全向智能轮椅床的运动控制算法研究

为提高全向智能轮椅床运动的平稳性和方向控制的准确性,研发了一种能护理失能老人的全向智能轮椅床。通过对移动平台进行力学和运动学分析,设计了一种精准的双闭环直流调速系统,实现了对全向智能轮椅床4个麦克纳姆轮转速的精确控制,解决了全向智能轮椅床运动不稳定和方向控制偏离等问题。期望转速值确定后,通过对比经典比例积分微分(proportional integral differential, PID)算法和模糊PID算法的转速输出曲线,表明模糊PID算法更能满足全向智能轮椅床的使用要求。

轮椅床智能座便器设计

设计了一种能够用于轮椅床、护理床等医疗护理设备的智能座便器,具有智能化、安全、方便、舒适、卫生的特点。座便盖启闭装置采用水平抽拉的方式,占用空间小且效率高;座便体升降机构采用双三棱柱结构,保证准确到位且稳定性高;接便装置的抽取机构使其取放方便;特别考虑了接便装置的密封,以防止臭味散发;用臭氧发生器提供臭氧来杀菌消毒除臭,使座便器使用更卫生;用实验的方法确定了水气供给管路的一些重要参数,为设计提供了依据。并且设计了座便器控制系统结构,为进一步硬件电路设计、软件编制打下了基础。

轮椅床的结构设计

通过考虑轮椅使用人群的要求,对前脚板和背板结构的研究,最终决定在前脚板使用齿条机构,背板使用曲柄滑块机构,从而达到轮椅与床之间的转换。通过设计一系列的机械机构,能使用较小的人力将其转换成机械动力,从而完成轮椅到床,床到轮椅的转变,减少轮椅使用人群在轮椅与床之间转变而带来的麻烦,真正实现了轮椅床的作用。

基于视觉测量的智能轮椅床自动对接

为了提高智能轮椅床系统对接的自主性,提出了一种基于视觉测量的自动对接架构。轮椅床对接过程分为远程导引阶段和近程对接阶段。在远程导引阶段,室内天花板视觉系统采集并识别轮椅上的新型人工标志,利用卡尔曼滤波(KF)的跟踪检测路标特征,继而采用P3P的视觉定位方法确定路标与相机的相对位姿,根据轮椅坐标系与远程阶段的世界坐标系的变换关系确定轮椅的姿态。在近程对接阶段,车载单目视觉系统采集对接目标的引导标志,利用引导标志的角点估计轮椅与床的相对位姿,最后根据实时的视觉反馈实现床椅的自动对接。多次实验结果表明所提出的视觉对接方法具有可行性和有效性。

多功能护理轮椅床结构设计及机构运动分析

研究设计了一种实现支背、左右侧翻身、曲抬腿、抬臀、自动扶手等多功能于一体的全自动多功能护理轮椅床。通过对各部分功能机构的拟人化设计,合理优化空间布局,使整体结构紧凑;对主要机构的运动过程进行了Solid Works建模与仿真计算,结果表明,该护理轮椅床各机构运动角度及角速度变化具有较好的稳定性;最后通过对所研发的护理轮椅床样机进行实验,验证了护理床各功能机构及运动的有效性。

基于视觉的嵌入式轮椅床自动对接系统

针对目前独居老人自主移动困难及对轮椅床的需求,研究设计了一种基于视觉的嵌入式轮椅床自动对接系统。通过获取轮椅与床体精准的相对位姿,实现可分离式轮椅床的对接。使用模型车来代替轮椅床实现对接功能;采用FPGA开发板控制步进电机的转速、正反转,实现模型车的行驶功能,其中转弯、避障和测距等功能采用各种传感器实现。FPGA具有强大的图像处理功能,可通过颜色识别实现模型车的定位,判断模型车对接前的位置是否偏移,在做出相应的调整后进行对接,中途通过激光测距传感器观测模型车与对接槽的距离,以控制模型车的速度。

洗浴移乘轮椅床创新设计

为了解决残障者和老年人洗浴、行动困难,运用人体工程学理论,设计一种洗浴移乘轮椅床装置,能实现室内移动,具备垂直升降功能,并能辅助使用者行动。分析了洗浴装置的机械结构组成及主要功能,采用矢量方程解析法对四杆升降装置进行机构设计,并对整个洗浴移乘轮椅床装置进行SolidWorks建模与渲染仿真,结果表明,该洗浴移乘轮椅床创新设计对残障者和老年人解决洗浴移乘问题具有一定的作用。

轮椅床机构及人机一体化模型研究

设计了一种新型轮椅床,重点解决传统护理床在位姿变换过程中缺少柔性化问题,显著改善病人的舒适感。基于人机一体化模型研究在位姿变换过程中人体的状态,并进行了详细分析。采用机械机构和柔性气囊装置解决位姿变换的柔性化问题,减少了身体各个部位的挤压。利用MATLAb对机械机构、人机一体化模型进行了仿真分析,验证了机械机构和柔性气囊装置以及人机一体化模型对于柔性位姿变换的合理性。

基于机器视觉的轮椅床可行驶区域分割研究

针对现有具备护理功能的电动轮椅床在轮椅状态下的体积较大、驾驶较为困难等问题,提出一种基于机器视觉的轮椅床避障方案,采用视觉传感器采集环境信息,应用深度残差神经网络理论进行图像分割,检测出视场中的可行驶区域和障碍物。根据轮椅床实际运行环境特点,将公开数据集中的图片重新划分标签,采用重新划分标签后的数据集对分割模型进行训练。对训练后的模型进行可行驶区域分割试验,并与传统分割方法进行对比。结果表明,基于深度残差神经网络的分割方法解决了传统图像分割方法在地面和障碍物外观接近、2种不同地面的交界处以及光照不均匀等情况下易失效的问题,平均分割精度达到90%以上。

一体式自动转换轮椅床的设计与研究

本项目设计了一种多功能助老助残轮椅床结构,通过按动式旋转锁扣可将床和轮椅自由分离和结合,由平行连杆、齿轮齿条、变速电机的智能精密驱动,使得轮椅部分平稳地由平床模式到坐姿模式的自动转换,轮椅五星轮组的机构对越障和上下楼梯时较普通轮椅更为方便,实现了良好的健康静养、自由出行的身体恢复效果。因为其结构简单、操作方便,不仅可以在医院使用,亦可以在家中使用,服务于更多在家中疗养的患者以及行动不便的老人。

基于Agent概念的智能轮椅床控制模块设计

为使智能轮椅床在自主运行时,能随时响应周围其它对象的指令并实施协同动作,提出基于Agent概念规划控制模块的设计。通过传感器组信息、轮椅床当前状态信息、外来协同信息的感知融合,给出符合总体需求的动作选择指令序列。借助于传感器组信息、外部遥控命令信息与学习积累库的信息进行适时综合,完成比较复杂的交叉判断与协商,实现外来的指令合并本体的自主控制协同执行。如此,对智能轮椅床乘用人员来说,既能满足其自主行动的意图,又能满足其及时接受其他对象提供的服务;同时还便于远程监控人员适时介入解决特殊问题。试用表明,基于Agent概念的控制模块设计,能以清晰的软件结构和丰富的协同应对资源库显著提升智能轮椅床的整体功能。

一种智能调节可分离轮椅床

本文设计了一种智能调节可分离轮椅床,主要由分离轮椅与固定床体两大部分组成,可使老年人的行动能力与自理能力大幅提升。分离轮椅可单独分离,以解决老年人的自理问题;亦可与固定床体合为一体,以提高空间利用率。分离轮椅靠背角度可多调,使用者可根据自身的不同需求自行调节。固定床体设有拖板机构,以实现分离轮椅与固定床体的分离与组合。

一种可拆卸多功能自动轮椅床

系统的关键技术是以电机与杆机为动力支持,使轮椅床自由转换,实现曲腿、支背、侧翻等护理床功能和饮食功能。多功能轮椅床能够满足日常行为需求,诸如仰卧、坐起、曲腿、左右侧翻等,不仅具备护理床功能,还兼具轮椅功能,便于久卧病床的老人行走,在缓解身体压力的同时,舒缓心理压力。轮椅床机械结构简单,制造成本低廉,维修方便,同时还能够折叠,节省了轮椅床的占用空间。

分层级管理在ICU重症肺炎患者床边坐轮椅中的应用效果

目的探讨分层级管理在ICU重症肺炎患者床边坐轮椅中的应用效果。方法选取2017年6月~2018年5月我院收治的82例重症肺炎患者,根据收治顺序将单数收治为实验组,双数为对照组,每组各41例。实验组采用分层级划分标准;对照组采用护士自主评估其活动能力。观察两组坐轮椅成功率、早期活动效果、负面情绪变化及护理满意度情况。结果实验组坐轮椅成功率高于对照组,差异有统计学意义(χ~2=5.51,P<0.05)。实验组转入时Barthel指数、生存质量测量表(SAQ)-活动受限评分与对照组比较,差异无统计学意义(P>0.05);实验组转出时Barthel指数、SAQ-活动受限评分均高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。实验组转入时焦虑自评量表(SAS)、抑郁自评量表(SDS)评分与对照组比较,差异无统计学意义(P>0.05);实验组转出时SAS、SDS评分均低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。实验组护理总满意度高于对照组,差异有统计学意义(χ~2=3.90,P<0.05)。结论床边坐轮椅等早期活动的执行,对ICU重症肺炎患者的焦虑、抑郁情绪改善效果良好,且改善患者的早期活动功能,提升了护理满意度,值得临床推广。

基于智能控制多功能护理型轮椅组合床的研发

目前的护理床价格比较昂贵,且功能单一,不能有效地起到护理作用,对此设计出一种多功能护理型轮椅组合床.多功能护理型轮椅组合床通过简单的遥控器控制,可以实现角度可调的坐卧、翻身等功能,使病人更加舒适,还能够实现病床与轮椅分离,方便病人外出代步.这种护理床通过人性化、智能化的设计让病人亲身感受到舒适和方便,既可以积极地引导病人康复,同时也减轻护理人员的劳动强度.达到了价钱低廉与舒适度高并存的设计理念,符合当今社会的发展要求,有效促地进了医疗事业的发展.

ARDS机械通气患者应用早期床旁轮椅端坐训练的护理效果观察

目的观察急性呼吸窘迫综合征(ARDS)机械通气患者应用早期床旁轮椅端坐训练的护理效果。方法将南方医科大学顺德医院附属陈村医院收治的80例ARDS患者按照随机数字法分为对照组(n=40,采用常规护理)和观察组(n=40,应用早期床旁轮椅端坐训练),比较2组患者呼吸机使用时间、住重症加强护理病房(ICU)时间以及住院时间,比较2组护理前与护理7 d后血气指标[血氧饱和度(SaO2)、动脉血氧分压(PaO2)、氧合指数(OI)]。结果观察组患者呼吸机使用时间、住ICU时间、住院时间显著短于对照组(P<0.05);护理7 d后,2组SaO2、PaO2、OI指标均较治疗前显著升高,且观察组显著高于对照组(P<0.05)。结论早期床旁轮椅端坐训练可显著缩短ARDS机械通气患者康复时间,并有效改善其血气指标,对预后康复有利。

床旁轮椅端坐活动对急性呼吸窘迫综合征机械通气患者EICU获得性肌无力的改善作用

目的探讨床旁轮椅端坐活动在急性呼吸窘迫综合征(ARDS)机械通气患者中的应用价值, 为EICU获得性肌无力护理提供参考。方法选取2017年7月至2019年7月在北京医院EICU接受机械通气治疗的ARDS患者66例, 按照入组时间分为试验组和对照组, 每组33例。对照组接受常规护理, 试验组实施床旁轮椅端坐活动。比较2组在肌力、生活自理能力、机械通气时间、EICU住院时间以及并发症发生率的差异。结果试验组EICU获得性肌无力6例占18.2%, 明显低于对照组的14例占42.4%, 差异有统计学意义(χ^(2)=4.59, P<0.05)。出EICU时, 试验组的英国医学研究委员会(MRC)制订的肌力评估标准的肌力评分、改良Barthel指数评分(MBI)分别为(48.27 ± 5.11)、(59.67 ± 7.33)分, 明显高于对照组的(44.88 ± 6.75)、(54.06 ± 8.53)分, 差异有统计学意义(t=2.30、2.86, 均P<0.05)。试验组EICU住院时间、机械通气时间分别为(8.24 ± 1.48)、(7.15 ± 1.48) d, 明显低于对照组的(9.85 ± 2.99)、(8.24 ± 1.77) d, 试验组脱机30 min氧合指数为(296.64 ± 15.45) mmHg(1 mmHg=0.133 kPa), 明显高于对照组的(288.36 ± 16.75) mmHg, 差异有统计学意义(t=2.77、2.72、2.09, 均P<0.05)。2组并发症发生率比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论床旁轮椅端坐活动可降低ARDS机械通气患者EICU获得性肌无力发生率, 缩短EICU住院时间和机械通气时间, 且安全有效, 有临床推广价值。