● 摘要
随着我国逐渐步入老龄化社会，空巢老人和半自理卧床老人不断增加。但是从现状看来，我国养老服务社会化水平不高，亟需的护理人员短缺，独生子女政策更是加剧了社会养老负担。面对这样的挑战，在国家863计划“服务机器人”重点项目《助老/助残机器人系统集成、监控与产品综合展示平台》的支持下，本文采用模块化设计、有限元分析和实验验证相结合的方法，研发床椅两用的多功能护理床系统，取得如下研究成果：进行系统总体设计，根据老年人的实际需求，提出床-椅一体化构型，结合电动护理床和电动轮椅的功能，满足老年人出行的需求的同时集成了排泄物处理功能。应用模块化设计思想进行机械系统详细设计，根据多功能护理床系统总体结构，详细讨论了床面、排泄物处理机构、驱动底盘和回转轴的运动机构设计，对各模块中的关键受力部件进行了设计计算，最终完成了各个零部件的三维设计建模和虚拟装配调试，并讨论了多功能护理床的安全性设计。使用基于联合仿真的机构优化设计方法优化系统设计，提出了角加速度是影响背板舒适度的主要因素的假设，提出了一种结合理论分析和联合仿真分析的机构参数优化方法，选定了背板机构优化设计方案，并进行减重设计。对系统进行了仿真分析，建立关键子系统的受力模型和运动学模型，并利用有限元分析软件Solidworks COSMOS详细分析了关键子系统的强度性能和关键运动机构的运动学、动力学性能。建立了多功能护理床系统的实验平台，实验结果表明，系统的功能和机构的运动符合机械系统设计的预期，证明了多功能护理床系统设计的正确性和合理性。