一种康复护理系统的制作方法

本实用新型涉及智慧养老及康复领域，尤其涉及一种智能床周边的康复护理系统，特别是康复机器人及智能化应用。

背景技术：

随着中国社会老龄化趋势的不断加重，老年人的生活护理问题，已经是当今社会亟待解决的问题，养老服务及养老方式也已成为人们普遍关心的问题。就目前而言，养老方式大体上可分为“养老院式养老”和“居家养老”两种。“养老院式养老”方式近些年得到了老人、子女以及社会的普遍认可和关注。养老院方式养老的优点在于：养老院中有护理人员、医务人员、管理人员等，终日为老人提供服务，确保他们的生活起居、饮食提供、安全保障、医疗服务，并负责在必要时提供康复服务，及时联络老人的亲属，向其通报老人的状况。而居家养老的老人，则缺乏相应配套服务和体系的支撑，特别是康复服务，与老人实际期望值相比，存在严重的康复结果不匹配的情形。具体表现为：一方面部分康复护理只能在康复机构或大型养老场所才能提供，居家则缺乏专业人员的指导，效果不尽如人意；另一方面，康复设备自身也存在无法量化，无法精确指导具体康复过程。

除了老年人的康复护理以外，需要持续性康复服务的各类患者也具有类似的需求，如骨折、中风等情形的护理和康复。

目前市场上存在着大量的各式康复类设备器材，大多是用于大型养老院或专业康复机构场所，一方面，从居所到达康复场所需要交通工具造成不便，并且每次康复的有效时间也很短，总体造成每次康复都是一次不太经济方便的经历，另一方面目前的康复设备基本是以功能堆砌为主，缺乏定性定量的实时测量手段，无法对当前阶段的康复进行有效的评价，也无法对未来的康复计划进行科学精准的制定，导致整体康复方面盲目、在有限的成本内康复结果不太令人满意。并且，很多康复设备体积较大或者系统比较复杂，不适于在家中安装使用。

整体而言，现有技术存在以下缺点：无法对康复过程进行准确测量；无法进行精准康复计划设计；康复过程局限性大，只能在专业场所需专业人员指导下进行；康复设备本身不适于在家中安装使用；综合成本高、服务结果不满意。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是：康复过程及结果可以量化，可以制定精准科学的康复计划；可以随时在居家熟悉的床体周围进行康复，直观化数据及结果反馈提示，康复专家始终在身边；充分利用床体周围的空间，消除了普通康复设备对于场所占地面积的要求，并且由于与使用者熟悉使用的床集成在一起，使用者在使用时会增强心理安全感，提升安全性。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种康复护理系统，包括：床体周边轨道，所述床体周边轨道沿着床体的周边固定安装在所述床体上，并且能够相对于所述床体开合或升降。

根据上述康复护理系统，所述床体周边轨道为分段布置，且多段子轨道可拼接。

根据上述康复护理系统，所述子轨道被配置为能够相对于其他子轨道独立地调整高度。

根据上述康复护理系统，所述床体周边轨道设有出入区域，所述出入区域的所述子轨道被配置为能够将高度降低到床面及以下。

根据上述康复护理系统，根据上述康复护理系统，还包括：安装在所述床体周边轨道上的机械手臂，所述机械手臂被配置为沿所述床体周边轨道移动。

根据上述康复护理系统，所述机械手臂的近端通过连接结构安装在所述床体周边轨道上，并使得所述机械手臂能够沿所述床体周边轨道移动；以及所述机械手臂的远端被配置为能够与所述床体周边轨道可拆卸地连接或固定，使得所述机械手臂能够与所述床体周边轨道的一部分形成半包围或封闭圈。

根据上述康复护理系统，所述机械手臂被配置为能够主动引导或被动跟随处于所述半包围或封闭圈内的使用者，沿着由所述床体周边轨道形成的轨迹移动。

根据上述康复护理系统，所述机械手臂的远端为夹板、搭扣或磁吸结构。

根据上述康复护理系统，所述机械手臂包括多段机械臂杆，相邻的两段所述机械臂杆之间用关节相连，其中，每一段所述机械臂杆可以进行单个或多个自由度的运动。

根据上述康复护理系统，所述机械手臂包括至少三段所述机械臂杆。

根据上述康复护理系统，所述机械手臂被配置为能够伸展并保持姿态，以辅助使用者完成动作。

根据上述康复护理系统，还包括：控制单元，被配置为控制所述床体周边轨道和所述机械手臂。

根据上述康复护理系统，所述控制单元被配置为还能够接收并识别以下一项或多项指令：语音指令、按键输入指令、程序预设指令、云端网络指令；以及基于所接收到的指令控制所述床体周边轨道和所述机械手臂。

根据上述康复护理系统，还包括以下一个或多个感测设备：速度传感器、力传感器、加速度传感器、位置传感器、角度传感器、声音传感器、摄像装置；以及所述控制单元被配置为能够基于所述感测设备采集的信息动态地控制所述床体周边轨道和所述机械手臂，以及提醒使用者调整姿态。

根据上述康复护理系统，还包括以下一个或多个输出设备：声光模块、显示模块、电机执行模块；以及所述控制单元被配置为能够通过所述输出设备输出相应的信息或动作。

根据上述康复护理系统，所述控制单元被配置为能够基于康复计划或康复模型，控制所述床体周边轨道和所述机械手臂完成预定的康复动作。

根据上述康复护理系统，所述控制单元被配置为能够与云端大脑相连，向所述云端大脑发送历史康复过程数据，并从所述云端大脑接收康复调整数据，以动态地调整康复计划。

与现有技术相比，本实用新型的优点包括：具备控制单元；基于床体周边布置的可调节轨迹的轨道，并且可模块化拼接；安装在轨道上运动并具有各关节可以多自由度运动的机械手臂，并且可以形成封闭保护圈。

本实用新型基于智能护理床技术，控制单元，解决各类传感器数据的集中分析、模式识别与数据的实时反馈呈现，并能够动态地给予使用者反馈，以实施姿态调整以便达到更有效的康复效果。另一方面控制单元还与云端交互，能够及时更新使用者的康复计划，并控制各个执行机构按康复计划完成预定的康复动作。

并且，本实用新型还采用布置于床体周边的分段可自动调节高度的轨道设计，形成用于行走训练的轨迹。轨迹轮廓可以由分段可控的机构按需调节，从而强化康复的有效性。同时分段设计在保证使用者安全性的同时(如防止从床上跌落)，也便于使用者方便地上下床(如将出入区域的轨道高度调节到低于床面)。

本实用新型进一步采用了安装在轨道上并可以沿轨道运动的机械手臂设计。机械手臂由多段组成，每段可以进行多个自由度的运动。机械手臂在使用者实施行走训练康复时可以形成封闭的包围圈将使用者保护起来，也可以按需伸展到床体区域内帮助使用者借力起床，完成辅助的抓取动作，也可以帮助使用者进行上肢训练。

同时，机械手臂的关节运动及整体沿轨道的运动都能被速度传感器及力传感器进行采集感知，并将数据传送到控制单元进行分析，运动机构本身也接受控制单元的控制，从而实施精准可量化的康复训练。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型中的康复护理系统的一个实施例的原理图；

图2是本实用新型中的康复护理系统的一个实施例的模块图；

图3是本实用新型中的康复护理系统的一个实施例的整体结构示意图；

图4是本实用新型中的床体周边轨道的一个实施例的出入区域结构示意图；

图5是本实用新型中的机械手臂处于封闭圈方式的一个实施例的示意图；

图6是本实用新型中的利用康复护理系统进行行走康复训练的一个实施例的示意图。

图中，01为床体，02为床体周边轨道，03为机械手臂；1为第一关节，2为第二关节，3为第三关节，4为第四关节。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本实用新型的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本实用新型可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本实用新型的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本实用新型并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图1所示为本实用新型中一种以控制单元为核心的床周边康复护理系统的一个实施例的原理示意图，包括输入单元、控制单元、输出单元、网络通讯单元和供电单元。输入单元包括速度传感器、力传感器、加速度传感器、位置传感器、角度传感器、声音传感器、摄像装置等各类感测设备，用于采集各类与用户活动或外部环境相关的信息，还包括用户按键等各类用户输入设备，用于接收用户输入。

控制单元包括处理单元和声音传感器，根据声音传感器接收的语音控制信号以及系统的预设参数，并基于由输入单元获取的各类信息或数据，进行综合分析处理后生成执行指令并发送至输出单元。

输出单元包括电机执行模块、声光模块、显示模块等各类输出设备，可以根据控制单元发出的执行指令执行相应的操作，输出相应的信息或动作，如由电机执行模块控制对应的轨道或机械手臂执行某个动作，由声光模块发出对应的声音或灯光，或者由显示模块显示相应的信息。

运行时，控制单元可以接收并识别用户语音指令、按键输入指令、程序预设指令、云端网络指令等指令信息，基于输入单元通过各类感测设备获取的信息，进行分析处理后，向输出单元发出执行指令，从而动态地控制床体周边轨道和机械手臂的动作，并实现声光提示和信息显示等功能，提醒使用者调整姿态。

控制单元还可以通过网络通讯单元与云端大脑相连，进行双向信息交互，实现远程监控，并可以通过云端大脑向有关人员发送信息。

供电单元对输入单元、控制单元、输出单元以及网络通讯单元等模块进行供电。

如图2所示为本实用新型中一种基于智能床周边的康复护理系统的一个实施例的模块图，包括控制单元、床体周边轨道和机械手臂。其中，控制单元用于监测、协调、控制床体周边轨道和机械手臂的工作状态；床体周边轨道布置于床体周边，可以保护使用者的安全并形成行走训练轨迹；机械手臂固定于床体周边轨道上并可以沿床体周边轨道运动。

在使用过程中，控制单元能够集中接收并分析由各类传感器获取的信息，进行模式识别并实施反馈,从而提醒使用者实施姿态调整以便达到最有效的康复效果。控制单元包括康复计划动态执行模块，康复计划由专业康复师或云端大脑根据预设规则制定，之后可以根据每次康复过程数据，配合预设模型实施动态调整，包括频次、康复时长、轨道轨迹及运动速度、施力方式等，形成科学精准的长期康复计划。

如图3和图4所示为本实用新型中基于智能床周边的康复护理系统的一个实施例的结构示意图，包括床体周边轨道02和机械手臂03。其中，床体01可以是普通的居家用床，床体周边轨道02沿床体01的周边安装或布置，机械手臂03安装在床体周边轨道02上，并可以沿着床体周边轨道02移动。

床体周边轨道02沿着床体01的周边固定安装在床体01上，并且能够相对于床体01开合或升降。床体周边轨道02可以是一体的也可以是分段布置的，可以是封闭的也可以是不封闭的，可以根据床体01的形状灵活地进行调整。在图3和图4所示的实施例中，床体周边轨道02为分段布置的，且多段子轨道可拼接。这种模块化拼接方式，使得安装、使用和维护更为方便。

床体周边轨道02的不同分段或子轨道可以分别由分段可控的机构相对独立地调节高度，可以形成不同高度的或者上下起伏的行走训练轨迹轮廓。并且，当床体周边轨道02的高度高于床面的位置时，床体周边轨道02可以作为栏杆为使用者提供防护，如避免使用者从床上跌落。如图4所示，床体周边轨道02还可以设置出入区域，在使用者上下床铺时，出入区域的子轨道的高度可以降低到床面及以下的位置，以方便使用者上下床铺。

如图5所示为本实用新型中机械手臂03的一个实施例的结构图，其中，机械手臂03可以形成封闭圈。机械手臂03可以包括多段机械臂杆，相邻的两段机械臂杆之间用关节相连，每一段机械臂杆可以进行单个或多个自由度的运动，每一个关节可以进行单个或多个自由度的旋转，机械臂杆与关节配合，可以实现机械手臂在三维空间中进行任意角度的运动。在本实施例中，机械手臂03包括三段机械臂杆和四个关节，四个关节分别为第一关节1、第二关节2、第三关节3和第四关节4。

为方便说明，如图5所示，将与床面平行并沿床体周边轨道02延伸的轴线设为Y轴，将与床面平行并垂直于床体周边轨道02延伸方向的轴线设为X轴，将垂直于床面方向的轴线设为Z轴。

机械手臂03的近端通过连接结构安装在床体周边轨道上，既能够固定机械手臂03不会从床体周边轨道02上掉落，也能够使得机械手臂03可以沿床体周边轨道02来回移动。第一关节1连接第一段机械臂杆与连接结构，并可以绕Z轴和X轴转动；第二关节2连接第一段和第二段机械臂杆，并可以绕Z轴转动；第三关节3连接第二段和第三段机械臂杆，并可以绕Z轴转动；第四关节4连接第四段机械臂杆和机械手臂03的远端，并可以绕X轴转动。多段机械臂杆及多个关节结构，使得机械手臂03能够进行任意角度的运动，形成任意的姿态，从而可以适应各种情况满足各类需求。比如机械手臂03能够伸展并保持姿态，以辅助使用者完成相应的动作。

机械手臂03的远端能够夹紧或松开床体周边轨道02，如可以设置为夹板、搭扣、磁吸等结构，以与床体周边轨道02可拆卸地连接或固定。当机械手臂03的远端连接或固定在床体周边轨道02上时，机械手臂03与床体周边轨道02的一部分(即机械手臂03的远端和近端之间的部分)可以形成封闭圈。机械手臂03的远端也可以不与床体周边轨道02连接或固定，并根据需要形成半包围或其他结构。

通过各个关节的运作，多段机械臂杆和轨道配合，可以形成半包围结构或围成一个封闭圈，从而可以为半包围结构或封闭圈内的使用者提供防护。机械手臂03的工作方式包括封闭圈方式、展开方式和肢体康复方式。封闭圈方式可以用于在使用者实施行走训练康复时形成封闭的包围圈，从而为使用者提供支撑和保护。展开方式可以用于在非行走康复模式时，机械手臂03可以按需伸展到床体区域内并保持一定的姿态，以帮助使用者借力起床或者完成一些辅助的抓取动作。肢体康复方式可以用于帮助使用者进行肢体训练，机械手臂03按照预设运动参数展开成一定的姿态，帮助使用者实施肢体康复训练。

在系统运行过程中，所有的状态、过程及结果，包括但不限于机械手臂03的关节运动及整体沿床体周边轨道的运动，都能被测量和记录，如由加速度及速度传感器、位置及力传感器等各类感测设备进行采集感知。所采集到的数据进一步被传送到控制单元进行分析处理，整个系统本身也接受控制单元的控制，使得康复过程及结果可以量化，并且可以动态地进行提醒或调整，从而实施精准可量化的康复训练，也有利于制定精准科学的康复计划。

本实用新型提供的床周边智能康复护理系统，设置灵活，操作简单，可以根据需要便捷地在各种操作模式之间调整和使用，也可以自定义设置或调整各个参数，并且可以在居家的情况下随时使用，广泛适用于各种情况。以下列出一些优选的使用模式。

正常起居模式：机械手臂收起并停留在床位的某区域，不影响使用者的日常起居，如机械手臂形成封闭圈并处于垂直向下的状态紧靠在床边；床体周边轨道在使用者经常出入的区域处于平行或低于床面的高度，便于使用者上下床；床体周边轨道的其余部分按需配置成相应的高度，可以作为护栏对使用者起到保护作用。当使用者需要辅助时，如前向借力并转身，此时可以通过语音指令或按键操作，通知控制单元控制机械手臂运动到指定区域，并以某种姿态展开手臂给使用者提供必要的支撑或辅助，如机械手臂伸开机械臂杆进入床体区域并以一定姿态固定在某一位置，便于使用者抓取获得前向借力起床转身。

行走康复模式：如图6所示为利用本实用新型进行行走康复训练的一个实施例的示意图，当使用者需要进行行走康复训练时，可以通过语音指令或按下功能按键通知控制单元切换到预设的行走康复模式，包括控制轨道执行机构调整床体周边轨道形成预定的轨迹，机械手臂以封闭圈的形式运动到指定区域并展开机械手臂将使用者包围保护。在通过感测设备侦测到使用者已被安全保护后，再将机械手臂重新形成封闭区域并通过机械手臂远端的夹板结构夹紧床体周边轨道，然后由机械手臂主动引导或被动跟随使用者沿床体周边轨道所形成的轨迹运动，从而辅助使用者进行行走等康复训练。同时，各个感测设备将速度及力反馈等数据传送到控制单元，由控制单元对数据进行分析处理并展示到显示设备(如屏幕、VR或投影设备等)，并可以与预定的康复计划进行比对，实时提供信息通知使用者进行姿态调整以便强化康复效果。

肢体康复模式：在使用者发出语音指令或按键触发后，机械手臂运动到预设区域，并根据预设的参数，展开成一定的形态，然后按照预设运动参数(如运动轨迹、速度、主动或阻尼模式等)帮助使用者完成一系列肢体动作，实施肢体康复训练。

康复计划动态调整：使用者的初始康复计划可以由专业人士(如医生、康复师等)制定或由云端大脑根据预设规则制定，随后可以根据每次康复过程所采集的数据，配合预设康复模型实施动态调整，包括频次、康复时长、轨道轨迹及运动速度、施力方式等。动态调整的康复计划可以成为使用者的专有档案，从而形成科学精准的长期康复计划。

比如，当使用者患有中风从医院短期康复出院后，回归居家进行后续长期的院后康复护理，可以订购一份照护套餐，包括本实用新型所提供的康复护理系统，以及为使用制定的中长期康复护理计划，存储到康复护理系统或云端大脑内。其中，康复护理系统可以帮助解决使用者日常起居所需的助力抬背、抬腿等动作，同时可以对使用者的生理体征进行实时侦测并传送到控制单元和云端大脑形成护理过程中的一系列量化指标，此时处于正常起居模式。

由于出院后肌体技能特别是下肢行走及上肢力量的恢复需要，使用者需要按一定频次主动进行相应部位的能力训练，如可在预设的时间段通过语音或触发按键选择切换到行走康复模式，设备会接受控制单元的控制指令由分段受控电机控制床体周边轨道的各分段或子轨道运动到相应的高度，从而形成预定形状的轨道曲线。随后控制机械手臂形成的封闭保护圈运动到使用者出入的附近区域，控制机械手臂伸展并对人体进行感知确认后，弯曲机械手臂形成半包围或闭合的保护圈，然后使用者可以实施行走康复活动。行走过程中的力度及速度可以调节从而达到更有效的康复效果。同时速度、位置和力传感器等感测设备将数据实时反馈到控制单元，实时呈现到显示设备(如VR或投影设备)上，并与预设的康复计划进行比对，如有偏差则可以实时提醒使用者调整姿态。

康复训练完成后(由系统预设时间确定或由使用者终止康复过程)，系统恢复到正常起居模式，使用者可以重新回到床上。在此状态下，如果使用者在起床过程中，需要借力将身体旋转，可以按键触发或语音指令控制机械手臂运动到指定位置，然后展开手臂形成前向支撑辅助使用者完成起床动作。或者也可以按预设模式以一定的姿态帮助使用者完成上肢的力量训练，包括主动拉伸、转动、被动施加阻力等。

上述为本实用新型的一些较佳实施例，在更广泛的应用中，各相关部件可以有不同的替代方案，比如：机械手臂采用非关节结构；不采用分段可控的轨道设计而是固定的一体式周边护栏等。但若机械手臂采用非关节结构，则局限性较大，可能无法做到某些动作；若未采用分段可控的轨道设计而是固定的一体式周边护栏，则会导致需要手工调节，不便于使用，并且模式较为单一，难以进行调节，也就难以满足最佳的康复效果。若整体结构未充分利用原有的床体，而是将床体也设计为系统的一部分，则必然导致整体成本较高，并且需要重建支撑结构及控制单元，占地面积较大，从而用户使用意愿较低。

通过上述的具体实施例，本实用新型具有以下技术效果：康复护理系统利用数据驱动，所有状态、过程及结果可测量；机械手臂及床体周边轨道调整灵活，可以满足各种不同的需求；将使用者刚需的智能床功能延展到智能康复，实现全天候的控制单元专家指导下的居家科学康复；充分利用原有的床体，产品的综合成本降低，用户体验及效果提升，降低康复及智能床分离带来的重复成本(如显示屏及控制分析单元、护栏等防护结构)以及大大减小了占地面积。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。