[发明专利]一种机器人护理床中移动轮椅与护理床的同步运动控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器人触觉领域，具体涉及到机器人触觉技术在智能护理床中的应用。

背景技术

康复护理服务的手段可分为医疗康复护理和护理辅具康复两大类。其中，护理辅具康复是指利用康复护理辅助器具为残疾人、老年人、伤病人等残障者提供补偿、替代、治疗的手段和方法。残障者要最大限度的实现生活自理，参与社会活动，安全放心、舒适的移动辅具是必不可少的。但要从卧床状态转移至移动器具上，必需护理人员的帮助，而且转移时还有跌落的危险。机器人护理床是一种新型康复护理移动辅助器具，具有操作手柄、语音、触摸自主导航等多模态人机交互功能，在保持安全舒适的姿态下，机器人护理床可拆分成床和移动物体轮椅，不仅可减轻护理人员转移患者时的负担，而且还减少了对患者跌落的担心。

机器人护理床在进行护理时需要实现车与床的同步动作，所面临的一个关键技术问题是：如何对相互独立的两个系统进行较为精确的同步控制。目前，对于两个独立系统的同步控制大多通过无线通讯的方式实现。较为常用的有ZigBee，蓝牙，Z-Wave等。ZigBee作为一种近距离低速低功耗低成本的双向无线通讯技术，常用于短距且传输速率不高的电子设备间进行周期性数据传输，可以工作于2.4GHz、868MHz和915MHz三个频段上，传输速率分别可以达到250Kbit/s、20Kbit/s和40Kbit/s，传输距离在10-75米之间。蓝牙是一种短距通讯技术，工作于2.4GHz频段，通讯距离在10米以内，传输速率在1Mbit/s。Z-Wave是一种新兴的基于射频的、低成本、低功耗、高可靠、适于网络的短距离无线通信技术。工作频带为908.42MHz-868.42MHz，采用FSK(BFSK/GFSK)调制方式，数据传输速率为9.6 Kbit/s，信号的有效覆盖范围在室内是30m，室外可超过100m，适合于窄带宽应用场合。虽然，应用通讯技术能够很好的解决两个相互独立的系统的同步问题，但是，医疗器械的标准与工业标准不同，中频段的无线通讯可能会引起其他医疗器械的误动作。

机器人触觉在机器人感觉系统中占有重要地位，它具有视觉等其他感官无法实现的功能，可以不依靠光或声也能完成简单的识别功能。触觉还能感知物体的表面特性和物理特性。机器人触觉主要是模仿人的触觉功能，通过传感器与被识别物体相接触或相互作用完成对物体表面特征和物理性能的感知。目前主要应用力传感器，温度传感器等实现。采用机器人触觉方式，通过判断受力的趋势实现护理床和智能轮椅车的同步运动，可以有效的减少通讯的使用，降低系统复杂程度，增加系统可靠性和运行速度。

发明内容

本发明专利针对于现有通讯技术在医疗器械中应用受限的情况，提出了一种基于机器人触觉的智能轮椅车和护理床同步运动控制方法应用于机器人护理床。本发明机器人护理床利用机器触觉和力的相互作用的特性，使智能轮椅车和护理床的背板能够同步的抬起和下落。

为了达到上述发明目的，本发明专利提供的技术方案如下：

一种机器人护理床中移动轮椅与护理床的同步运动控制系统，该机器人护理床包括有护理床和移动轮椅，所述的移动轮椅可组合地设于护理床内且可从护理床中分体出来，所述同步运动控制系统设于护理床和移动轮椅之间以实现移动轮椅的背板和护理床背板的同步抬起和同步下落，其特征在于，所述同步运动控制系统包括有护理床子系统、移动轮椅子系统、控制手柄和贴合板，所述的护理床子系统包括有一个第一力传感器、一个第一推杆电机和一个第一控制电路，所述的移动轮椅子系统包括有一个第二力传感器、一个第二推杆电机和一个第二控制电路；所述的贴合板安装在护理床上背板的背面，该贴合板伸出护理床床体并延伸至移动轮椅上背板的背面，在所述贴合板安装有行程为50kg的第一力传感器，在所述移动轮椅上背板的背面对应于贴合板处安装有行程为50kg的第二力传感器，且该第二力传感器可贴合于所述贴合板上；在所述第一力传感器与贴合板之间设有弹簧，在所述第二力传感器与移动轮椅背板之间也设有弹簧；所述的第一力传感器连接第一控制电路，该第一控制电路连接并控制所述的第一推杆电机，该第一推杆电机的活动杆连接护理床的背板，所述第二力传感器连接第二控制电路，该第二控制电路连接第二推杆电机，该第二推杆电机的活动杆连接移动轮椅的背板；所述的控制手柄设置于护理床上，该控制手柄通过信号线连接至所述的第一控制电路。