多功能电动护理床控制系统研制

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1、多功能电动护理床控制系统研制Developmentofcontrolsystemformultifunctionnursing-bed汪烨WANGYe（上海电机学院机械学院，上海200240）摘要：为满足目前日益提高的家庭、医院护理要求，采用机电一体化结合思想，研制了为缺乏自理能力的人而设计的易于使用的多功能电动护理床。该护理床通过PLC控制各个床面板之间的协调运动，并通过语音或键盘来控制进行多位姿的运动。着重介绍了控制系统的研究与开发。关键词：多功能护理床；可编程序控制器；控制系统；语音识别中图分类号：

2、TP27文献标识码：B文章编号：1009-0134(2009)06-0070-030引言1.2多功能电动护理功能的实现多功能护理床是为瘫痪病人或下肢行动不便的中国老龄人口数目日益增多，为提高病人的自病人设计的，安有7个24V直流电机。根据病人的理能力、有利于减轻护理人员工作强度，护理床的要求，通过按键或语音控制，帮助病人实现自己无市场需求日益增强和迫切，作者在对国内外护理床法完成的动作，如分别完成头部升降、腿部屈伸、左调研分析的基础上，结合国际护理床最新技术的发右侧翻、翻板开合和马桶升降等动作。通过这些多

3、展，采用PLC控制技术，成功研制了具有自主知识体位的变换，提高了受护理人的自理能力，减少了产权的家用与医用的多功能辅助护理床，并在2007各种由于长期卧床所带来的并发症，如褥疮等，有年中国国际工业博览会上成功展出，收到广泛关注。利于受护理人的肌体健康。护理床具有平躺、抬背、屈腿、左右翻身、辅助排便等功能。各项功能通过控制驱动模块，采用2　多功能护理床控制系统设计手动或语音控制实现。图2所示，为多功能护理床控制系统的总体结构1多功能电动护理床的基本结构和功能框图。它由PLC控制部分，语音部分，键盘部分，通讯

4、部分、位置检测和传感部分，执行电机系统等组成。护理床采用模块化、标准化设计，由基本功能模块和扩展功能模块两部分构成。本文主要对该电2.1控制方案动护理床的功能及控制系统进行研究。护理床的控制要求包括：1.1护理床基本结构组成1）实现护理床各床面板的同步联动控制；2）键盘与语音控制方式的各自实现以及两种护理床从结构和功能上可分为：可移动活动框方式之间的相互转换；架、床板（12块）、3）语音识别系统和语音回放系统的整合；侧翻机构两套本系统选用某PLC（FX1N-60MR-001）为主控（四杆机构）、仰制器，扩

5、展模块选用FX2N-16EX，语音模块选用卧曲腿机构（六LSX_EM220CN。连杆机构）、整体执行装置由内置有位置传感器的直流电机、涡升降模块、辅助轮蜗杆减速器、梯形丝杠（线性推杆）、连杆机构实解便模块、控制现。根据控制信号，由电机输出一定的扭矩和转速，模块、驱动模块图1护理床实物图经过减速器驱动连杆机构，通过此机构带动床面相等部分组成。收稿日期：2009-01-19基金项目：国家863高技术研究发展计划资助项目（2007AA041604）作者简介：汪烨（1974－），男，安徽铜城人，讲师，硕士，主要研

6、究方向为机电集成及智能控制技术。【70】第31卷第6期2009-06检索的模板匹配法作为主要的语音识别方式。2.2.4语音识别电路接口PLC通过此接口（SN74159OC门译码器）接收来自语音识别模块的控制信号，通过运算处理，转化为PLC系统可以识别的控制信号。图2控制系统整体结构框图3多功能护理床的控制程序的设计应的部分运动，实现各种体位的要求。另外，梯形丝杠具有自锁功能，保证电机停止后，连杆机构自锁。电机控制是本系统程序设计的核心部分。电机控制程序一方面接收控制面板和语音指令，另一方2.2多功能电动护

7、理床的语音控制系统的研究与实现面要保证电机能准确地完成相应的动作，即使在程2.2.1语音控制的必要性序复位等非正常状态下也能保证电机本身、护理床语音作为当前控制方法中最自然的控制命令，和病人的安全。设置可靠的限位、动作互锁等都可随着计算机和语音处理技术的发展，语音识别系统以起到保护作用。本护理床动作操作也有相应的互的实用性不断提高。语音识别控制技术将是今后一锁限制，互锁是防止机械部分的干涉有效手段。在段时期语音技术的发展方向。将语音识别技术引入编写程序中，要保证在执行一个动作的同时，还可到护理床控制，将为

8、丧失自理能力的使用者带来极以判断其它动作合法性和有效性。大的便利。例如，侧翻未到极限位置，即处于侧翻中间状2.2.2基于UniSpeech芯片的语音识别控制技术解决方案态时，需要一个标志位标明床面状态。突然断电的语音控制主要是指通过语音命令控制电机、电时候，此标志位还不能丢失，否则重新上电后系统路等。用户可以编辑识别词表，并下载到芯片中。下将无法知道床面处于左侧翻还是右侧翻，所以侧翻载后即可进行识别，识别的结果通过I/O口给出