多功能医用护理床的结构设计及优化-solidworks-三维图 功能医用护理床是一种针对危重病人和瘫痪病人的特殊需要而设计的，能随意调节床的背部和脚部的角度。即使不能自理者，护理人员也可通过床边的控制器进行操作，减少照顾并残患者的劳动强度。本文针对上述情况，提出了一种新型的多功能医用护理床，采用三维数字化设计软件soliderworks对其进行建模和装配，然后导出到CAD进行修改。利用机械分析软件ADAMS对其进行运动学及动力学分析，研究了床板在各种运动状况下的角加速度对患者舒适度的影响及线性推杆在各姿态下的受力状况，并利用ADAMS提供的优化功能对其分别进行了运动学和动力学优化；以角加速度最大值的最小化作为优化目标函数进行运动学优化，以线性推杆受力的最大值最小化作为动力学优化目标函数，得到满足设计要求的机构参数。采用力学理论分别对多功能医用护理床的主要零件进行力学计算，保证了机构运动的安全性及稳定性。控制系统采用单片机控制，通过单片机控制，实现各个机构的运动，安装传感器来控制机构所转过的角度。利用单片机为主的控制系统，达到控制要求。 目录 1绪论1 1.1课题的目的及意义1 1.2国内外研究状况及发展趋势1 1.3本文主要研究内容6 1.4本章小结6 2护理床结构的整体方案7 2.1护理要求7 2.2护理床的总体方案构思7 2.3本章小结9 3护理床的结构设计10 3.1引言10 3.2侧翻机构10 3.3抬背机构11 3.4曲腿机构13 3.5护理床的三维建模14 3.6本章小结16 4护理床运动学优化17 4.1引言17 4.2侧翻机构的运动学分析17 4.3抬背机构的运动学分析23 4.4曲腿机构的运动学分析26 4.5本章小结29 5护理床动力学优化30 5.1引言30 5.2侧翻机构动力学分析30 5.3抬背机构动力学分析32 5.4曲腿机构动力学分析34 5.5本章小结36 6护理床的力学分析37 6.1引言37 6.2力学计算37 6.3本章小结40 7护理床控制系统设计41 7.1引言41 7.2直流电机控制原理41 7.3控制系统方案41 7.4控制系统的硬件设计43 7.5控制系统的软件设计48 7.6本章小结52 8结论53 8.1课题结论53 8.2课题展望53 参考文献54 致谢56 驱动模块是控制器与执行器之间的桥梁，在本系统中单片机的I/O口不能直接驱动电机，只有引入电机驱动模块才能保证电机按照控制要求运行，在这里选用L298N电机驱动芯片驱动电机，该芯片是由四个大功率晶体管组成的H桥电路构成，四个晶体管分为两组，交替导通和截止，用单片机控制达林顿管使之工作在开关状态，通过调整输入脉冲的占空比，调整电动机转速。其中输出脚（SENSEA和SENSEB）用来连接电流检测电阻，Vss接逻辑控制的电源。Vs为电机驱动电源。IN1-IN4输入引脚为标准TTL逻辑电平信号，用来控制H桥的开与关即实现电机的正反转，ENA、ENB引脚则为使能控制端，用来输入PWM信号实现电机调速。其电路如图3.3所示，利用两个光电耦合器将单片机的I/O与驱动电路进行隔离，保证电路安全可靠。这样单片机产生的PWM脉冲控制L298N的选通端，使电机在PWM脉冲的控制下正常运行，其中四个二极管对芯片起保护作用。