功能设计的时候，按照图1 所示的翻身形式进行动力设计。

（a）翻身形式1 （b）翻身形式2 （c）翻身形式3（d）翻身形式4国2 护理康整体翻身形式

根据图 1 所示的翻身方式，可以看出在第二段床板抬起的时候，另一侧床板也抬起，翻身时使用者被抬起之后，另一侧也会被床板限制住，并不会产生由于位移而形成的身体不适感。该方式也具备预防褥疮的效果，符合人体工学[3]。因此，在设计的过程中采用了该翻身方式。同时充分考虑护理床还需要抬背与抬腿，则可以将床板沿长度方向分为三段，横向床板分为背板、座板、大腿板以及小腿板等部分，床面共分成12 块，通过一根电动推杆来进行翻身。

整体结构共有四个组成部分。其一，翻转架。其纵向包含两个左右对称设置的旋转轴组，其位置就处于上床架的凹槽内部，轴组在凹槽中进行旋转，促使翻转架能够向左或者向右抬起来。与此同时，固定床面板的中间座板与翻转架，两侧床面板中，一边向上翻，另一边向对侧翻，以此做完翻身动作。翻转驱动机构选择“Y”形架，中间转轴同上床架转动进行连接，双侧支撑臂绕中间转轴左右摆动，将电动推杆的两端对接上床家与“Y”形架下端 [4]。此时电动推杆伸长或者缩短，便会导致支撑臂一侧升起，另一侧下落。然后，在支撑臂顶端安装滚轮，使其能够沿着翻转架轨道进行滑动。翻身依靠的翻转架的两个对轴，其中一个在凹槽内部旋转，使得翻转架一侧升高，其余对轴则脱离凹槽，完成翻身动作。

3. 抬背及抬腿功能设计

多功能电动护理床使用者也需要抬背抬腿锻炼，此结构主要设计在翻转架上，独立包装，使得运输更为便捷。其一，抬背功能的视线依赖于电动推杆伸缩带动抬背连杆转动，连杆顶部安装的滚轮滑动与背板共同完成抬起与落下操作。抬腿结构主要通过电动推杆伸缩带动抬腿连杆转动。为了提升使用者的舒适性，在设计抬腿连杆时，其顶端滚轮滑动接触大腿板，并且在小腿板与翻转架之间形成连杆。如此，当大腿板抬起来的时候，小腿板也会抬起，且与水平面夹角更小 [5]。

三、多功能电动护理床控制系统设计

上述基本结构已经阐述了多功能电动护理床的基本结构。而具体应用的过程中则需要控制系统的指令。该系统主要分为控制模块、键盘模块以及通信模块、电机模块、传感器模块等。

（一）整体控制方案

多功能护理床依靠 PLC 控制系统，分为扩展模块与语音模块，能够实现各床板的同步控制，同时可以选择按键控制与语音控制两种方式[6]。语音系统方面，包含语音识别系统与语音回放系统的整合。通过控制系统发号施令，控制相关构件的运动，以此形成多种体位的运行形式。另外，该系统也具备自锁功能，确保电机一旦被迫中止运行而自行锁定护理床各结构。

（二）智能语音控制系统设计

智能时代语音控制系统在多功能护理床之中发挥着重要的作用。通过语音控制系统可以实现最为直接的运动形式控制，也有利于高度残障使用者自主使用该护理床。而伴随着计算机技术的不断发展，语音识别与控制技术的水平也不断提升，因此多功能电动护理床应用语音控制技术也是十分必要的一项设计。

该系统是基于 UniSpeech 芯片的语音识别与控制系统，通过发出指令，然后由控制器进行语音信号的接收，并且将其在数据之中进行信息的智能比对。如果匹配成功，便会输出控制信号，然后电机接收此信号，并完成指令动作。

在识别方式方面，多功能电动护理床设计时充分考虑了使用者的特殊性，综合分析使用者的不便之处，运用片段化的小词汇量进行语音的识别，以此便于使用者发布指令。电路接口方面，PLC 运用语音模块的外接接口来对语音信息开展相应的接收及处理，然后将语音转化为系统可识别的控制信号，以此完成语音识别电路接口。

四、结语

残疾人作为社会中需要被关爱的群体，不仅需要关注其身心健康方面，也需要重视其日常生活各方面的帮助。而多功能电动护理床不仅便于使用者进行康复运动，也为其照护者提供了便利，提升了使用者的生活质量。本文设计了一款基于 PLC 的控制系统，通过对结构及功能分析，进一步提出了整体控制方案及智能语音控制系统设计。通过本文的研究，以期能够为多功能电动护理床的开发及控制提供一定的参考。

参考文献：

[1] 王芳 , 婉滢 , 田博天 , 曹展宏 , 胡军 , 潘国新 . 多功能辅助解便护理床结构设计与研究 [J]. 机械传动 ,2025(4):256-257.

[2] 乔梁 , 沈博文 , 马啸 , 等 . 一款多功能护理床 [J]. 机械管理开发 ,2024,39(2):132-134.

[3] 周宇宽 , 余佳豪 , 鲁斯凡 , 黄思倩 , 梁米娜 , 宋俊 , 曹占龙 . 一种模块化设计的多功能护理床 [J]. 河南科技 ,2024(13):23-28.

[4] 宋品芳, 白姣姣. 失能患者智能多功能护理床的研发与展望[J]. 上海医药,2024,45(14):5-8.

[5] 惠佳 , 许亚军 , 马兰 .”助老助残”多功能护理床的优化设计 [J]. 装备制造技术 , 2023(2):120-123.

[6] 叶榕伟 , 颜栋甫 , 梁荷 . 多功能护理床的应用前景分析 [J]. 科技风 ,2020(12):2-4.