一种智能床系统的制作方法

本发明涉及医疗护理技术和智能化控制技术领域，尤其涉及一种智能床系统。

背景技术：

据统计，2015年，我国60岁及以上人口达到2.22亿，占总人口的16.15%。预计到2020年，我国老年人口达到2.48亿，老龄化水平达到17.17%，其中80岁以上老年人口将达到3067万人；2025年，我国60岁以上人口将达到3亿，成为超老年型国家。中国人口的老龄化趋势越来越严重，老年人的健康监护问题已成为社会广泛关注的问题。由于老人们随着年龄的变大，生理机能的减弱，自理能力越来越差，在生病时，时常需要接受卧床护理。

目前老人、病人等被护理人的卧床护理，通常都是完全依赖于护理人员人工完成，需要监护被护理人的用餐饮食、翻身清洗、排尿排便等，若有用药需求，还要照料药物注射、药物贴附、药物更换等，对于护理人员的体力和护理技能都有较高的要求，并且监护工作量多，每个被护理人往往需要多名护理人员参与监护，也容易出现护理人员之间协作不到位、护理工作效率低的问题，越来越不能满足和适应需求。

因此，对老人、病人等被护理人的护理工作的自动化、智能化亟需得到改善和提高。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种智能床系统，用以改善和提高对老人、病人等被护理人的护理工作的自动化、智能化程度，帮助提高护理工作效率。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术手段：

一种智能床系统，包括阵列相邻排布拼接形成床面的若干个床体单元，以及用于控制各个床体单元的伺服系统；每个床体单元包括整体呈正四棱柱状或正六棱柱状的单元支架，所述单元支架的中部具有竖向贯通单元支架的下底面和上顶面的中空通道，所述中空通道内安装有功能机构；在单元支架的上顶面可拆卸地覆盖铺设有床褥层；所述伺服系统包括用于对床体单元提供支撑并能够带动床体单元进行升降移动和支撑角度调节转动的升降移动支撑机构，能够带动所述升降移动支撑机构在横向平面移动的平面移动机构，能够驱动所述升降移动支撑机构和平面移动机构运行的伺服驱动器，以及用于控制伺服驱动器驱动升降移动支撑机构和平面移动机构运行以及各个床体单元中的功能机构运行的伺服控制器；每个床体单元通过其下底面对应安装在一个升降移动支撑机构的顶端，从而通过多个升降移动支撑机构分别独立的控制每个床体单元的升降移动和支撑位置，且每个床体单元中的功能机构分别与伺服控制器进行数据通信，以接收伺服控制器下发的功能执行指令。

上述的智能床系统中，作为优选方案，所述床体单元中的床褥层包括由下至上依次铺设的床垫材料层和床单材料层，所述床单材料层为柔性材质，所述床垫材料层为塑性材质。

上述的智能床系统中，作为优选方案，所述床单材料层的下表面与床垫材料层的上表面之前通过第一尼龙贴扣结构连接，所述床垫材料层的下表面与单元支架的上顶面之前通过第二尼龙贴扣结构连接，且第二尼龙贴扣结构的粘贴强度大于第一尼龙贴扣结构。

上述的智能床系统中，作为优选方案，所述床单材料层上间隔设置有两个从边缘侧面上开口并向床单材料层内部横向平行延伸的夹层槽，且所述夹层槽在床单材料层边缘侧面上的开口位置处设置有能够将开口撑开形成间隙的弹性支撑环。

上述的智能床系统中，作为进一步改进方案，所述伺服系统还包括床单剥离机构，所述床单剥离机构包括一个剥离叉架以及两个横向间隔安装在剥离叉架上的剥离叉，两个剥离叉为从剥离叉架的同侧横向平行延伸的长条状，且两个剥离叉的长度、宽度和间隔距离分别与床单材料层上的两个夹层槽的中空深度、中空宽度和间隔距离相匹配。

上述的智能床系统中，作为优选方案，所述床垫材料层的底面上具有两个间隔地平行设置且横向贯通的凹槽。

上述的智能床系统中，作为进一步改进方案，所述伺服系统还包括床垫移除机构，所述床垫移除机构包括一个移除叉架以及两个横向间隔安装在移除叉架上的移除叉，两个移除叉为从移除叉架的同侧横向平行延伸的长条状，且两个移除叉的长度、宽度和间隔距离分别与床单材料层底面上的两个凹槽的横向延伸长度、凹槽宽度和间隔距离相匹配。

上述的智能床系统中，作为优选方案，所述床体单元中的功能机构为提供填充支撑功能、用餐功能、清洗功能、排便功能、药物注射功能、药物贴附功能、药物更换功能、生理信号采集功能、加热功能、降温功能、通风功能之中任意一种的功能执行机构。

上述的智能床系统中，作为优选方案，床体单元中的功能机构与伺服控制器之间通过无线通信的方式进行数据通信。

上述的智能床系统中，作为优选方案，所述床体单元中单元支架的下底面上露出地设置有与功能机构电连接的电信号接口，所述伺服控制器通过电信号线缆连接至床体单元中单元支架下底面上的电信号接口，实现与床体单元中功能机构之间的有线通信。

相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明的智能床系统，借助其床体单元的拼接结构、多元化的功能机构设计以及伺服系统的自动化控制设计，能够分别独立控制各个不同的床体单元移动和运行，辅助实现被护理人在床面上的平卧、斜趟、抬脚、起身、翻身等护理动作，以及用餐、清洗、排便、药物注射、药物贴附、药物更换、生理信号采集、加热、降温、通风等复杂的护理功能，也能够将各个床体单元单独移出以便于进行能调试或维护、充电、整体更换、局部维修或更换等处理，还能够自行控制完成床褥层材料的拆除更换操作，大幅的提高对老人、病人等被护理人的护理工作的自动化、智能化程度，帮助提高护理工作效率，对于推动自动化、智能化护理技术的发展具有深远意义。

附图说明

图1为本发明智能床系统的一种实施方式结构示意图。

图2为本发明智能床系统中床体单元的一种实施方式结构示意图。

图3为本发明智能床系统中床体单元的单体支架的一种实施方式结构示意图。

图4为本发明智能床系统中床体单元的床褥层的一种实施方式结构示意图。

图5为床褥层中床单材料层的一种实施方式结构示意图。

图6为伺服系统中的床单剥离机构与床褥层中床单材料层的对应结构示意图。

图7为床褥层中床垫材料层的一种实施方式结构示意图。

图8为伺服系统中的床垫移除机构与床褥层中床垫材料层的对应结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种智能床系统，如图1所示，其包括阵列相邻排布拼接形成床面的若干个床体单元10，以及用于控制各个床体单元的伺服系统。其中，每个床体单元10的实例结构如图1、图2和图3所示，其包括整体呈正四棱柱状的单元支架11；由于图1、图2和图3示出的单元支架整体呈正四棱柱状，因此智能床系统中的床面由若干个床体单元进行行、列的阵列相邻排布拼接形成，除此之外，单元支架整体也可以设计呈正六棱柱状，则智能床系统中的床面由若干个床体单元进行蜂窝状的阵列相邻排布拼接形成；单元支架11的中部具有竖向贯通单元支架的下底面和上顶面的中空通道12，该中空通道12内安装有功能机构；在单元支架11的上顶面可拆卸地覆盖铺设有床褥层13。伺服系统则包括用于对床体单元提供支撑并能够带动床体单元进行升降移动和支撑角度调节转动的升降移动支撑机构21，能够带动所述升降移动支撑机构在横向平面移动的平面移动机构22，能够驱动所述升降移动支撑机构和平面移动机构运行的伺服驱动器23，以及用于控制伺服驱动器驱动升降移动支撑机构和平面移动机构运行以及各个床体单元中的功能机构运行的伺服控制器24；每个床体单元通过其下底面对应安装在一个升降移动支撑机构的顶端，从而通过多个升降移动支撑机构分别独立的控制每个床体单元的升降移动和支撑位置，且每个床体单元中的功能机构分别与伺服控制器进行数据通信，以接收伺服控制器下发的功能执行指令。

在本发明的智能床系统中，床面由若干个床体单元阵列相邻排布拼接而形成，每个床体单元由其单元支架提供支撑，单元支架的上顶面可拆卸地覆盖铺设有床褥层，以便于床褥层的更换，且单元支架整体呈正四棱柱状或正六棱柱状，因此能够阵列相邻排布拼接形成所需面积的床面。更重要的设计在于，每个床体单元的单元支架的中空通道中都安装有功能机构，具体安装的功能机构可以是提供填充支撑功能、用餐功能、清洗功能、排便功能、药物注射功能、药物贴附功能、药物更换功能、生理信号采集功能、加热功能、降温功能、通风功能之中任意一种的功能执行机构，填充支撑功能便直接要利用支撑材料填充在单元支架的中空通道内，用餐功能、清洗功能、排便功能、药物注射功能、药物贴附功能、药物更换功能、生理信号采集功能、加热功能、降温功能、通风功能等功能执行机构则通过相应的结构和自动化设计实现各自的功能，并能够被收折容纳在单元支架的中空通道内，因此根据对被护理人的护理需求和所需护理的对应位置，可以在智能床系统的床面相应位置的床体单元设置具有相应功能的功能机构；并且，由于每个床体单元均能够通过伺服系统控制器升降位置、支撑角度、横向平面位置以及功能单元的功能动作执行，因此通过控制床体单元下降到智能床系统的床面下方后进行横向平面位置的移动，则可以实现单个床体单元的撤出、移入、位置调换等动作，且在床体单元从床面下方撤出后还可以进行其它的操作处理，例如功能调试或维护、充电、整体更换、局部维修或更换等等，通过控制智能床系统中不同床体单元的升降位置和支撑角度，就能够辅助实现被护理人在床面上的平卧、斜趟、抬脚、起身、翻身等护理动作，而通过控制构成床面的各个床体单元中功能单元执行相应的功能动作，则可以实现例如用餐、清洗、排便、药物注射、药物贴附、药物更换、生理信号采集、加热、降温、通风等更多更复杂的护理功能，从而大幅的提高对老人、病人等被护理人的护理工作的自动化、智能化程度。

具体实现时，本发明的智能床系统中，床体单元的单元支架可以采用硬质的塑料、合金等材料制成，以提供足够的支撑力且便于加工制造，具体的构造结构可以采用板面拼接式结构或者框架式结构设计；单元支架具体结构尺寸，则可以根据实际应用需要而进行设计，但最好设计其占用的横向空间为20~50cm，因为床体单元占用的横向空间过小会导致拼接构成床面所需的床体单元数量过多，而床体单元占用的横向空间过大则会导致单个床体单元所提供的支撑、功能操作等护理任务难以达到所需位置要求。伺服系统中的升降移动支撑机构可以采用以液压、电机等为驱动力提供升降控制和角度支撑控制的结构设计方案来得以实现，平面移动机构可以采用现有的平面二维移动机构的结构设计方案来得以实现，伺服驱动器则用于根据升降移动支撑机构、平面移动机构各自所采用的液压、电机等驱动装置的种类和型号而提供相应的驱动控制，伺服控制器则可以采用以逻辑控制电路、处理芯片等为核心组建的集成控制电路来得以实现。至于伺服控制器与各个床体单元中的功能机构之间的数据通信连接方式，可以采用有线或者无线通信的方式实现；例如，可以设计床体单元中单元支架的下底面上露出地设置有与功能机构电连接的电信号接口，而伺服控制器通过电信号线缆连接至床体单元中单元支架下底面上的电信号接口，实现与床体单元中功能机构之间的有线通信；或者，考虑到简化结构布局和线路布设，床体单元中的功能机构与伺服控制器之间可以设计通过蓝牙、wifi、zigbee、射频、nfc（nearfieldcommunication，近场通信）等无线通信的方式进行数据通信。

在床体单元中，如图4所示，其床褥层13可以设计为包括由下至上依次铺设的床垫材料层131和床单材料层132，其中，床单材料层131为柔性材质，例如棉布、抹布材料等，用以为被护理人提供良好的皮肤触感和通风条件，而床垫材料层132为塑性材质，例如聚氨酯床垫材料、具有弹性记忆的塑料发泡材料、或现有的床垫技术中常用的其它塑性材料等，用以为被护理人的身体提供柔性支撑，提供良好的躺卧舒适性。考虑到清洁问题，每个床体单元中的床褥层在使用过程中往往需要经常更换，因此床褥层的结构需要进行针对性的设计。作为床体单元的一种优选结构设计方案，为了便于更换，床单材料层131的下表面与床垫材料层132的上表面之前可以设计通过第一尼龙贴扣结构连接，而床垫材料层132的下表面与单元支架11的上顶面之前可以设计通过第二尼龙贴扣结构连接，且第二尼龙贴扣结构的粘贴强度大于第一尼龙贴扣结构；这样以来，在直接撕扯床单材料层时，由于第二尼龙贴扣结构的粘贴强度大于第一尼龙贴扣结构，因此仅会将床单材料层从床垫材料层上撕扯下来，便于床单材料层的随时更换，而床垫材料层只有在需要清洗、维修或避免阻挡床体单元的功能机构伸出时才需要取下，此时可直接撕扯床垫材料层使得第二尼龙贴扣结构的粘贴脱落即可。而使用尼龙贴扣结构实现床单材料层与床垫材料层之间、床垫材料层与单体支架之间的连接，是为了使得床单材料层和床垫材料层的移除、安装操作都非常的方便，甚至可以为床单材料层和床垫材料层的移除、安装操作提供自动化的可行性。

基于上述的自动化控制考虑，作为在上述床褥层结构设计基础上的进一步改进方案，本发明的智能床系统中，如图5所示，可以在床单材料层131上间隔设置有两个从边缘侧面上开口并向床单材料层内部横向平行延伸的夹层槽133，且所述夹层槽133在床单材料层边缘侧面上的开口位置处设置有能够将开口撑开形成间隙的弹性支撑环134，该弹性支撑环134可以采用橡胶或弹性塑料材质等；相应地，如图6所示，伺服系统中还对应地设计有床单剥离机构25，该床单剥离机构25包括一个剥离叉架251以及两个横向间隔安装在剥离叉架上的剥离叉252，两个剥离叉252为从剥离叉架251的同侧横向平行延伸的长条状，且两个剥离叉252的长度、宽度和间隔距离分别与床单材料层131上的两个夹层槽133的中空深度、中空宽度和间隔距离相匹配。这样以来，在伺服系统控制床体单元从床面下降到下方空间之后，可以移动床体单元到床单剥离机构所在位置，或者移动床单剥离机构靠近床体单元的床单材料层，虽然床单材料层为柔性材质，但床单材料层上夹层槽开口位置处的弹性支撑环防止了夹层槽的入口处完全闭合，因此伺服系统可以通过动作控制使得床单剥离机构的两个剥离叉直接横向对应地插入床单材料层上的两个夹层槽中，然后带动床单材料层从床体单元上分离，从而自动实现对床体单元上床单材料层的剥离操作，而且由于第二尼龙贴扣结构的粘贴强度大于第一尼龙贴扣结构，因此该剥离操作不会带动床垫材料层脱离床体单元，从而便于对床单材料层的更换。为了便于控制床单剥离机构的两个剥离叉横向对应地插入床单材料层上的两个夹层槽，可以在伺服系统中设置图像视觉系统加以辅助，并且可以在床单材料层的上表面对应夹层槽开口位置处或者在夹层槽开口位置处的弹性支撑环上进行颜色区分标记，以便于图像视觉系统更快速的定位到夹层槽的开口位置。同样的，也可以在床垫材料层132的底面上设计两个间隔地平行设置且横向贯通的凹槽135；而相应地，伺服系统还包括床垫移除机构26，所述床垫移除机构26包括一个移除叉架261以及两个横向间隔安装在移除叉架上的移除叉262，两个移除叉262为从移除叉架的同侧横向平行延伸的长条状，且两个移除叉262的长度、宽度和间隔距离分别与床单材料层132底面上的两个凹槽135的横向延伸长度、凹槽宽度和间隔距离相匹配。这样以来，在伺服系统控制床体单元从床面下降到下方空间之后，可以移动床体单元到床垫移除机构所在位置，或者移动床垫移除机构靠近床体单元的床垫材料层，通过动作控制使得床垫移除机构的两个移除叉横向对应地插入床垫材料层底面上的两个凹槽中，然后带动床垫材料层从床体单元上分离，从而自动实现对床体单元上床垫材料层的移除操作，便于对床垫材料层的更换或单独清洗。为了便于控制床垫移除机构的两个移除叉横向对应地插入床垫材料层底面上的两个凹槽中也可以借助伺服系统中的图像视觉系统加以辅助，并且可以在床垫材料层侧面上对应两个凹槽的位置处添加颜色区分标记，以便于图像视觉系统更快速的定位到两个凹槽的位置。

由此可见，本发明的智能床系统，借助其床体单元的拼接结构、多元化的功能机构设计以及伺服系统的自动化控制设计，能够分别独立控制各个不同的床体单元移动和运行，辅助实现被护理人在床面上的平卧、斜趟、抬脚、起身、翻身等护理动作，以及用餐、清洗、排便、药物注射、药物贴附、药物更换、生理信号采集、加热、降温、通风等复杂的护理功能，也能够将各个床体单元单独移出以便于进行能调试或维护、充电、整体更换、局部维修或更换等处理，还能够自行控制完成床褥层材料的拆除更换操作，大幅的提高对老人、病人等被护理人的护理工作的自动化、智能化程度，帮助提高护理工作效率，对于推动自动化、智能化护理技术的发展具有深远意义。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。