一種雙核雙輪驅動機器人電動病床控制系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種雙核雙輪驅動機器人電動病床控制系統，包括控制裝置、運動控制系統和直流無刷伺服電機X、直流無刷伺服電機Y，所述運動控制系統包括ARM芯片控制器和運動控制芯片，ARM芯片控制器和運動控制芯片均與所述控制裝置通信連接，ARM芯片控制器與運動控制芯片之間通信連接，直流無刷伺服電機X和直流無刷伺服電機Y均與ARM芯片控制器通信連接，電動病床上設置有導航光電傳感器、啟動按鈕SS、側向轉彎按鈕SK、后退按鈕SB和加速度傳感器。本發明的雙核雙輪驅動機器人電動病床控制系統計算速度快，操作方便，安全穩定，運動控制精確，可以減輕護理人員的勞動量和勞動強度。
【專利說明】
一種雙核雙輪驅動機器人電動病床控制系統
技術領域
[0001]本發明涉及一種雙核雙輪驅動醫用機器人電動病床自動控制系統，屬于自動電動病床技術領域。
【背景技術】
[0002]醫用病床系統是一種用于醫院病房內提供承載患者的設備。目前發達國家醫院中使用的醫用病床基本上全部自動化，家庭病床、社區醫院病床也已經使用多功能電動床。部分醫用病床可以通過外力改變形狀達到輔助調整患者體位的目的，其中有些附件具有促進患者康復的效果;可控制電動病床是相對高級的自動化產品，具有省時省力的優點。由于電控制的特點，控制按鈕可以安裝在任何允許病床接受到信號的范圍內，提高了控制的自由度。通過附件升級，還可以實現權限分配。電動驅動產品精度更高，便于流水線作業，已作為ICU重癥監護室、手術室、造影室等中使用的特種醫用病床。
[0003]我國在醫用電動病床領域的研究開發相對滯后，整體水平不高，現國內各級醫院均是采用普通的機械病床:由床腿、床體和床面組成。為了移動方便移動，一般均在床腿上設置機械滾動滑輪;為了方便病人坐起，均在床頭部分設置機械手動搖起裝置。對于這類型病床，一般均需要護理人員幫助，很難獨自完成，同時病床功能單一，實用性能不強。
[0004]長時間運行發現存在著很多安全隱患和不便，即:
(1)現有的部分病床通過四個固定站腳與地面接觸起到支撐作用，病人均被固定在某一個封閉的環境中，隨著病人長時間的住院，對病人的身心造成了極大的傷害；
(2)雖然部分病床把固定站腳改為了機械萬向輪，可以通過醫護人員移動病床到某個空間，但是由于病床移動隨意性較大，有時候會出現誤操作，甚至有時候會傷害到病人；
(3)隨著現代人類生活質量的增加，肥胖病人大量增加，而護士人員一般又都比較瘦小，通過機械萬向輪移動病人使得護士人員非常吃力，加重了勞動強度；
(4)隨著老齡化的加重，大量的老人也加重了對病床的需求，現在的護工人員又比較少，基于機械萬向輪的病床加重了護工人員的勞動強度；
(5)所有的機械病床一般均固定在某個位置，一旦需要移動或者變換方向均需要外部人員完成，加重了護工人員的勞動量；
(6)現在的機械病床即使可以通過外力通過病房門口被推到外部環境中，由于人為操作的自動化程度比較低，通過病房門口都需要點時間調整病床的姿態才可以通過；
(7)現在的機械病床即使可以通過機械萬向輪的支撐到達病房以外的環境，在調節了病人身心的同時，也加大了護工人員的勞動量，特別是通過爬坡的地方時，對護工人員的體力提出了更高的要求；
(8)雖然單輪驅動的電動病床可以很好的滿足對病床速度和方向的解耦，但是單輪驅動的行走電機功率較大，有時候會造成大馬拉小車的現象出現；
(9)由于單輪驅動的電動病床動力與地面的接觸點只有一個，造成人為很難精確控制其移動的方向，輕微的一點干擾就能造成較大的方向改變； (10)基于單核控制的機器人電動病床，由于既要處理多軸電機的伺服控制，又要處理機器人病床的多種傳感器采樣數據，單核處理器處理的數據較多，運算速度不是很快，不利于機器人高速運轉，且有時候由于處理數據較多導致機器人病床失控；
(11)由于機器人電動病床在運行過程中頻繁的剎車和啟動，加重了單核控制器的工作量，單核控制器無法滿足機器人電動病床快速啟動和停止的要求；
(12)由于受周圍環境不穩定因素干擾，單核機器人電動病床控制器經常會出現異常，引起機器人病床在行駛過程中失控，抗干擾能力較差。
【發明內容】
[0005]本發明主要解決的技術問題是提供一種雙核雙輪驅動機器人電動病床控制系統，該雙核雙輪驅動機器人電動病床控制系統計算速度快，操作方便，安全穩定，運動控制精確，可以減輕護工或者護士人員的勞動量和勞動強度。
[0006]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是:提供一種雙核雙輪驅動機器人電動病床控制系統，包括控制裝置、運動控制系統和使電動病床沿不同方向移動的直流無刷伺服電機X、直流無刷伺服電機Y，所述運動控制系統包括ARM芯片控制器和運動控制芯片，所述ARM芯片控制器和運動控制芯片均與所述控制裝置通信連接，所述ARM芯片控制器與運動控制芯片之間通信連接，所述直流無刷伺服電機X和直流無刷伺服電機Y均與所述ARM芯片控制器通信連接，所述電動病床上設置有導航光電傳感器、啟動按鈕SS、側向轉彎按鈕SK、后退按鈕SB和加速度傳感器，所述導航光電傳感器、啟動按鈕SS、側向轉彎按鈕SK、后退按鈕SB和加速度傳感器均同時與所述ARM芯片控制器通信連接。
[0007]在本發明一個較佳實施例中，還包括為所述運動控制系統和電動病床提供電源的電池電源和交流電源，所述運動控制系統和電動病電動病床均與所述電池電源和/或交流電源電性連接。
[0008]在本發明一個較佳實施例中，所述直流無刷伺服電機X上設置有磁電傳感器Ml，所述直流無刷伺服電機Y上設置有磁電傳感器M2，所述磁電傳感器Ml和磁電傳感器M2均與所述ARM芯片控制器電性連接。
[0009]在本發明一個較佳實施例中，還包括報警系統，所述報警系統與所述ARM芯片控制器電性連接。
[00?0]在本發明一個較佳實施例中，所述電動病床上設置有防撞超聲波傳感器S9和防撞超聲波傳感器SlO。
[0011]在本發明一個較佳實施例中，還包括濕度檢測系統，所述濕度檢測系統包括濕敏傳感器、測量電路和顯示記錄裝置，所述濕度檢測系統與所述ARM芯片控制器電性連接。
[0012]本發明的有益效果是:本發明的雙核雙輪驅動機器人電動病床控制系統在保證電動病床穩定性和安全性的前提下，通過電動助力不僅可以減少護工或者護士人員的勞動量和勞動強度，而且多種傳感器組合使得機器人電動病床具有移動和導航等多種功能，可以滿足不同條件下病人對病床的需求，操作方便，運動控制精確，計算速度快。
【發明內容】
[0013]為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖，其中:
圖1為本發明基于ARM+ MC2320雙核單輪驅動機器人電動病床原理圖；
圖2為本發明基于ARM+ MC2320雙核單輪驅動機器人電動病床程序框圖；
圖3為基于ARM+ MC2320雙核單輪驅動機器人電動病床運動原理框圖；
圖4為基于ARM+ MC2320雙核單輪驅動機器人電動病床通過病房自動導航原理圖；
圖5為本發明的雙核雙輪驅動機器人電動病床控制系統結構示意圖。
[0014]附圖中各部件的標記如下:1、控制裝置，2、運動控制系統，3、ARM芯片控制器，4、運動控制芯片，5、電池電源，6、交流電源，7、直流無刷伺服電機X，8、直流無刷伺服電機Y，9、濕度檢測系統，1、磁電傳感器Ml，11、磁電傳感器M2，12、導航光電傳感器，13、啟動按鈕SS，14、側向轉彎按鈕SK，15、后退按鈕SB，16、報警系統，17、加速度傳感器，18、防撞超聲波傳感器S9，19、防撞超聲波傳感器S10，20、濕敏傳感器，21、測量電路，22、顯示記錄裝置。
【具體實施方式】
[0015]下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0016]請參閱圖1至圖5，本發明實施例包括:一種雙核雙輪驅動機器人電動病床控制系統，包括控制裝置1、運動控制系統2和使電動病床沿不同方向移動的直流無刷伺服電機X7、直流無刷伺服電機Y8，所述運動控制系統2包括ARM芯片控制器3和運動控制芯片4，所述ARM芯片控制器3和運動控制芯片4均與所述控制裝置I通信連接，所述ARM芯片控制器3與運動控制芯片4之間通信連接，所述直流無刷伺服電機X7和直流無刷伺服電機Y8均與所述ARM芯片控制器3通信連接，所述電動病床上設置有導航光電傳感器12、啟動按鈕SS13、側向轉彎按鈕SK14、后退按鈕SB15和加速度傳感器17，所述導航光電傳感器12、啟動按鈕SS13、側向轉彎按鈕SK14、后退按鈕SB15和加速度傳感器17均同時與所述ARM芯片控制器3通信連接。
[0017]優選地，本發明的雙核雙輪驅動機器人電動病床控制系統還包括為所述運動控制系統2和電動病床提供電源的電池電源5和交流電源6，所述運動控制系統2和電動病床均與所述電池電源5和交流電源6電性連接。
[0018]優選地，所述直流無刷伺服電機X7上設置有磁電傳感器Ml 10，所述直流無刷伺服電機Y8上設置有磁電傳感器M2 11，所述磁電傳感器Ml 10和磁電傳感器M2 11均與所述ARM芯片控制器3電性連接。
[0019]優選地，還包括報警系統16，所述報警系統16與所述ARM芯片控制器3電性連接。在電動病床出現運動故障時發出報警。
[0020]優選地，所述電動病床上設置有防撞超聲波傳感器S9 18和防撞超聲波傳感器SlO19。
[0021]優選地，還包括濕度檢測系統9，所述濕度檢測系統9包括濕敏傳感器20、測量電路21和顯示記錄裝置22，所述濕度檢測系統9與所述ARM芯片控制器3電性連接。分別完成信息獲取、轉換、顯示和處理等功能，這樣當病人大小便失控或者是床單潮濕時，濕度檢測系統9會工作，發出床單更換請求。
[0022]本發明采用ARM芯片控制器3(芯片型號STM32F407)+運動控制芯片4(芯片型號MC2320)雙核控制器進行電動病床的控制，在電源打開狀態下，控制裝置I即計算機人機界面先工作，如果確實需要移動電動病床，護工人員、護士人員輸入各自的權限密碼，機器人電動病床才可能在屋子里移動，否則機器人電動病床就待在原地等待權限開啟命令;如果機器人電動病床需要推出病房，此時醫院負責人需要開啟自己的權限密碼，否則機器人電動病床一旦移動到門口位置被門口監控傳感器探測到，檢測系統會觸發控制器上的傳感器，MC2320會鎖死當前的機器人電動病床并通過STM32F407發出誤操作警報。在正常運動狀態下，機器人電動病床通過各種傳感器讀取外部環境并反饋參數給ARM芯片控制器3，由ARM芯片控制器3處理后轉化后與MC2320通訊，由MC2320生成兩軸直流無刷伺服電機的同步控制P麗信號，P麗波信號經驅動放大后驅動直流無刷電機X7和直流無刷電機Y8向前運動，其運動速度和位移被相對應的磁電傳感器Ml 10和磁電傳感器M2 11反饋給1^2320，由1^2320二次調整同步PWM控制信號滿足實際工作需求。電動床在運行過程中，人機界面在線存儲并輸出當前狀態，使得處理比較直觀。
[0023I參照圖2，具體實施步驟是:
把醫用電動床控制系統分為兩部分:人機界面系統即控制裝置I和運動控制系統2。其中人機界面系統完成人機界面、路徑規劃、在線輸出等功能;基于MC2320運動控制系統完成電動病床的多軸伺服控制，而ARM芯片控制器3(STM32F407)實現數據存儲、I/O控制等功能，系統充分發揮MC2320快速伺服處理器的優點，同時由STM32F407實時處理各種傳感器信號。
[0024]參照圖2、圖3和圖4，其具體的功能實現如下:
I)在機器人電動病床未接到任何指令之前，它一般會和普通醫用病床沒有區別，被固定在某一個區域，交流電源6對系統中的電池電源5即蓄電池充電，保證機器人電動病床有足夠的能源完成任務。
[0025]2)—旦接到控制裝置I發出的工作命令后，為了防止機器人電動病床的移動損害充電連接線，STM32F407控制器會自動斷開連接線與交流電源的連接，機器人電動病床轉為蓄電池供電狀態。
[0026]3)為了防止誤操作，本發明采用三級啟動權限，當確定需要移動機器人電動病床時，如果只是在病房內部移動機器人電動病床，則需要護工人員和護士先后通過人機界面輸入權限密碼開啟屋內行走模式;如果是需要推動機器人電動病床走出病房，則需要護工人員、護士和醫院負責人先后通過人機界面輸入權限密碼開啟屋外行走模式。
[0027]4)當機器人電動病床開啟行走模式后，一旦啟動按鈕SS13按下，系統首先完成ARM芯片控制器3和MC2320的初始化并檢測電源電壓，如果蓄電池電源不正常，將向STM32F407發出中斷請求，STM32F407會對中斷做第一時間響應，如果STM32F407的中斷響應沒有來得及處理，車體上的自鎖裝置將被觸發，進而達到自鎖的功能，防止誤操作;如果電源正常，電動床機器人將開始正常工作。
[0028]5)當STM32F407控制器檢測到啟動按鈕SS13按下，STM32F407控制器將檢測側向轉彎按鈕SK14是否被觸發。如果側向轉彎按鈕SK14被觸發，STM32F407根據機器人運動部分需要旋轉角度θ=90°和其內部梯形發生器，把直流無刷伺服電機Y8要運轉的距離SX轉化為加速度、速度和位置參考指令值，STM32F407將于MC2320通訊，MC2320然后再結合直流無刷伺服電機Y8對應的磁電傳感器M2 11的反饋生成驅動直流無刷伺服電機Y8的驅動信號，驅動信號經功率橋放大后驅動直流無刷伺服電機Y8運動，由于直流無刷電機Y8在旋轉過程中通過齒輪結構帶動直流無刷伺服電機X7運動。當直流無刷伺服電機Y8完成這次伺服運動，直流無刷伺服電機X7已經完成側轉90°的任務，由于在此過程中只是直流無刷伺服電機Y8驅動直流無刷伺服電機X7旋轉90度，并為改變電動病床的方向，提高了機器人電動病床在狹小空間的實用性。
[0029]6)當STM32F407控制器檢測到啟動按鈕SS13按下，如果此時只有前進按鈕SF被觸發，機器人電動病床將開始向前運動，在運動過程中，機器人攜帶的前方防撞超聲波傳感器S9 18和防撞超聲波傳感器SlO 19將工作，并向STM32F407控制器時刻反饋其與前方障礙物的距離。如果防撞超聲波傳感器S9 18或者是防撞超聲波傳感器SlO 19讀取到前方有障礙物時，STM32F407將與MC2320通訊，MC2320經內部伺服控制程序調整直流無刷伺服電機X7的P麗輸出，控制機器人電動病床在安全范圍內停車，控制器并開啟一個三秒的計時，如果三秒后控制器依舊讀取到障礙物則通知人機界面改換行走軌跡;如果三秒后障礙物信號消息，則機器人電動病床將按照當前路徑繼續啟動前進。在機器人電動病床運動過程中，磁電傳感器Ml 10和磁電傳感器M2 11會時刻檢測直流無刷伺服電機X7和直流無刷伺服電機Y8的運動速度和位移，并通過STM32F407反饋給MC2320，由MC2320根據位移、速度和加速度偏差信號二次調整直流無刷伺服電機X7和直流無刷伺服電機Y8的控制信號。
[0030]7)當STM32F407控制器檢測到啟動按鈕SS13按下，如果此時只有后退按鈕SB15被觸發，機器人電動病床將開始后退運動，STM32F407將于MC2320通訊，MC2320經內部伺服控制程序調整直流無刷伺服電機X7和直流無刷伺服電機Y8的P麗輸出，控制機器人電動病床按照設定速度緩慢后退;在后退運動過程中，磁電傳感器Ml 10和磁電傳感器M2 11會時刻檢測直流無刷伺服電機X7和直流無刷伺服電機Y8的運動速度和位移，并通過STM32F407反饋給MC2320，由MC2320根據位移、速度和加速度偏差信號二次調整直流無刷伺服電機X7和直流無刷伺服電機Y8的控制信號，保證機器人電動病床在安全速度范圍內運行，防止速度過快機器人電動病床推倒護工人員。
[0031]8)當STM32F407控制器檢測到啟動按鈕SS13按下，如果此時轉彎按鈕SK14和前進按鈕SF被觸發，機器人電動病床將開始側向右移，在運動過程中，機器人攜帶的側方防撞超聲波傳感器S6將工作，并向STM32F407控制器時刻反饋其與前方障礙物的距離。如果防撞超聲波傳感器S6讀取到右方有障礙物時，STM32F407將于MC2320通訊，MC2320經內部伺服控制程序調整直流無刷伺服電機X的PWM輸出，控制機器人電動病床在安全范圍內停車，控制器并開啟一個三秒的計時，如果三秒后控制器依舊讀取到障礙物存在將向人機界面發出停車報警;如果三秒后障礙物信號消息，則機器人電動病床將按照當前軌跡繼續側向右移。在機器人電動病床側向右移過程中，磁電傳感器Ml 10、磁電傳感器M2 11會時刻檢測直流無刷伺服電機X7和直流無刷伺服電機Y8的運動速度和位移，并通過STM32F407反饋給MC2320，由MC2320根據位移、速度和加速度偏差信號二次調整電機X7和直流無刷伺服電機Y8的控制信號。
[0032]9)當STM32F407控制器檢測到啟動按鈕SS13 —旦按下，如果此時側向轉彎按鈕SK14和前進按鈕SB被觸發，機器人電動病床將開始側向左移，在運動過程中，機器人攜帶的側方防撞超聲波傳感器S7將工作，并向STM32F407控制器時刻反饋其與前方障礙物的距離。如果防撞超聲波傳感器S7讀取到左方有障礙物時，STM32F407將于MC2320通訊，MC2320經內部伺服控制程序調整直流無刷伺服電機X的PWM輸出，控制機器人電動病床在安全范圍內停車，控制器并開啟一個三秒的計時，如果三秒后控制器依舊讀取到障礙物存在將向人機界面發出停車報警;如果三秒后障礙物信號消息，則機器人電動病床將按照當前軌跡繼續側向左移。在機器人電動病床側向左移過程中，磁電傳感器Ml 10、磁電傳感器M2 11會時刻檢測直流無刷伺服電機X7和直流無刷伺服電機Y8的運動速度和位移，并通過STM32F407反饋給MC2320，由MC2320二次調整電機X和電機Y的運動參數。
[0033]10)當機器人電動病床需要移出病房時，現有醫院負責人開啟行走權限密碼，然后護工人員把機器人電動病床推到帶有地面標志的位置，機器人電動病床進入自動導航狀態:導航光電傳感器12(包括導航光電傳感器31、32、33、34、35、S6、S7、S8)將工作，地面標志反射回來的光電信號反饋給STM32F407，經STM32F407判斷處理后STM32F407將于MC2320通訊，MC2320確定機器人偏移導航軌道的偏差，MC2320結合內部梯形發生器把此偏差信號轉化為直流無刷伺服電機X7和直流無刷伺服電機Y8要運行的加速度、速度和位移指令，MC2320再結合磁電傳感器Ml 10、磁電傳感器M2 11的反饋生產驅動直流無刷伺服電機X7和直流無刷伺服電機Y8的驅動信號，驅動信號放大后驅動直流無刷伺服電機X7和直流無刷伺服電機Y8向前運動，快速調整機器人電動病床迅速回到導航軌道中心。機器人電動病床沿著軌道行走過程，MC2320根據地面標志和磁電傳感器Ml 10、磁電傳感器M2 11的反饋微調直流無刷伺服電機X7和直流無刷伺服電機Y8的驅動信號，使機器人沿著設定好的軌道順利通過病房門口。當鋪設的軌道消失后，機器人電動病床就停在原地等待人為推動信號，防止誤操作。
[0034]11)本機器人電動病床在運動過程為了防止護士的誤操作以及遇到緊急狀況停車，加入了緊急停車自動鎖車功能。如遇到緊急情況，當緊急按鍵ESWl按下后，運動控制芯片4 一旦檢測到緊急中斷請求會發出原地停車指令，MC2320通過驅動器鎖死行走直流無刷伺服電機X7，即使電動病床多個萬向輪都處于可以滑動狀態，由于行走直流無刷伺服電機X7處于鎖死狀態，這樣機器人電動病床也不會運動。
[0035]12)本發明在機器人電動病床上加入了濕度檢測系統9。此濕度檢測系統9由濕敏傳感器20、測量電路21和顯示記錄裝置22等幾部分組成，當病人大小便失控時，濕度檢測系統會工作，將發出報警信號，護工人員通過人機界面輸出可以查出故障原因，然后更換床褥。
[0036]13)本電動床裝備了多種防障礙物報警系統16，床載障礙探側系統可以在碰撞到障礙物之前自動探測到障礙物的存在并自動停車，并根據障礙物的性質確定二次啟動或是一直待在原地不動，這樣就保證了在運動過程中對周圍環境的適應，減少了環境對其的干擾。
[0037]14)在機器人電動病床行走過程中，電機經常會收到外界因素干擾，為了減少電機的脈動轉矩對機器人行走的影響，控制器在考慮電機特性的基礎上加入了對電機轉矩的在線辨識，并利用電機力矩與電流的關系進行補償，削弱了外界環境對機器人運動的影響。
[0038]15)在機器人電動病床行走期間伺服控制器全程開啟加速度傳感器17，加速度傳感器17可以測量機器人病床三個前進方向的加速度，控制系統根據測得的加速度通過連續積分就可以得到其速度和位移，為機器人的三閉環控制提供可靠判據；同時當機器人病床的姿態發生變化時，控制系統就可以得到其大致傾斜角度和加速度要求，控制系統根據傾斜角度和加速度需求就可以大致計算出功率需求，然后調整各臺直流無刷伺服電機的功率以滿足爬坡和加速需要;控制系統通過對加速度傳感器進行連續積分，且把它變換到醫院導航坐標系中，機器人電動病床可以不依賴于任何外部信息就能夠得到其在醫院導航坐標系中的加速度、速度、偏航角和位置等信息，控制器實時進行存儲和顯示。
[0039]通過上述技術方案，本發明具有如下有益效果:
1、在控制過程中，充分考慮了電池在這個系統中的作用，基于ARM(STM32F407)+MC2320控制器時刻都在對機器人電動病床的運行狀態和電源來源進行監測和運算，當交流電源切斷時，病床會借助自攜帶蓄電池電源自鎖在固定位置，直至有移動病床的開關信號輸入，保證了病床的自然狀態。
[0040]2、為了方便使用，減少外界對病床的干擾，護工人員、護士人員以及醫院管理人員均需要開啟權限才可以啟動機器人電動病床，減少了誤操作的危險。
[0041]3、為了方便病人自理，減少對外界條件的依賴，本系統加入了人機界面功能，病人只要通過電腦觸摸屏就可以自動控制病床機器人，這樣就可以不需要護理而自己解決部分簡易的日常生活。
[0042]4、由于此電動病床加入了基于蓄電池的動力助力裝置，即使碰到病人身體肥胖或者護理人員身體瘦弱時，病床本身在電源充足的條件下可以為護工人員和護士人員在屋子里移動病床提供動力，減少了護士或者護工人員在屋子里移動病床的體力消耗和勞動強度。
[0043]5、由于此電動病床加入了基于直流無刷伺服電機的兩輪差速驅動系統，使得病床可以在屋子里實現自由移動，減少了病人在某一個固定位置的壓抑感。
[0044]6、由于此電動病床加入了基于直流無刷伺服電機的兩輪差速驅動系統，使得單臺電機的功率大大降低，并且動力與地面的接觸點有兩點，有利于提高電動病床行駛時的操控性。
[0045]7、由于加入了基于直流無刷伺服電機的兩輪差速驅動系統，在非常狹小的空間內可以使病床機器人側向移動，減少機器人旋轉帶來的負面問題。
[0046]8、為了能夠使機器人病床能夠自由移出病房門口，控制器加入了多種導航傳感器，機器人在移出病房過程中一旦讀到地面標志就會自動導航，減少人工移動病床帶來的誤差。
[0047]9、當機器人電動病床遇到爬坡的時，由于自身攜帶的有動力能源，所以可以很好的起到助力作用，并且雙輪驅動的動力特性遠遠優越于單輪驅動，進一步減少了對護工人員體力的要求。
[0048]10、由MC2320處理兩軸直流無刷伺服電機差速行駛的全數字伺服控制，大大提高了運算速度，解決了單單片機運行較慢的瓶頸，縮短了開發周期短，并且程序可移植能力強。
[0049]11、本發明完全實現了單板控制，不僅節省了控制板占用空間，而且還完全實現了多軸電機控制信號的同步，有利于提高醫用機器人電動病床的穩定性和動態性能。
[0050]12、由于本控制器采用MC2320處理大量的伺服控制數據與算法，并充分考慮了周圍的干擾源，把ARM從復雜的計算中解脫出來，有效地防止了程序的“跑飛”，抗干擾能力大大增強。
[0051]13、本機器人電動病床加入了自動鎖車功能，當病床機器人在移動過程中，如遇到緊急情況，MC2320控制器會發出原地停車指令，并鎖死兩輪差速行駛電機，即使多個萬向輪都處于可以滑動狀態，但由于驅動輪處于鎖死狀態，這樣機器人也不會運動。
[0052]14、本機器人電動病床加入了濕度檢測系統。此濕度檢測系統由濕敏傳感器、測量電路和顯示記錄裝置等幾部分組成，分別完成信息獲取、轉換、顯示和處理等功能，這樣當病人大小便失控或者是床單潮濕時，濕度檢測系統會工作，發出更換請求。
[0053]15、本電動床機器人裝備了多種報警系統，在碰撞到障礙物之前自動停車，這樣就保證了在運動過程中的安全性，減少了環境對其的干擾。
[0054]16、由于本機器人電動病床系統采用直流無刷伺服電機替代了直流電機，不僅進一步提高了系統的安全性，也可以提高能源的利用率，增加了機器人電動病床在攜帶能源一定的條件下一次移動的距離。
[0055]17、由于本機器人電動病床系統采用直流無刷伺服電機，當電機受到外界干擾產生脈動轉矩時，直流無刷伺服電機可以利用力矩與電流的關系迅速進行補償，極大減少了外界干擾對機器人電動病床的影響。
[0056]以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
【主權項】
1.一種雙核雙輪驅動機器人電動病床控制系統，其特征在于，包括控制裝置、運動控制系統和使電動病床沿不同方向移動的直流無刷伺服電機X、直流無刷伺服電機Y，所述運動控制系統包括ARM芯片控制器、圖像采集模塊、無線局域網模塊和運動控制芯片，所述ARM芯片控制器和運動控制芯片均與所述控制裝置通信連接，所述ARM芯片控制器與運動控制芯片之間通信連接，所述直流無刷伺服電機X和直流無刷伺服電機Y均與所述ARM芯片控制器通信連接，所述電動病床上設置有導航光電傳感器、啟動按鈕SS、側向轉彎按鈕SK、后退按鈕SB和加速度傳感器，所述導航光電傳感器、啟動按鈕SS、側向轉彎按鈕SK、后退按鈕SB和加速度傳感器均同時與所述ARM芯片控制器通信連接。2.根據權利要求1所述的雙核雙輪驅動機器人電動病床控制系統，其特征在于，還包括為所述運動控制系統和電動病床提供電源的電池電源和交流電源，所述運動控制系統和電動病電動病床均與所述電池電源和/或交流電源電性連接。3.根據權利要求1所述的雙核雙輪驅動機器人電動病床控制系統，其特征在于，所述直流無刷伺服電機X上設置有磁電傳感器Ml，所述直流無刷伺服電機Y上設置有磁電傳感器M2，所述磁電傳感器Ml和磁電傳感器M2均與所述ARM芯片控制器電性連接。4.根據權利要求1所述的雙核雙輪驅動機器人電動病床控制系統，其特征在于，還包括報警系統，所述報警系統與所述ARM芯片控制器電性連接。5.根據權利要求1所述的雙核雙輪驅動機器人電動病床控制系統，其特征在于，所述電動病床上設置有防撞超聲波傳感器S9和防撞超聲波傳感器S10。6.根據權利要求1至5中任一項所述的雙核雙輪驅動機器人電動病床控制系統，其特征在于，還包括濕度檢測系統，所述濕度檢測系統包括濕敏傳感器、測量電路和顯示記錄裝置，所述濕度檢測系統與所述ARM芯片控制器電性連接。
【文檔編號】A61G7/00GK106074035SQ201610600768
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月28日 公開號201610600768.1, CN 106074035 A, CN 106074035A, CN 201610600768, CN-A-106074035, CN106074035 A, CN106074035A, CN201610600768, CN201610600768.1
【發明人】張好明
【申請人】江蘇若博機器人科技有限公司