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CCEFP更新:液压驱动病人转移装置

通过保罗Heney|2014年1月8日

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美国国家科学基金会的紧凑高效流体动力工程研究中心(CCEFP)的目标之一是探索先进的流体动力技术如何能应用于更广泛的应用领域。一个重要的市场需求已经被确定为一种改进的移动设备,以转移行动受限的人,特别是肥胖患者。典型的转移包括从床上移动到轮椅上,从地板上移动到轮椅上,或从轮椅移动到淋浴椅上。液压驱动具有在紧凑的封装中提供大的力能力的优点,电源位于设备的底部。(传统的提升设备,包括这款原型机,都是用悬挂在吊杆上的吊索来支撑病人。)

ccefp1

•一项需求评估表明,在当前市场上,有几个方面需要改进。
在典型的家庭或临床环境中,该设备需要更大的运动范围和更好的机动能力来绕过障碍。
•需要减少照顾者所需的体力和脑力工作量,并应由单个照顾者操作。
•该设备必须具有在任何运动学配置中操纵高达1000磅的力能力。
•该应用程序需要一个强大的设备在家中运行,护理人员和患者都在其工作空间。控制必须平稳、稳定、安全。

一种新的移动病人转移装置的原型正在开发中,它是由一种泵控液压系统驱动的。提升臂具有垂直和水平驱动自由度,并将增加动力差速驱动轮。每个自由度使用独立的Parker OilDyne液压动力单元,包括一个可逆直流电机、一个双向齿轮泵和一个储液器。

车载电力由两个12V深循环铅酸蓄电池串联提供。传感器数据采集、处理和控制算法是使用国家仪器紧密型里约热内卢实现的。NI cRio为电机的高级运动控制伺服驱动器提供控制信号。液压泵驱动低速大扭矩液压马达或液压缸。虽然当前的原型比预期的要大,但这只是为了在原型设计中提供模块化和简单性;它可以很容易地进行优化,以适应一个更紧凑的包。

ccefp2

功率和驱动为每个自由度使用泵控制。

该设备的操作界面的一个独特方面是,管理员可以直接与患者交互,微调位置和方向,放置四肢等,同时控制升降设备。操作员输入的一个选项是安装在吊杆上的多轴力/扭矩传感器。协调控制允许操作人员直观地管理多个自由度与一个输入设备。

ccefp3

更紧凑的概念病人转移装置。

几种不同的控制算法正在测试中。使用基于被动的人功率放大器控制算法对早期原型进行了初步测试。待测试的控制算法将包括防止可能发生倾斜的运动,管理基座和提升臂之间的运动学冗余,管理环境交互力,以及补偿病人的摆动。该算法的目标是提供一个简单的,直观的控制策略,让管理员关注病人。研究人员要感谢美国国家仪器公司、派克汉尼汾公司、伊顿公司和先进运动控制公司,以及许多其他CCEFP赞助商的支持。

CCEFP

移动液压技巧


了下:移动液压技巧
标记:ccefp

关于作者

保罗Heney

Paul J. Heney是《设计世界》杂志的副总裁兼编辑总监,拥有工程科学与力学学士学位,佐治亚理工学院的技术通信和生物医学工程辅修专业。他在流体动力、航空航天、机器人、医疗、绿色工程和一般制造领域有近25年的写作经验。他的文章获得了美国商业出版编辑协会颁发的许多地区性和全国性的奖项。

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