【正文】 助護(hù)理人員完成護(hù)理動作。期間閱讀一些國內(nèi)外的相關(guān)文獻(xiàn)，進(jìn)行分析學(xué)習(xí)研究，結(jié)合自己學(xué)習(xí)知識，在老師的幫助下，完成了本次氣動護(hù)理助力機械的設(shè)計。因此能夠為老年人提供自立服務(wù)和方便對老人照料幫助的產(chǎn)品正成為社會上的急需。尤其是，我們中華民族是一個有敬老傳統(tǒng)的民族，無論是老年人的子女還是全社會都對關(guān)愛老年人的事業(yè)傾注了極大的熱情，投入和很多的人力和物力?？梢哉J(rèn)為：凡是可以用來減輕護(hù)士的勞動強度、提高護(hù)理質(zhì)量、增加臨床療效、減少院內(nèi)交叉感染、促進(jìn)病人康復(fù)自理，并主要由護(hù)士來操作使用或協(xié)助病人使用，或遵照醫(yī)囑使用的設(shè)備、器具和用品，都屬于“醫(yī)療護(hù)理器械”?？偟内厔菔牵后w積越來越小、功能越來越強、自動化程度越來越高、使用越來越方便、為患者考慮越來越周到。對于臥床不起的老年人，或者是不能自由行走的病人，護(hù)理人員在將他們的身體從床上搬下搬上的時候，如果單純的依靠護(hù)理人員本身的肢體力量，很耗費體力，長此以往，將會對護(hù)理人員的身體產(chǎn)生永久性的肌肉損傷；而另一方面，一旦護(hù)理人員在搬運老年人或者病人的過程中體力不支，那么將對被護(hù)理人員造成嚴(yán)重的危險。通過助力機械給護(hù)理人員提供幫助，就能極大地減輕護(hù)理人員的體力勞動強度，使他們能夠輕松地完成護(hù)理工作。同樣的，有了這種機械的幫助，護(hù)理人員可以輕松地搬起老年人，護(hù)理人員可以同時對多位老人進(jìn)行護(hù)理，而不會感到疲勞或厭倦，甚至可以實現(xiàn)由老年人來護(hù)理老年人，從而使一個家庭里的老兩口可以互相照顧，這樣不僅極大地節(jié)約社會勞動力資源，而且減輕老年人給社會或子女造成的負(fù)擔(dān)，是老年人的心理壓力減小，從而過上輕松幸福的晚年生活。日本靜岡縣time公司制造的用于護(hù)理的可變換形狀的新產(chǎn)品，他可以變換形狀來實現(xiàn)病人的搬運以及躺臥，且可以提供助力給護(hù)理人員。日本東京工業(yè)大學(xué)北川（土冢）越研究室的下肢助力裝置?；颊呖梢越柚撓轮ρb置抵消行走時的負(fù)荷，以減輕腿部關(guān)節(jié)的疼痛。 安裝效果圖 助力裝置結(jié)構(gòu)圖。此機構(gòu)中的自鎖機制鎖定時，可以支撐負(fù)載。東京工業(yè)大學(xué)開發(fā)的“零號搬運工”這是一種通過幾條“腿”的交替伸縮，實現(xiàn)攀爬樓梯的載物機器人。 圖 研究人員近期著力解決了伸縮“腿”既可以在支撐狀態(tài)可以提供足夠的支撐力，又可以在收回時動作較為迅速的問題。圖 此為變速器的檔位變換機構(gòu)模塊圖。負(fù)載限制60Kg腿動作的幅度400mm高速檔最大速度220mm/s低速檔最大速度80mm/s兩檔位的切換時間 表 表中數(shù)據(jù)為“零號搬運工”的主要技術(shù)參數(shù)。當(dāng)搬運重物時需首先將重物置于該機構(gòu)的平面上，不適于家庭使用。日本筑波(Tsukuba)大學(xué)研制的HAL系列機器人日本筑波大學(xué)Cybemics實驗室的科學(xué)家和工程師們，研制出了世界上第一種商業(yè)外骨骼機器人(HybridAssistiveLeg，HAL)，準(zhǔn)確地說，是自動化機器人腿:混合輔助腿。HAL由背囊、內(nèi)裝計算機和電池的一組感應(yīng)控制設(shè)備、4個電傳裝置(對應(yīng)分布在骸關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)兩側(cè))組成。HAL機器人骨架是一種“穿”在人身上的特殊構(gòu)架，固定在皮帶上的微型計算機根據(jù)皮膚電脈沖收集有關(guān)肌肉活動的信息，然后借助于伺服電動機加強動作，以此降低肌肉的負(fù)荷，從而幫助工人和體力活動受限制者。同樣通過電力信號在皮膚表面的變化中探測到肌肉的運動，然后將運動的力量放大。與HAL3不同之外在于HAL5增加了上肢支持系統(tǒng)。通過手輪的搖動來達(dá)到升降目的，通過渦輪減速機達(dá)到助力的目的。該裝置的升降機械臂沒有調(diào)節(jié)功能，只能像叉車一樣將護(hù)理對象搬起，另一方面，利用手輪和渦輪減速機進(jìn)行升降運動也不是很方便，護(hù)理人員需要站在該裝置的后面才能操作，在升降過程中，缺少了對護(hù)理對象的保護(hù)。 臥床病人護(hù)理機械臂日本電氣通信大學(xué)的小山猛等人，研制了可為護(hù)士提供助力的護(hù)理助力機器人。從而使護(hù)理人員能夠更輕松的完成護(hù)理工作。比如，讓護(hù)理人員直接與老年人相接觸，這樣可以減輕老年人對機器的恐懼感，增強他們的安全感和舒適度。從而獲得比單純使用機器更好的、和更人性化的護(hù)理效果。獨立可穿戴式動力助力衣服有腳踝部、膝蓋部、腰部、肩部、肘部等多個關(guān)節(jié)?？刂七@些作動器還需要復(fù)雜的自動控制回路。護(hù)理助力機器人，使用電動系統(tǒng)，力的控制的實現(xiàn)比較復(fù)雜，需要依賴安裝在上肢處傳感器來實現(xiàn)。由于上述研究過于復(fù)雜，裝置過于昂貴，不能面向以護(hù)理對象為老年人的一般家庭用戶，因此本畢業(yè)設(shè)計擬開發(fā)一種新型的氣動護(hù)理助力機械，以滿足實際需要，填補這一方面的空白。有了這種機械的幫助，護(hù)理人員可以輕松地從床上搬起老年人，并搬運到需要移動的地方。它具有以下的特點：結(jié)構(gòu)簡單輕便，造價便宜，便于穿戴，適用于家庭醫(yī)院等場合。護(hù)理所需的抬起和放下老年人的動作，均由氣動系統(tǒng)和護(hù)理人員共同來完成，從而降低老年人對機器的恐懼感，增加護(hù)理工作的安全感。不需要特殊的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。并且自鎖機制的運用，可以很好地將負(fù)載傳遞給地面，利用大地這個天然的支撐架來進(jìn)行支撐，從而省去大部分的人力。本助力機械設(shè)計的主要任務(wù)包含以下內(nèi)容：第一，面向家庭使用，從護(hù)理人員實際使用的需要出發(fā)，提出了總體設(shè)計方案。第二，對機構(gòu)進(jìn)行細(xì)化，對關(guān)鍵零部件進(jìn)行設(shè)計。第四，設(shè)計可以完成搬運病人的上肢單元和腰部單元。第六，進(jìn)行直線導(dǎo)軌的滑臺選型。主要設(shè)計參數(shù)確定：本設(shè)計中以搬運病人為目的，病人的體重約為50Kg。主要設(shè)計參數(shù)：最大助力50Kg；。這也是助力機械的基本原理和思想。這種機構(gòu)實現(xiàn)了助力，使得重物易于搬運，但穿戴在身上，肩部仍然會受到力的作用，不便于長時間的搬運。針對所需要模擬的實際情況及設(shè)計的具體要求，同時考慮到整個助力裝置盡量體積小，重量輕，便于穿戴，使用方便，動力源使用空氣壓力源等。小車型的助力機械具有很多優(yōu)點，比如：使用起來方便，結(jié)構(gòu)簡單，搬運過程中的阻力會很小，搬運過程流暢等。但是，車型的結(jié)構(gòu)也有其致命的缺點，比如：在搬運過程中，護(hù)理人員與病人之間有著機械結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致護(hù)理人員不能與病人接觸，這樣的話，如果在搬運過程中，病人失去平衡等，護(hù)理人員鞭長莫及，不能及時的做出處理動作在安全方面和病人的心里方面都有許多問題；另外，車型的機構(gòu)在搬運過程中很方便，但是在搬運的時候由于滾輪的存在，會導(dǎo)致再轉(zhuǎn)身的時候不能夠很方便，很快捷的轉(zhuǎn)身；而且，車型的機構(gòu)在結(jié)構(gòu)上比較大，在進(jìn)出家里的房門的時候，多有不便，護(hù)理人員在操作的時候也不能夠得心應(yīng)手。為了克服以上缺點，達(dá)到護(hù)理人員與病人之間的契合，使護(hù)理人員在護(hù)理時候能夠隨心的操作機構(gòu)，動作較靈活，我們致力于設(shè)計一個能夠完美解決這些問題的機械。但是這樣的機械也有其致命的缺點，使用限制很大，只能夠在平衡吊安置位置使用，這樣的話就不能夠完成將病人換病房等需要大范圍移動的任務(wù)，而且，這樣也會使病人感覺到不適，好像自己想機器一樣被來回擺弄。接觸了仿生學(xué)后，覺得是不是可以使用仿生學(xué)做一個可以穿戴在人身上的助力機械，這一想法得到了老師的贊同，并且給了我許多相關(guān)的材料，于是，我開始研究這種機械的結(jié)構(gòu)，怎樣設(shè)計才能使這個機械更適合人體的穿戴呢。 設(shè)計方案[1]如下圖： 整體裝置由上肢單元、腰部單元和下肢單元組成。該方案所用的五個氣缸都是分別驅(qū)動，使用時，腰部單元的氣缸放松，人體彎腰；腿部單元氣缸放松可以曲腿；手部單元氣缸伸出手臂伸直；抱起病人之后，腿部單元氣缸發(fā)力，可以站起；腰部單元氣缸發(fā)力，可以直腰；手部單元氣缸收縮，可以把病人抱緊。整體作用范圍垂直方向約在50mm180mm之間，能夠完成抱起并且放下病人的任務(wù)。[3]如圖： 方案：1 方案：2 方案一所表達(dá)的機構(gòu)上肢部分由靠背、氣缸、手部桿組組成。兩個氣缸在靠背的兩側(cè)固定。但是在實際設(shè)計時，發(fā)現(xiàn)如果想實現(xiàn)要求的行程位置，氣缸放在兩桿之間會導(dǎo)致手臂機構(gòu)不能完成固定行程，從而影響到了機構(gòu)的應(yīng)用性，也考慮錯開氣缸的位置，但是這樣就會導(dǎo)致產(chǎn)生扭矩，對于滑動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成了影響，所以，最終決定將氣缸擺在如上圖的位置。這個機構(gòu)由于自由度比較大，需要的氣缸數(shù)量較多，在大臂和靠背之間，大臂和小臂之間都需要氣缸支持，所以需要四個氣缸，這樣，在空間上，手臂下面的空間安排兩個氣缸是很緊張的，而且，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不科學(xué)，可靠性不高。 綜合各方面因素，選擇方案一為手部單元的結(jié)構(gòu)，人體將小臂放在該機構(gòu)的小臂處，大臂和四邊形機構(gòu)固定，胸部和靠背固定，這樣，就可以使上肢部位發(fā)揮作用。靠背部由misumi鋁型材中30mm*60mm鋁合金型材和支架組裝成?？梢詫⑷梭w軀干部分固定在靠背部分，從而借助腰部單元的氣缸實現(xiàn)提供動力的目的。導(dǎo)桿可以帶動滑塊運動。如下圖： 手臂部由三個桿和一個小臂組成。桿之間使用直徑為6的平頭鉸連接。使被護(hù)理人員能感到最大程度的舒適度。增強安全感，由于有了護(hù)理人員的參與，使得老年人在心理上又一個更安全的感覺。這樣使得護(hù)理人員在使用護(hù)理助力機器的同時，又不降低護(hù)理的品質(zhì)，達(dá)到和人護(hù)理一樣的護(hù)理效果。腰部單元結(jié)構(gòu)對比選擇與組成 在設(shè)計腰部單元時候，提出了兩種方案。 第二種方案是將上肢單元與下肢單元連接，實現(xiàn)跨關(guān)節(jié)的連接，通過氣缸作用，實現(xiàn)腿部和上肢單元之間的角度變化。綜合以上因素，選擇方案一來實現(xiàn)腰部單元。腰部單元示意圖如下： 氣缸連接在上圖右端的固定型鉸上，與上肢單元的靠背的下端連接，組成腰部供力機構(gòu)。下肢單元通過上部的球鉸與腰部單元連接，內(nèi)外導(dǎo)軌用于抬腿或者氣缸伸縮調(diào)整位置用，也用于承受重量。自鎖裝置的設(shè)計與應(yīng)用設(shè)計自鎖機構(gòu)的工作原理自鎖的實質(zhì)是作用在構(gòu)建上的驅(qū)動力的有效分力總是小于由所引起的