一种智能辅助起身设备及起身方法

本发明属于助老器械设计及制造技术领域，尤其涉及一种智能辅助起身设备及起身方法。

背景技术：

进入二十一世纪以来，我国老年人口比例日渐提高，老龄化趋势加重。据统计，2019年底我国65周岁及以上人口已达1.76亿，较上年（2018年约为1.67亿）新增945万人，老龄化问题逐渐变成事关国计民生的大问题。日常生活中，下肢障碍或者起身和坐下较困难的老年人需要有人帮助才能起身站立，如果搀扶不当还会对老人造成伤害，因而，对于这类老年人的照顾，需要花费大量的人力和时间，这也给每个家庭带来了较大的负担。

目前市面上的辅助起身装置大多功能不够完善，难以真正做到有效辅助老人起身，无法实现辅助老人从躺到坐再到站立的一个过程，且价格还十分昂贵。另外，目前市面上的辅助起身装置配备的扶手高度均是统一的，都普遍偏高，而老人的身高、臂长却不是统一的，这就导致部分老人难以依靠扶手起身。因此亟需一种功能完善、使用方便且安全的辅助起身设备。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种智能辅助起身设备及起身方法，在设备底部主控箱的控制下，通过底板上的升降单元将背靠板抬起，辅助老人起身，同时扶手单元能够根据老人手臂压力缓慢抬起，辅助老人起身，扶手单元还能够带动折叠摇杆运动，实现腿部板的下降和抬起，辅助老人双脚落地站立，整个设备结构紧凑，使用安全方便。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种智能辅助起身设备，包括底板，底板包括上肢承载部和下肢承载部，上肢承载部上方安装有背靠板，背靠板与上肢承载部之间安装有升降单元；下肢承载部底部安装有主控箱和转盘，两侧分别对称安装有相互连接的电机和扶手单元，扶手单元上设有测力传感器；下肢承载部与腿部板连接，腿部板底部连接有折叠摇杆，折叠摇杆另一端连接扶手单元；转盘、升降单元、测力传感器、电机均与主控箱信号连接。

进一步地，所述扶手单元包括安装在下肢承载部两侧的下扶手，下扶手上安装有与电机连接的剪叉式升降平台，剪叉式升降平台另一端连接上扶手，上扶手上安装有测力传感器。

进一步地，所述折叠摇杆与下扶手内的剪叉式升降平台一端连接。

进一步地，所述上肢承载部、腿部板均为矩形框结构，下肢承载部为矩形平板结构，上肢承载部宽度小于下肢承载部宽度；上肢承载部、下肢承载部底部均安装有多个与主控箱信号连接的测力传感器。

进一步地，所述背靠板外围呈凸字形，凸起一端与上肢承载部连接，另一端为矩形框结构；背靠板可沿上肢承载部一端做旋转运动。

进一步地，所述背靠板、上肢承载部及腿部板的矩形框内均设有多条支撑板。

进一步地，所述支撑板、背靠板、底板的材料均为铝。

进一步地，所述升降单元包括电缸，电缸固定端通过支撑铰链与上肢承载部矩形框一端连接，伸缩端通过推动铰链与折叠式升降杆连接。

进一步地，所述折叠式升降杆包括固定件，固定件两端与上肢承载部矩形框内的支撑板轴连接；固定件上设有与电缸伸缩端连接的连接件一，连接件一两侧的固定件上均设有支撑件一，支撑件一另一端安装有滚轮，滚轮紧贴背靠板矩形框内支撑板的下表面。

利用上述智能辅助起身设备的起身方法，包括如下过程：主控箱控制电缸工作，电缸推动折叠式升降杆抬起背靠板，使用者上身被抬起；使用者将手臂放置在上扶手上，此时主控箱控制电缸带动背靠板下降；上扶手上的测力传感器检测压力数据并传递至主控箱，主控箱控制电机正转，电机带动剪叉式升降平台上升，上扶手被抬高，同时，剪叉式升降平台带动折叠摇杆收缩，折叠摇杆带动腿部板下降，使用者双脚着地，实现起身站立；接着主控箱控制电机反转，电机带动剪叉式升降平台下降，上扶手下降，同时剪叉式升降平台带动折叠摇杆伸出，腿部板抬升。

本发明具有如下有益效果：

（1）本发明所提供的智能辅助起身设备设计有多个功能单元，能够实现从起身到站立的全方位辅助，且拆装方便，适用于各种场合。

（2）在主控箱的控制下，整个智能辅助起身设备能够通过升降单元中电缸的伸缩运动抬起背靠板，使老人上身缓慢抬起，当老人手臂放置在扶手上时，电缸带动背靠板下降，能够辅助不同臂长的老人起身，应用广泛；还能够通过控制转盘旋转实现设备的整体转向功能，使用方便。

（3）扶手单元负责托举老人手臂，能够根据老人手臂对扶手的实时压力数据做伸缩运动来帮助老人起身，控制过程更加协调，使用更加安全，符合人体工学及实际使用需求；扶手单元的伸缩运动还能够带动折叠摇杆运动，从而带动腿部板运动，顺利地将老人从设备上放下，辅助老人起身站立，采用这种腿部板和扶手单元联动的方法，使得整个设备结构更加紧凑，智能化程度高，使用起来简单方便，且成本低。

（4）底板底部设有多个测力传感器，能够辅助主控箱实时监测判断使用者在底板上的重心偏移情况，并据此调整设备中电缸、扶手的运动，能够有效防止使用者因重心不稳而出现的翻倒现象，从而对使用者起到一定的保护作用，本发明所提供的设备考虑到了实际应用中会存在的问题，安全性较高。

（5）背靠板、底板、支撑板、上扶手、下扶手均采用铝作为制作材料，再结合背靠板、底板上肢承载部以及腿部板的矩形框结构设计，有助于减轻设备的整体重量，方便搬运、移动设备。

附图说明

图1为本发明所述智能辅助起身设备结构示意图；

图2为本发明所述智能辅助起身设备左视图；

图3为本发明所述智能辅助起身设备仰视图；

图4为本发明所述腿部板结构示意图；

图5为本发明所述升降单元结构示意图；

图6为本发明所述电缸与折叠式升降杆连接示意图。

图中：1-背靠板；2-上肢承载部；3-下肢承载部；4-下扶手；5-转盘；6-电机；7-腿部板；8-剪叉式升降平台；9-上扶手；10-连接板；11-主控箱；12-电缸；13-折叠摇杆；14-滚轮；15-推动铰链；16-支撑铰链；17-固定件；18-连接件一；19-支撑件一；20-电机支撑架；21-支撑件二；22-连接件二。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因为不能理解为对本发明的限制；术语“安装”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通；对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1、2所示，本发明所述的智能辅助起身设备包括背靠板1、底板、升降单元、扶手单元、折叠摇杆13、腿部板7、转盘5及主控箱11。

底板为一体化结构，由上肢承载部2和下肢承载部3组成，其中，上肢承载部2为矩形框结构，矩形框内设有多条支撑板，下肢承载部3为矩形平板结构，且上肢承载部2宽度小于下肢承载部3宽度。背靠板1外围呈凸字形，凸起一端与靠近底板中部的上肢承载部2一端连接，且保证背靠板1位于上肢承载部2上方，背靠板1可沿上肢承载部2一端做旋转运动；背靠板1另一端为矩形框结构，矩形框内也设有多条支撑板。

如图1、2、5所示，升降单元包括安装在上肢承载部2矩形框内的电缸12，电缸12固定端通过支撑铰链16与远离底板中部的上肢承载部2矩形框一端连接，电缸12伸缩端通过推动铰链15与折叠式升降杆连接；如图5、6所示，折叠式升降杆包括嵌入上肢承载部2矩形框内的固定件17，固定件17两端与上肢承载部2矩形框内的支撑板轴连接，固定件17可在上肢承载部2矩形框内转动，固定件17上设有与电缸12伸缩端连接的连接件一18，连接件一18两侧的固定件17上均设有支撑件一19，支撑件一19另一端安装有滚轮14，滚轮14紧贴背靠板1矩形框内支撑板的下表面。

如图3所示，下肢承载部3底部安装有转盘5和主控箱11，转盘5与主控箱11信号连接，主控箱11可控制转盘5旋转，转盘5旋转角度为：0~90°；主控箱11外部设有开关按钮，主控箱11内部设有控制器，控制器以嵌入式32位arm微处理器为核心。如图1、2所示，下肢承载部3两侧分别对称安装有扶手单元和电机支撑架20，扶手单元包括设置为凹槽结构的上扶手9和下扶手4，下扶手4固定安装在下肢承载部3两侧，下扶手4凹槽内安装有剪叉式升降平台8，剪叉式升降平台8另一端安装在上扶手9凹槽内，上扶手9顶部安装有测力传感器；电机支撑架20内安装有电机6，电机6与剪叉式升降平台8连接。

如图4所示，远离底板中部的下肢承载部3一端连接有凸字形连接板10，连接板10另一端安装有多个中空圆柱形支撑件二21，腿部板7一端设有多个与支撑件二21相配合的中空矩形凸起，连接件二22交叉穿过中空矩形凸起和支撑件二21，将腿部板7与连接板10连接，从而实现下肢承载部3与腿部板7的间接连接，同时，连接件二22两端通过螺栓固定在中空矩形凸起上，保证腿部板7可沿连接板10一端做旋转运动；腿部板7为矩形框结构，矩形框内设有多条支撑板。如图2、4所示，腿部板7底部对称连接有折叠摇杆13，折叠摇杆13另一端穿过下扶手4与剪叉式升降平台8连接，剪叉式升降平台8可带动折叠摇杆13做伸缩运动，进而折叠摇杆13可带动腿部板7作升降运动。

所述上肢承载部2和下肢承载部3底部均安装有多个测力传感器（图中未画出），用于监测使用者身体重心移动情况。所述电缸12、电机6、测力传感器均与主控箱11信号连接；所述背靠板1、底板上肢承载部2以及腿部板7均设计为矩形框结构，且支撑板、背靠板1、底板、上扶手9、下扶手4的材料均优选为铝，有助于减轻设备的整体重量，方便搬运、移动设备。

本发明所述的智能辅助起身设备适用于下肢障碍人士、起身和坐下较困难的老年人等人群，本实施例以老年人使用者为例进行说明：

设备在使用前，底板、腿部板7处于同一平面上，剪叉式升降平台8呈收缩状态，使用时，首先利用转盘5作为支撑将辅助起身设备放置在床或者沙发上，老人躺在设备上。当老人需要起身时，按下主控箱11外部开关按钮，主控箱11控制电缸12伸缩端推动折叠式升降杆向上抬起背靠板1，老人上身抬起；在此过程中，上肢承载部2底部的测力传感器实时检测老人对上肢承载部2的压力数据并传递至主控箱11，主控箱11根据接收到的压力数据判断老人身体重心移动情况，并据此控制电缸12工作：重心前移时，控制电缸12伸缩端继续推动折叠式升降杆向上抬起背靠板1；重心后移或者主控箱11判断出老人对上肢承载部2没有压力时，控制电缸12伸缩端回缩，折叠式升降杆下降，带动背靠板1下降。

老人上身抬起后，主控箱11控制转盘5旋转90°，将老人移动至床边或沙发边，老人将手臂放置在上扶手9上，此时主控箱11控制电缸12带动背靠板1缓慢下降至原位。同时上扶手9上的测力传感器检测老人手臂对上扶手9的压力数据并传递至主控箱11，主控箱11根据接收的实时压力数据控制电机6正转，电机6带动剪叉式升降平台8上升，上扶手9被抬高，辅助老人起身，同时，剪叉式升降平台8带动折叠摇杆13收缩，折叠摇杆13带动腿部板7下降，辅助老人双脚着地，在上扶手9以及腿部板7的联动作用下，老人实现起身站立。

在老人起身站立的过程中，下肢承载部3底部的测力传感器实时检测老人对下肢承载部3的压力数据并传递至主控箱11；当老人出现身体重心不稳的情况时，主控箱11能够根据接收的实时压力数据判断出老人身体重心偏离中轴线，此时主控箱11控制整个设备运动幅度降低，并持续接收压力数据，判断老人身体重心位置变化情况；当重心偏向左侧时，提高左侧扶手抬升速度，帮助老人纠正重心位置，使其靠向中轴线；当重心偏向右侧时，提高右侧扶手抬升速度，帮助老人纠正重心位置，使其靠向中轴线。当主控箱11根据接收到的压力数据判断出老人对下肢承载部没有压力时，说明老人已经顺利实现站立，此时主控箱11控制电机6反转，电机6带动剪叉式升降平台8下降，上扶手9下降至原位，同时剪叉式升降平台8带动折叠摇杆13伸出，使得腿部板7抬升至与底板平行的位置；接着主控箱11控制转盘5反向旋转至原位，整个辅助起身过程完成。

所述实施例均为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。