摘要
中国的人口老龄化问题日益严重，老年人群体中的失能和半失能老人也越来越多，他们的医疗和养老问题亟待解决。传统的医疗护理方式需要大量的护理人员和医疗资源，而且还不能满足中国人居家养老的要求。市面上急需一款智能化程度较高并且能够满足老人居家护理需求的辅助护理设备，所以本课题研发了一款新型的智能轮椅床，能够满足老人居家护理的日常使用要求。 本文研发的智能轮椅床是专门为失能、半失能和行动不便的老人提供，创造性的将智能轮椅和护理床的优点结合起来，解决了老人的日常护理以及居家养老难题。轮椅床本体和床侧柜一起组成了智能轮椅床的所有结构，其中轮椅床本体的结构主要包括移动机构、床面机构和转换机构，其中轮椅床的移动机构是由四个麦克纳姆轮组合成了移动平台，能够使轮椅床在室内向任何方位移动；变形平台通过电推杆控制连杆和侧板动作，能实现床椅转换和多种位姿变换的功能；床基平台是指智能轮椅床的护理床形态，通过7个抬升电机连接丝杠导轨和剪叉上升机构，可以实现护理床的翻身和按摩等功能；床侧柜主要是配合轮椅床进行二便处理功能，用户可以通过轮椅床和床侧柜的配合独立完成排便过程。 本课题研发的智能轮椅床控制系统采用的是上下位机。选用PC工控机作为上位机，在PC工控机中安装有Ubuntu16.04的Linux系统，上位机的作用就是负责此智能轮椅床控制系统的整体控制。下位机选用STM32开发板作为控制单元，负责接收上位机的控制命令并执行相应的控制命令，并将数据采集模块收集到的信息发送给上位机进行决策处理。下位机和上位机之间采用CAN总线进行通讯，用户通过触摸屏实现对智能轮椅床的控制，包括室内各目标地之间的循迹移动和所有的位姿变换功能。 功能实现上，本方案的智能轮椅床是专为老人居家养老使用所研发，针对特定的使用场景和用户群体，将智能轮椅和护理床的功能结合在一起。抬背、曲腿、按摩和翻身等位姿变换功能可以实现使用者的体位调整，可以起到辅助康复训练的作用；二便处理功能使用户能够独立地完成排便过程；室内移动功能采用的是循迹定位方式，并在移动过程中不断检测障碍物，使用户可以在室内多个目标地之间移动。还针对移动平台的精确方位控制问题，加入了模糊PID控制算法，最后研究了移动平台的循迹控制算法，并对其进行仿真以及实验验证。
NETL