基于AVRmega16單片機(jī)智能控制病床

1、基于avrmegal6單片機(jī)智能控制病床摘要：電控部分以avrmegal6單片機(jī)為核心，結(jié)合繼電器 模塊，驅(qū)動(dòng)電機(jī)模塊，電源模塊等，實(shí)現(xiàn)病人自主選擇模式, 使病床的設(shè)計(jì)更為人性化。我們?cè)O(shè)計(jì)的多功能自動(dòng)病床集坐 起和側(cè)翻于一體，突破了市場(chǎng)上現(xiàn)有的自動(dòng)病床的局限，填 補(bǔ)了市場(chǎng)空白，滿足了病患多樣的使用要求，有很好的應(yīng)用 刖景。關(guān)鍵詞：多功能智能病床電控自主選擇應(yīng)用前景1、選題背景在生活中，我們常會(huì)發(fā)現(xiàn)一些偏癱的病人因無法自主改 善血液循環(huán)，最終局部皮膚變色、變硬，局部肌肉壞死；脊 椎損傷病人由于自主神經(jīng)系統(tǒng)功能紊亂無法對(duì)周圍環(huán)境進(jìn) 行自動(dòng)調(diào)節(jié)，常出現(xiàn)局部（如背部）溫度過高；做過胸腹手 術(shù)的病人為因

2、胸肺等器官的粘連需再次受到病痛的折磨。鑒 于這類病人失去了自主翻身起坐的能力，目前醫(yī)院通常通過 醫(yī)療人員協(xié)助病人實(shí)現(xiàn)姿勢(shì)的變換，這種做法耗費(fèi)了大量的 人力資源，并且無法保證過程中的安全性與醫(yī)療儀器的穩(wěn)定 性。大部分的醫(yī)院采用市面上出現(xiàn)的全自動(dòng)病床，但是這種 病床僅能實(shí)現(xiàn)病人的坐立，而其所謂的全自動(dòng)也并非我們想 象中那么智能化，且其動(dòng)力來源多為手工搖動(dòng)，其應(yīng)用范圍 受到局限，無法滿足虛弱病人自主坐立的需求。2、項(xiàng)目意義(1) 保證病人的安全性和醫(yī)療儀器的穩(wěn)定性：克服了 人工翻動(dòng)病人時(shí)，病人僅有兩點(diǎn)支撐的缺點(diǎn)，規(guī)避了翻身過 程中可能出現(xiàn)的安全性問題。同時(shí)采用床板整體翻動(dòng)的方 式，防止人碰到儀器或者

3、是儀器隨床單被褥移動(dòng)而引起儀器 的錯(cuò)位，保證了儀器的穩(wěn)定性。(2) 提高病人的舒適度：病人或醫(yī)護(hù)人員可以通過按 鈕選擇不同的檔位，從而選擇翻身的模式，同時(shí)可以通過改 變按下按鈕時(shí)間的長(zhǎng)短來選擇病床翻轉(zhuǎn)的角度，病人即可自 主選擇舒適的位置。(3) 節(jié)省資源：本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了全過程的智能化、人性 化，可完全由病人自主操作，節(jié)省了人力及財(cái)力資源，將坐 立式病床及側(cè)翻式病床結(jié)合，滿足了使用者多樣的使用要 求，節(jié)省了資源。3、機(jī)械結(jié)構(gòu)部分方案整個(gè)多功能自動(dòng)病床的床面縱向分成兩塊可以相對(duì)轉(zhuǎn) 動(dòng)的區(qū)域，橫向可分為五塊相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的區(qū)域，通過megal6 單片機(jī)對(duì)模式進(jìn)行分析，通過病床床面下方推桿機(jī)構(gòu)提供向 上的動(dòng)力

4、；使用床板之間的機(jī)械結(jié)構(gòu)，使床板相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí) 現(xiàn)多功能自動(dòng)病床3. 1起立部分病床可分為兩個(gè)區(qū)域，初始狀態(tài)時(shí)，床板平放在床框上, 各板間使用銷釘固死。起立時(shí)，控制系統(tǒng)將百頁滑塊滑入卡 槽中，使床板繞百頁軸轉(zhuǎn)動(dòng)，完成起立動(dòng)作。(1) 在下部床體接近翻折處安放了四個(gè)步進(jìn)電機(jī)，且 每個(gè)步進(jìn)電機(jī)連接了一個(gè)滑動(dòng)的門百頁作為滑塊，同時(shí)解決 的滑塊銷死和沿軸相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的問題。(2) 當(dāng)病人選擇起立狀況下，百頁滑入卡槽，因?yàn)樗?的有一定的寬度，可以保證兩兩床體之間相對(duì)固定。起作 用下門百頁除了其連接作用以外，也給了 1板、2板起導(dǎo)向 作用，使得它們可沿同一軸向運(yùn)動(dòng)。(3) 給信號(hào)于直流推桿機(jī)構(gòu)，使其給于一定的推

5、力使 得上部床板以百頁形成同一軸向，折翻，以達(dá)到起立的目的。3.2側(cè)翻部分初始狀態(tài)時(shí)，床板平放在床框上，各板間使用銷釘固死。 翻折時(shí)病人在選擇不同的模式后，經(jīng)過程序分析之后，控制 系統(tǒng)控制滑塊系統(tǒng)中步進(jìn)電機(jī)開始工作，根據(jù)需要使固定床 板的卡扣退出以及可伸縮的活動(dòng)軸頂入床框上的預(yù)留孔，讓 床板在不同的情況下形成不同的相對(duì)運(yùn)動(dòng)約束。然后床面下 方的直流推桿機(jī)構(gòu)開始工作，對(duì)床面進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。如此，床面 可按照預(yù)定的設(shè)置進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，從而完成側(cè)翻動(dòng)作滿足使用者 側(cè)向翻轉(zhuǎn)的要求。(1) 在床板邊側(cè)預(yù)定位置安裝固定塊，在每個(gè)定塊固 定位置打孔，并用銷釘相串聯(lián)，固定其相對(duì)位置。床板翻折 時(shí)，靠近床框的床板下方的定塊

6、中心位置的活動(dòng)軸頂入床框 中。(2) 入床框預(yù)留孔中，其銷釘軸線即為床板翻折時(shí)的 旋轉(zhuǎn)軸線。因?yàn)閮上鄬?duì)齒輪軸線位置均確定，所以床板運(yùn)動(dòng) 軌跡唯一確定。(3) 床板之間銷釘?shù)倪\(yùn)動(dòng)由安裝在每塊板下方的步進(jìn) 電機(jī)通過滑塊機(jī)構(gòu)控制，病床處于其初始位置時(shí)，所有床板 皆通過卡扣卡入卡槽中，連成一體。當(dāng)病人通過按鈕選擇模 式后，板下方的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，部分卡扣退出卡槽, 使得整個(gè)床板形成2個(gè)整體，同時(shí)，b段橫向兩側(cè)的板下方 伸出銷釘插入床框上對(duì)應(yīng)的孔中，作為旋轉(zhuǎn)軸線。(4) 推桿機(jī)構(gòu)給于一定的推力使得床板起立，以達(dá)到 側(cè)翻的目的。病床的側(cè)翻功能可以按照使用者的需要進(jìn)行雙向以及 不同程度的翻轉(zhuǎn)。由于床板

7、的重力作用，另外一半在沒有外 界固定的情況下，還能夠保持原來的情況不變。4、電控部分實(shí)現(xiàn)方案病床上共計(jì)12個(gè)驅(qū)動(dòng)，每一豎列的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)分為一組, 中間四個(gè)驅(qū)動(dòng)分為一組，共計(jì)5組，具體排布見圖1：模塊一：開關(guān)輸入模塊。模塊二：?jiǎn)纹瑱C(jī)輸入輸出信號(hào)模塊。按照程序編寫，當(dāng)開關(guān)信號(hào)輸入單片機(jī)后，通過程序選 擇相應(yīng)的子程序，分別給驅(qū)動(dòng)中的方向+,脈沖+端口輸出 高電平。給繼電器開關(guān)數(shù)字信號(hào)，控制直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)。由于1組需要控制同時(shí)支持控制兩個(gè)電機(jī)，為保證運(yùn)動(dòng) 的同時(shí)性，故采用一個(gè)10 口向兩個(gè)驅(qū)動(dòng)的"脈沖+"端發(fā)送 脈沖。2, 3, 4組同第一組，第5組，采用單獨(dú)的10向四個(gè) 驅(qū)動(dòng)的“脈

8、沖+”端同時(shí)發(fā)送脈沖。模塊三：驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)模塊。步進(jìn)電機(jī)采用hst-2825a的驅(qū)動(dòng)，模式選擇為無細(xì)分， 低衰減，1.8a驅(qū)動(dòng)電流。模塊四：繼電器模塊。采用0mr0ng5v-2-h1,實(shí)現(xiàn)直流推桿電機(jī)正反轉(zhuǎn)和互鎖 功能。將繼電器1的常開觸點(diǎn)與繼電器2的常閉觸點(diǎn)并為一組，將繼電器1的常閉觸點(diǎn)與繼電器2的常開觸點(diǎn)并為一組, 實(shí)現(xiàn)互鎖功能。5、最終成果按照原定方案實(shí)現(xiàn)病床的起立，側(cè)翻功能：按鍵一按下，實(shí)現(xiàn)病床的起立功能；按鍵二按下，實(shí)現(xiàn)病床的右翻模式1;按鍵三按下，實(shí)現(xiàn)病床的右翻模式2；按鍵四按下，實(shí)現(xiàn)病床的左翻模式1;按鍵五按下，實(shí)現(xiàn)病床的左翻模式2；按鍵六按下，病床恢復(fù)初始狀態(tài)。6、創(chuàng)新及實(shí)現(xiàn)意

9、義設(shè)計(jì)和制造多功能自動(dòng)病床，實(shí)現(xiàn)病人在床上的坐起、 側(cè)翻等動(dòng)作，解決病人治療護(hù)理階段的姿勢(shì)變換需求與緊張 的醫(yī)用人員資源之間的矛盾。本設(shè)計(jì)突破市面上已有的全自 動(dòng)護(hù)理病床只能控制縱向起降的現(xiàn)狀，力求以巧妙的機(jī)械結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)及智能的程序設(shè)計(jì)幫助病人舒適地翻身。同時(shí)我們?cè)O(shè) 計(jì)的多功能自動(dòng)病床集坐起和側(cè)翻于一體，突破了市場(chǎng)上現(xiàn) 有的自動(dòng)病床的局限，填補(bǔ)了市場(chǎng)空白，滿足了病患多樣的 使用要求，前景廣闊，有現(xiàn)實(shí)意義。參考文獻(xiàn)1 包正軍.早期應(yīng)用電動(dòng)起立床對(duì)腦梗死患者下肢運(yùn) 動(dòng)功能的影響.中國(guó)誤診學(xué)雜志istic -2010年24期.2 張少茹，陳萬強(qiáng)，張毅，李曉紅，張金靜，魏超多 功能醫(yī)用病床的研究.中國(guó)康復(fù)，chinese journal of rehabilitation,編輯部郵箱2010年05期aspt來源刊cjfd 收錄刊.3 王樹峰.電動(dòng)自動(dòng)控制病床的研制j.醫(yī)療衛(wèi)生裝 備，2008, (12)