智能多功能护理轮椅床研究

发布时间：2020-03-21 12:14

【摘要】：多功能护理床作为医疗护理行业的创新护理设备,其外形及功能的创新设计对老龄人(尤其是失能或半失能老龄人)护理起到至关重要的作用。随着社会的不断进步,人口老龄化趋势愈加严重。在注重生活品质的当今社会中,老龄人的护理方法对护理床功能的要求愈加苛刻。为了满足社会需要,本文研究和设计了一种具有语音识别功能的智能多功能护理轮椅床。以SolidWorks作为设计平台,采用模块化设计完成了包括支背、侧翻、屈抬腿等功能机构在内的多功能护理轮椅床三维建模,实现床椅转换功能;对其主要机构如支背、侧翻、屈抬腿机构进行运动及受力分析,绘制其角度、瞬时角速度、瞬时角加速度及各机构支撑力曲线图,验证了机构运动的合理性且满足机构力学的设计要求;基于ANSYS有限元对其主要机构进行静力分析,以加载极限载荷,从强度和刚度两方面校核了各机构的合理性;结合床椅两种模式,分析了系统的稳定性满足要求。基于小波变换理论提出一种改进的连续阈值函数算法,运用该算法与经典的硬软阈值函数分别对语音信号进行降噪处理,相较于软硬阈值函数算法,对语音信号的降噪效果更佳;经Matlab仿真,语音信号信噪比(SNR)高于软硬阈值函数处理结果及均方根误差低于处理结果;采用基于短时能量的双阈值门限端点检测算法,实现了语音有效信号的提取;针对多功能护理轮椅床开发了语音识别上位机软件,结合小波降噪算法及端点检测算法对护理轮椅床各功能特定词汇的语音信号进行处理,调用科大讯飞语音识别接口实现语音识别功能,并利用xml文件技术建立各功能训练模板,实现了软件系统的学习能力,并提高了语音识别准确率。在安静和嘈杂的环境下,对语音识别上位机软件系统进行音控实验,分别测试了语音识别的准确率及稳定性,并分析了环境以及特定词组对识别准确率的影响。结果表明,安静环境下的识别准确率达到了90%及以上,嘈杂环境下的识别准确率达到了85%及以上。识别准确率满足设计要求,实现了语音控制多功能护理轮椅床的各机构功能。
【图文】：

轮椅,护理人员,功能,心肺复苏

图 1-1 (a) Stryker S3 护理床 (b) Enterprise9000 护理床Fig.1-1 (a) Stryker S3 nursing bed (b) Enterprise 9000 nursing bed瑞典 ArjoHuntleigh 公司[13-14]开发了一种带有自动清理和除菌功能的Enterprise9000 护理床褥，如图 1(b)所示，在实现了护理床护理移动体位等基本功能之外，该型号护理床搭载了集成在护理床内部的体重秤，可以持续、准确地对被护理人员进行体重监测并显示结果。除此之外，该护理床支持自动 CPR（心肺复苏功能）和左右床侧边的手动 CPR 功能以应对紧急情况的发生，护理床携带的蒸发式自动清洁除菌系统可以设定时间，定点清理护理床，保证护理床的清洁状况，提高被护理人员的舒适程度。日本松下公司[15]研发了床椅分离的机器人床，如图 1-2 所示。该床具有两种工作模式：床、轮椅。分离出的轮椅搭载驱动装置，实现了驾驶功能，且在轮椅四周安装了多个传感器，在行驶过程中由传感器检测周围的信号反馈实现了自动避障功能。在

机器人,侧翻,电动推杆

图 1-2 机器人床Fig.1-2 Robotic bed腿、侧翻等体位功能。基于设计需要，，该床的特殊之处在于其侧翻机构采用电磁的方式使侧翻角度能达到 90°，实现了彻底侧翻。南昌大学的白建军[17]设计开发了一种双层床面结构的多功能轮椅床，侧翻、屈坐起功能通过控制不同床板实现。支背机构和屈腿机构均采用电动推杆与背板相，固定位置，电动推杆与水平丝杠机构相连接，通过推动电动推杆实现支背功能腿功能，另外设计了一套智能座便装置，为被护理人员提供便捷。南京理工大学的张建云、陶卫军等[18]研发了一款多功能护理床，运用 AVR 系mge16A 单片机作为控制系统主体，控制与其连接的红外线接收模块所接收到的线信号驱动护理床的直流电机及 4 组电动推杆的动作，从而实现整体护理床的功作。设计的护理床样机结构如图 1-3 所示。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH789

【参考文献】