智能移乘护理机器人设计.zip

智能移乘护理机器人设计学生姓名：XXX年级：XXX专业：XXXXX指导老师：XXX一.设计背景二.总体设计方案三.机械结构设计 四.液压系统原理设计智 能 移 乘 护 理 机 器 人 设 计智 能 移 乘 护 理 机 器 人 设 计摘 要摘 要随着科学技术跨时代的巨变，加上老龄化人口与日俱增，近几十年来，各国对老年人和一些肢体有残疾的人员等一些弱势群体有了更多的关于精神上的关注。护理机器人的面世在给老年人们带来了许多便捷和快乐的同时也减轻了护理工的负担。帮助护理人员对病人进行抱起，移乘，放下等动作，以此来达到在护理机器人的帮助下进行转移的目的，以此来减轻护理工的工作量。并且随着人口的老龄化增长，信息技术的发展护理机器人在国内外均有着广阔的发展前景，市场潜力巨大。因此无论是亚洲国家还是欧美国家都在护理机器人的发展上投入了巨大的资金，各种创新的机器人相应出现在人们的生活中。在本次设计中，首先对该机器人的功能进行了分析，主要是能实现对下肢不便或者体弱的人进行抱起，移乘，放下的动作；然后根据市场调查的实际情况设计主要结构，并且进行了三维建模，得到智能移乘护理机器人的模型。关键词:关键词:智能移乘；结构设计；液压传动；控制系统；AbstractWith the rapid changes in science and technology across the ages and the growing population of the aging population,in recent decades,countries in the world have paid more attention to the spiritual concerns of some vulnerable groups such as the elderly and some physically handicapped persons.The availability of nursing robots has brought many conveniences and happiness to elderly people while also reducing the burden on care workers.The subject of designing intelligent mobile robots is designed for people with inconvenient lower limb movements.The nursing staff is assisted in picking up,moving and lowering the patient to achieve the purpose of transferring with the help of the nursing robot,thereby reducing the workload of the nursing staff.With the aging of the population,the development of information technology nursing robots have broad prospects for development at home and abroad,and the market has great potential.Therefore,both Asian and European and American countries have invested huge funds in the development of nursing robots,and various innovative robots have appeared in peoples lives.In this design,first of all,the robots function was analyzed.It was mainly able to carry out the movements of picking up,transferring,and dropping people with inconvenience or weakness in the lower extremities.Then the main structure was designed according to the actual situation of the market investigation.In addition,a three-dimensional modeling was performed to obtain a model of an intelligent care robot.Key words:Intelligent transfer;structural design;hydraulic transmission;control system;目 录 引 言.1第一章 绪论.41.1 选题背景，目的和意义.41.2 国内外研究现状.4第二章 总体设计方案.72.1 设计要求.72.2 设计方案.72.3 本章小结.10第三章 机械结构设计.113.1 伸缩机构.113.1.1 受力分析.123.1.2 液压缸外部负载的计算.133.1.3 伸缩机构抱起液压系统原理图.143.2 胸部支承.193.2.1 抱紧液压缸外部负载的计算.193.2.2 胸部支承抱紧液压系统原理图.203.2.3 抱紧液压缸的主要参数.213.3 驱动装置.253.3.1 液压站的设计.253.3.3 轮毂电机的选用.313.4 本章小结.31第四章 控制系统.324.1 硬件概述.324.1.1AT89C51 单片机.324.1.2 压力传感器.334.1.3 角位移传感器.334.2 具体设计.344.2.1 液压控制原理图设计.344.2.2 程序流程图.364.3 本章小结.37第五章 总结.37参考文献.38谢 辞.39 1引 言当今社会飞速发展，关于机器人方面的研究成果也越来越令人赞叹不已，已经发展出的机器人现在基本上已经能够用于社会的各行各业，有从最基本的生产行业到服务领域，到医学领域等等。由于近年来老龄化人口的增多，高龄人口已经成为成为国家不可忽略的一个问题，国家和社会把越来越多的关注放在了这样一群需要关注的人群上面。科研技术的发展已经不再是那些远离我们生活的方面，越来越接近我们当代的生活，并且将逐渐融入我们的生活，成为我们生活中的一部分。在逐渐崛起成为经济大国的同时，人们对生活精神上的要求也逐渐提高，因此对这些老年群体和行动不便的弱势群体也越来越重视了，希望能通过现代的科学技术改善他们的生活，给他们带来生活和乐趣，提高他们对生活的幸福感。本课题所设计的智能移乘护理机器人，就可以很好地帮助这些下肢运动不便的人群进行位置的改变。2第一章 绪论1.1 选题背景，目的和意义 在社会经济发展迅速的今天，在机器人方面的研究成果也越来越令人叹为观止，已经发展出的机器人现在基本上已经能够用于社会的各行各业，有从最基本的生产行业到服务领域，到医学领域等等。近年来老龄化问题也越来越突出，成为国家不可忽略的一个问题，在最近的几十年来，当代的中国已经进入了老年社会，并且高龄老人会越来越多。科技的飞速发展，越来越接近并且将逐渐渗透我们的生活，很多高技术的产品逐渐走入大众的视野之中。在逐渐崛起成为经济大国的同时，人们对生活精神上的要求也逐渐提高，因此对这些老年群体和行动不便的弱势群体也越来越重视了，希望能通过现代的科学技术改善他们的生活，给他们带来生活和乐趣，提高他们对生活的幸福感。本课题所设计的智能移乘护理机器人，就可以很好地帮助这些下肢运动不便的人群进行位置的改变，并且在这个过程中始终保持一种轻松的状态。当代的年轻人大多数忙于工作，没有时间亲自护理他们的亲人，亲自护理成为一件不可能，也很不现实的事情，因此很多的家庭可能会选择找一个护理工，而护理工在照顾的过程中可能会遇到很多不便的事情，此时也很有可能会忽略了被照顾者本人的情绪和心理状态，被照顾者很可能会不好意思或者很害羞，即使知道是雇主和雇佣的关系，也不愿意总是麻烦他们。由于肢体上的不便令他们感到自卑和羞涩，不敢过多地进行活动，不想过多地麻烦别人，认为自己是家庭和护理工的负担，这样的护理其实对他们的健康发展是有害的。但是如果使用一款智能移乘护理机器人的话，这样便会给护理工减轻很大的工作量，护理工只需要稍加照看和辅助就能帮助实现各种动作的实现，这样护理工的工作也会更加轻松，甚至能有更多精力来帮助调整被护理者的心理情绪，而且此时被护理者的内心不会有太大的压力，心理压力和情绪也得以释放。1.2 国内外研究现状美国，日，韩，英，德国在机器人的发展方面遥遥领先于其他国家，众所周知，美国是研发医用机器人的先行者。近几年来在医疗护理上的投资也是越来越3多。日本则是居于第二，在机器人的研发历史上比美国稍晚，但是机器人技术发展的十分迅速，有着十分先进的精密零件生产企业和医疗企业，并且近年来开始不断在医用机器人方面投入精力和研发资金。日本的老龄化问题已经成为一个无法逃避的现实问题，老龄化的程度已经领先于世界。所以日本在发展护理机器人这个方向特别重视。图 1-1 日本护理机器人 图 1-2 日本松下老年人护理机器人在 17 年的 5 月，河北工业大学的“白泽”机器人正式和大家见面，这是中国护理机器人研发的重要转折点，是年老体弱者和下肢不便人群的福音。有关专家认为在不久的将来就可以普及到人类社会生活中去，为每个家庭服务，给每个家庭带去欢乐和幸福。随着科技的飞速发展和国内老龄人口的增多，更加智能，更加经济的移乘护理机器人有着广阔的市场。4 图 1-3“白泽”机器人1.3 论文结构及研究的内容本文主要介绍了一款智能移乘护理机器人，设计的过程中结合了三维软件建模，matlab 图形处理。全文一共可以分为 4 个部分：第一章是绪论，主要是从我国当今老年人口的变化趋势和医疗机构的发展现状，到世界各大国在护理机器人方面的发展情况，在现代社会都是一个值得关注的问题，并且存在着巨大的市场和不可估量的发展潜力。第二章是在本课题的设计要求的前提之下，提出了总体的设计方案。第三章是智能移乘机器人的主要机械结构的介绍。首先对智能移乘护理机器人的工作功能进行了介绍和说明，通过在某些预设的已知条件下对伸缩机构进行了受力分析和运动分析。然后分别介绍了胸部支承，和驱动装置部分的结构的设计和相关结构及元件的选用，并且对某些结构和元件进行了校核检验。第四章是对该课题的控制系统进行了相关说明，包括单片机的选用，传感器的选择，液压控制原理图和运行流程图。1.4 本章小结通过分析各国的人口成分和老龄化趋势，发现在当今社会针对老年人口或者下肢运动不便的人群迫切需要一款智能化的移乘支援装置，从当前各国护理机器人的发展及应用来看，智能移乘护理机器人真正地走进每个需要他们的家庭还需要一段时间，因此迫切需要一种智能化，经济实惠的移乘支援装置。本文就结合了当下的形式，设计了一款智能移乘护理机器人，为以后智能移乘护理机器人的发展奠定了基础。5第二章 总体设计方案2.1 设计要求 本设计中的智能移乘护理机器人主要用于医院和理疗机构，主要能对下肢瘫痪或者高龄人员下肢运动不便的人员进行换位和移动。在设计时假定被转移者的体重为kg100，通过了解一些普通的病床尺寸和一些病人用的轮椅的尺寸以此为基础来参考设计支援装置。当智能移乘护理机器人用于实际中时，主要考虑的是运行过程中的平稳问题和被移乘者的舒适程度。2.2 设计方案由于该智能移乘机器人主要实现的的动作就是抱紧，抱起，移乘，和放下的动作。抱紧这个动作的实现主要是通过胸部支承内部的双活塞液压缸来实现的。而实现抱起的主要机构就是使得下面的支承臂进行旋转的伸缩机构，通过伸缩机构来带动