本发明专利技术公开了一种无线双核三轮驱动高速机器人电动病床控制器，包括交流电源、电池、控制板、无线控制装置、第一电机、第二电机、第三电机以及机器人电动病床，所述的控制板采用双核控制器，包括ARM和FPGA，所述的ARM通过无线控制装置与外部的护理总站相通讯，所述的FPGA内部还设有伺服梯形发生器，通过磁电编码器由所述的第一电机、第二电机和第三电机控制所述的机器人电动病床的前进、运行速度和运行方向。本发明专利技术可以很好的通过电动助力减少护工或者护士人员的劳动量和劳动强度，并且通过无线局域网随时传输电动病床本体和病人信息给护理总站，由护理总站根据需求做出相应的响应，可以满足不同条件下病人对病床的需求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于无线控制双核三轮驱动高速机器人电动病床自动控制系统，属于自动电动病床领域。
技术介绍
医用病床系统是一种用于医院病房内提供承载患者的设备。目前发达国家医院中使用的医用病床基本上全部自动化，家庭病床、社区医院病床也已经使用多功能电动床。部分医用病床可以通过外力改变形状达到辅助调整患者体位的目的，其中有些附件具有促进患者康复的效果；可控制电动病床是相对高级的自动化产品，具有省时省力的优点。由于电控制的特点，控制键可以安装在任何允许病床接受到信号的范围内，提高了控制的自由度。通过附件升级，还可以实现权限分配。电动驱动产品精度更高，便于流水线作业，已作为ICU重症监护室、手术室、造影室等中使用的特种医用病床。我国在医用电动病床领域的研究开发相对滞后，整体水平不高，现国内各级医院均是采用普通的机械病床：由床腿、床体和床面组成。为了移动方便移动，一般均在床腿上设置机械滚动滑轮；为了方便病人坐起，均在床头部分设置机械手动摇起装置。对于这类型病床，一般均需要护理人员帮助，很难独自完成，同时病床功能单一，实用性能不强。长时间运行发现存在着很多安全隐患和不便，即：（1）现有的部分病床通过四个固定站脚与地面接触起到支撑作用，病人均被固定在某一个封闭的环境中，随着病人长时间的住院，对病人的身心造成了极大的伤害；（2）虽然部分病床把固定站脚改为了机械万向轮，可以通过医护人员移动病床到某个空间，但是由于病床移动随意性较大，有时候会出现误操作，甚至有时候会伤害到病人；（3）随着现代人类生活质量的增加，肥胖病人大量增加，而护士人员一般又都比较瘦小，通过机械万向轮移动病人使得护士人员非常吃力，加重了劳动强度；（4）随着老龄化的加重，大量的老人也加重了对病床的需求，现在的护工人员又比较少，基于机械万向轮的病床加重了护工人员的劳动强度；（5）所有的机械病床一般均固定在某个位置，一旦需要移动或者变换方向均需要外部人员完成，加重了护工人员的劳动量；（6）现在的机械病床即使可以通过外力通过病房门口被推到外部环境中，由于人为操作的自动化程度比较低，通过病房门口都需要点时间调整病床的姿态才可以通过；（7）现在的机械病床即使可以通过机械万向轮的支撑到达病房以外的环境，在调节了病人身心的同时，也加大了护工人员的劳动量，特别是通过爬坡的地方时，对护工人员的体力提出了更高的要求；（8）虽然单轮驱动的电动病床可以很好的满足对病床速度和方向的解耦，但是单轮驱动的行走电机功率较大，有时候会造成大马拉小车的现象出现；（9）由于单轮驱动的电动病床动力与地面的接触点只有一个，造成人为很难精确控制其移动的方向，轻微的一点干扰就能造成较大的方向改变；（10）虽然双轮驱动可以削弱单轮驱动的部分缺点，但是机器人电动病床在爬坡的时候如果通过电机过载来满足功率要求，长时间的运行会伤害电机的性能，造成系统的可靠性大幅度降低；（11）机器人电动病床在许多紧急状态下需要快速加速和以较高的速度运行，在这种条件下系统需求的功率较大，满足正常行驶的两轮电机功率无法满足加速要求，系统无法满足紧急状况下的功率要求；（12）基于单核控制的机器人电动病床，由于既要处理多轴电机的伺服控制，又要处理机器人病床的多种传感器采样数据，由于单核处理器处理的数据较多，运算速度不是很快，不利于机器人高速运转，且有时候由于处理数据较多导致机器人病床失控；（13）由于机器人电动病床在运行过程中频繁的刹车和启动，加重了单核控制器的工作量，单核控制器无法满足机器人电动病床快速启动和停止的要求；（14）由于受周围环境不稳定因素干扰，单核机器人电动病床控制器经常会出现异常，引起机器人病床在行驶过程中失控，抗干扰能力较差；（15）对于部分简易的病床一旦加入电动助力部分可以很容易离开病房，一旦电动病床离开病房即使电动病床本体出现问题和病人发生危险，医护人员再也无法获取其任何信息；（16）由于老龄化的加重，护工非常短缺，对于部分短时自己护理自己的病人来说，即使在病房内发生危险也无法与医护人员和护工及时沟通，有时候会造成一定的伤害；（17）为了能够保护电动病床不被误操作，机器人病床都开启了多种保护权限，这使得医护人员需要现场开启这些权限才能启动，加大了医护人员的工作量，而且非常耗时；（18）简易电动病床移动过程中对于病床的参数监测大多数还处于现场监测现场存储的控制模式，一旦电动病床出现故障需要生产人员到现场查看与操控，不利于机器人电动病床高度自动化的发展；（19）虽然基于专用伺服控制芯片可以生成多轴电机的PWM控制信号，但是需要主控制器与专用芯片通讯后输入控制参数才可以实现，造成整体运算速度降低；（20）受专用伺服控制芯片内部伺服程序的影响，一般情况下伺服控制PID参数不能实时更改，满足不了电动病床实时快速伺服控制系统的要求。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种无线双核三轮驱动高速机器人电动病床控制器，为克服普通医院病床不能满足病人实际要求，在吸收国外先进控制思想的前提下，自主研发了一款基于ARM（STM32F407）+ FPGA(A3P250)的两轮差速行驶单轮助力的三轴驱动机器人电动病床。此机器人控制系统以FPGA(A3P250)为处理核心，实现三轴直流无刷电机的同步伺服控制，STM32F407实现多种传感器信号的数字信号实时处理和存储，实时相应各种中断保护请求，并实现与FPGA(A3P250)数据通信，为了实现机器人电动病床的远距离控制，本系统加入了基于局域网的无线控制装置，实现机器人病床与护理总站之间的数据通信。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供了一种无线双核三轮驱动高速机器人电动病床控制器，包括交流电源、电池、控制板、无线控制装置、第一电机、第二电机、第三电机以及机器人电动病床，所述的交流电源和电池提供电流驱动所述的控制板，所述的控制板采用双核控制器，包括ARM和FPGA，所述的ARM和FPGA进行通信连接，所述的ARM通过无线控制装置与外部的护理总站相通讯，所述的FPGA内部还设有伺服梯形发生器，所述的机器人电动病床上设有传感器，所述的FPGA接受传感器反馈的传感器信号，由所述的FPGA经过伺服梯形发生器发出第一控制信号和、第二控制信号和第三控制信号，所述的第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号经驱动放大后驱动所述的第一电机、第二电机和第三电机，所述的第一电机、第二电机和第三电机上均设置有磁电编码器，通过磁电编码器由所述的第一电机、第二电机和第三电机控制所述的机器人电动病床的前进、运行速度和运行方向。在本专利技术一个较佳实施例中，所述的电池采用锂离子电池。在本专利技术一个较佳实施例中，所述的第一电机、第二电机和第三电机均采用高速直流无刷伺服电机。在本专利技术一个较佳实施例中，所述的ARM采用STM32F407；所述的FPGA采用A3P250。在本专利技术一个较佳实施例中，所述的传感器包括加速度计和陀螺仪。在本专利技术一个较佳实施例中，所述的第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号均为PWM波控制信号。在本专利技术一个较佳实施例中，所述的无线双核三轮驱动高速机器人电动病床控制器还设置有人机界面程序和运动控制系统，所述的人机界面程序包括人机界面、路径规划以及无线输出，所述的运动控制系统本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无线双核三轮驱动高速机器人电动病床控制器，其特征在于，包括交流电源、电池、控制板、无线控制装置、第一电机、第二电机、第三电机以及机器人电动病床，所述的交流电源和电池提供电流驱动所述的控制板，所述的控制板采用双核控制器，包括ARM和FPGA，所述的ARM和FPGA进行通信连接，所述的ARM通过无线控制装置与外部的护理总站相通讯，所述的FPGA内部还设有伺服梯形发生器，所述的机器人电动病床上设有传感器，所述的FPGA接受传感器反馈的传感器信号，由所述的FPGA经过伺服梯形发生器发出第一控制信号和、第二控制信号和第三控制信号，所述的第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号经驱动放大后驱动所述的第一电机、第二电机和第三电机，所述的第一电机、第二电机和第三电机上均设置有磁电编码器，通过磁电编码器由所述的第一电机、第二电机和第三电机控制所述的机器人电动病床的前进、运行速度和运行方向。
【技术特征摘要】
1.一种无线双核三轮驱动高速机器人电动病床控制器，其特征在于，包括交流电源、电池、控制板、无线控制装置、第一电机、第二电机、第三电机以及机器人电动病床，所述的交流电源和电池提供电流驱动所述的控制板，所述的控制板采用双核控制器，包括ARM和FPGA，所述的ARM和FPGA进行通信连接，所述的ARM通过无线控制装置与外部的护理总站相通讯，所述的FPGA内部还设有伺服梯形发生器，所述的机器人电动病床上设有传感器，所述的FPGA接受传感器反馈的传感器信号，由所述的FPGA经过伺服梯形发生器发出第一控制信号和、第二控制信号和第三控制信号，所述的第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号经驱动放大后驱动所述的第一电机、第二电机和第三电机，所述的第一电机、第二电机和第三电机上均设置有磁电编码器，通过磁电编码器由所述的第一电机、第二电机和第三电机控制所述的机器人电动病床的前进、运行速度和运行方向。2.根据权利要求1所述的无线双核三轮驱动高速机器人电动病床控制器，其特征在于，所述的电池采用锂离子电池。3.根据权利要求1所述的无线双核三轮驱动高速机器人电...
【专利技术属性】
技术研发人员：张好明，
申请(专利权)人：江苏若博机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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