靠椅式智能電動輔助馬桶座及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種靠椅式智能電動輔助馬桶座及其控制方法，所述輔助馬桶座包括第一電動開關、第二電動開關、馬桶座、靠背、扶手、支架、前伸縮桿、后伸縮桿、鉸鏈、絲杠、固定裝置、伺服電機、壓力傳感器、位移傳感器和數(shù)字微機。使用數(shù)字微機控制伺服電機的運轉，實現(xiàn)助起、助坐功能。椅身由靠背、支架和扶手組成，人性化的設計，使得使用者坐得舒適、安全。本發(fā)明適合于腰腿不利的老年人群，可有效幫助老年人自主如廁，防止昏厥現(xiàn)象，提供突發(fā)性暈倒后的安全保護，避免意外受傷。該馬桶座適用性廣泛，可擺放在各式各樣的馬桶上，尺寸可根據(jù)對應的馬桶進行調整。
【專利說明】靠椅式智能電動輔助馬桶座及其控制方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于如廁輔具及其控制方法，特別涉及老年人如廁時助起、助坐及安全保護的裝置。

【背景技術】
[0002]隨著老年人年齡的增長，身體機能退化，腿腳不便，生活無法自理，尤其是如廁困難。老年人無法輕松自由地坐下和站立，很容易滑倒，由于沒有支撐物以及身體乏力，需要他人在旁協(xié)助如廁，嚴重影響了老年人的身心健康。
[0003]目前老年人用的如廁輔具主要是在馬桶等器具兩邊安裝扶手。扶手起的作用較小，且要求老年人的手臂有足夠的力量，而老年人本身體質差，體弱多病，存在摔倒的安全隱患。同時，老年人如廁時間較長，由于缺鈣等原因，腰部無力，總是彎著腰，身心俱疲。在如廁過程中，疾病纏身的老人若出現(xiàn)突發(fā)性的昏倒，若無安全保護措施，會導致老年人摔倒在地，受傷嚴重，后果不堪設想。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對前述【背景技術】中指出的缺陷和不足，提供一種具有人性化椅身設計的靠椅式智能電動輔助馬桶座，為使用者提供便利的同時還能保障安全。
[0005]本發(fā)明所采用的技術方案是:
一種靠椅式智能電動輔助馬桶座，包括主體和馬桶座，所述主體主要由支架、安裝在支架后部的靠背、安裝在支架兩側的扶手及安裝在支架底部的固定裝置組成，其特征在于:扶手上安裝有控制馬桶座向前上方翻轉的第一電動開關和控制馬桶座向后下方翻轉的第二電動開關，馬桶座頂面安裝有多個壓力傳感器，馬桶座底面的左、右前端分別通過鉸鏈與兩前伸縮桿的一端連接，兩前伸縮桿的另一端固定連接在支架底部，馬桶座底面的左、右后端分別通過鉸鏈與兩后伸縮桿的一端連接，兩后伸縮桿的另一端通過鉸鏈連接支架底部，兩前伸縮桿和兩后伸縮桿上分別安裝有與伸縮桿內(nèi)部具有的絲杠相連的伺服電機，第一電動開關、第二電動開關、壓力傳感器和伺服電機分別與一數(shù)字微機電連接。
[0006]在本發(fā)明的一個實施例中，在兩后伸縮桿中任意一個上安裝有位移傳感器。本發(fā)明還提供了上述輔助馬桶座的控制方法:數(shù)字微機根據(jù)第一電動開關、第二電動開關和壓力傳感器的信號來控制伺服電機的轉動；并根據(jù)預設延遲時間段或指定位置來控制伸縮桿的升降節(jié)點，以將馬桶座置于指定的位置。
[0007]本發(fā)明的靠椅式智能電動輔助馬桶座具有以下優(yōu)點:
(I)采用人性化的帶扶手的椅式結構設計，使老年人坐著舒適、身體放松，避免老年人如廁時間過長導致腰部酸痛，防止老年人如廁時突發(fā)性的暈倒后摔倒在地，并幫助老年人如廁后順利站穩(wěn)，保障安全。
[0008](2)通過支架底部的固定裝置可以固定在地板上，提高安全穩(wěn)定性。
[0009](3)采用數(shù)字微機控制，通過兩個電動開關控制馬桶座向前上方翻轉和向后下方翻轉，通過壓力傳感器防止馬桶座的誤動作，通過伸縮桿智能化控制馬桶座的升降，方便老年人如廁時順利起坐。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明靠椅式智能電動輔助馬桶座工作狀態(tài)I示意圖；
圖2是本發(fā)明靠椅式智能電動輔助馬桶座工作狀態(tài)2示意圖；
圖3是本發(fā)明靠椅式智能電動輔助馬桶座工作狀態(tài)3示意圖；
圖4是本發(fā)明實施例一控制原理框圖；
圖5是本發(fā)明實施例二控制原理框圖；
圖6是本發(fā)明實施例二控制流程圖；
圖7是本發(fā)明伺服系統(tǒng)結構示意圖。

【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖和【具體實施方式】詳細介紹本發(fā)明。
[0012]實施例一
參見圖1?3所示的靠椅式智能電動輔助馬桶座，前后方向、左右方向、上下方向分別指的是使用者坐立于該靠椅式智能電動輔助馬桶座上時對應的前后方向、左右方向、上下方向。
[0013]如圖1所示，本發(fā)明包括主體和馬桶座3，主體主要由支架6、安裝在支架6后部的靠背4、安裝在支架6兩側的扶手5及安裝在支架6底部的固定裝置12組成。主體可以由支架6、靠背4、兩側的扶手5及固定裝置12 —體化制造成型，也可以由預制的各組件拼接或焊接成型。兩側的扶手5上分別安裝有控制馬桶座3向前上方翻轉的第一電動開關I和控制馬桶座3向后下方翻轉的第二電動開關2。第一電動開關I和第二電動開關2的安裝位置可以互換。也可以安裝在同一側扶手上。馬桶座3頂面的右、左、前端分別安裝壓力傳感器15、16、17。馬桶座3底面的左、右前端分別通過鉸鏈9與兩前伸縮桿7的一端連接，兩前伸縮桿7的另一端固定連接在支架6底部，馬桶座3底面的左、右后端分別通過鉸鏈10與兩后伸縮桿8的一端連接，兩后伸縮桿8的另一端通過鉸鏈11連接支架6底部，兩前伸縮桿7和兩后伸縮桿8內(nèi)部具有絲杠(圖中未畫出)，兩前伸縮桿7上安裝有伺服電機13,兩后伸縮桿8上安裝有伺服電機14，伺服電機13、14與伸縮桿內(nèi)部的絲杠通過齒輪連接。后伸縮桿8的長度比前伸縮桿7長,使初始狀態(tài)下馬桶座3呈傾斜姿態(tài)。第一電動開關1、第二電動開關2、壓力傳感器15、16、17和伺服電機13、14分別與數(shù)字微機電連接。
[0014]伺服電機13、14運轉帶動絲杠旋轉，使得前伸縮桿7、后伸縮桿8下降或上升。支架6底部的固定裝置12可以設計成具有大尺寸底部的結構，以使整個靠椅式智能電動輔助馬桶座穩(wěn)固地支撐于地板上。也可以設計成底部具有固定孔的結構，通過螺釘?shù)瘸Ｓ霉潭ǚ绞綄⒃摽恳问街悄茈妱虞o助馬桶座固定在地板上?？恳问街悄茈妱虞o助馬桶座的整體尺寸可根據(jù)需要進行設計，兩側扶手5的長度采用長扶手設計更便于老年人扶持。整個輔助馬桶座可以采用不銹鋼的材料制作而成，用皮革將馬桶座3包住。
[0015]當伺服電機運轉時，相應的伸縮桿或下降或上升。前伸縮桿7和后伸縮桿8能完成直線運動，使與之連接的馬桶座下降或上升。第一電動開關I控制馬桶座向前上方翻轉，第二電動開關2控制馬桶座向后下方翻轉，通過數(shù)字微機控制伺服電機實現(xiàn)前伸縮桿7和后伸縮桿8的組合動作，在鉸鏈10和鉸鏈11的作用下，使得馬桶座以兩個鉸鏈9的連線為中心軸完成翻轉運動。
[0016]如圖4所示，壓力傳感器15、16、17將壓力信號傳遞給數(shù)字微機，電動開關1、2將開關狀態(tài)信號傳遞給數(shù)字微機，數(shù)字微機通過功率驅動器去控制對應的伺服電機13、14，伺服電機13、14的旋轉帶動對應絲杠的工作，使得兩前伸縮桿7和兩后伸縮桿8上升或下降，數(shù)字微機根據(jù)設定的延時時間控制兩前伸縮桿7和兩后伸縮桿8到指定的位置。
[0017]使用本發(fā)明的靠椅式智能電動輔助馬桶座時，將椅身的支架6沿著前后方向，嵌套在馬桶上，馬桶座3正好位于馬桶上方位置，并用固定裝置12將支架6固定在地板上。使用者如廁時，面朝前，手扶著扶手5，慢慢將臀部放在馬桶座3上，此時裝置工作狀態(tài)(初始狀態(tài))如圖1所示。
[0018]當使用者臀部壓在馬桶座3上，壓力傳感器感受到壓力，使用者按下電動開關1，數(shù)字微機發(fā)出信號控制伺服電機13不轉，伺服電機14正轉，兩前伸縮桿7保持不動，兩后伸縮桿8慢慢地下降，由于鉸鏈10和鉸鏈11的作用，伸縮桿8在慢慢下降的過程中同時也在小幅度旋轉，帶動馬桶座3以兩個鉸鏈9的連線為中心軸，向后下方緩慢翻轉，直至馬桶座處于如圖2所示水平位置，此段下降時間(第一時間段)在數(shù)字微機中預先設置。
[0019]此時，數(shù)字微機發(fā)出信號，控制伺服電機13和14同時運轉，分別控制前伸縮桿7和后伸縮桿8同時緩慢下降，直至馬桶座3如圖3所示落在馬桶上，此段下降時間(第二時間段)在數(shù)字微機中預先設置。
[0020]由于老年人如廁時間較長，可能會出現(xiàn)暈倒現(xiàn)象，老年人可將身體倚靠在靠背4上，手扶著扶手5，使老年人坐著舒適，放松身體，防止由暈倒引起的摔倒現(xiàn)象，防止意外情況發(fā)生。
[0021]使用者如廁完后(馬桶座狀態(tài)圖同圖3)，按下電動開關2，數(shù)字微機發(fā)出信號，控制伺服電機13和14反轉，控制前伸縮桿7和后伸縮桿8同時緩慢上升，此段上升時間(第二時間段)在數(shù)字微機中預先設置，上升到如圖2所示位置后，數(shù)字微機發(fā)出信號，控制伺服電機13停止工作，前伸縮桿7保持不動，伺服電機14繼續(xù)控制后伸縮桿8上升。此時，由于鉸鏈10和鉸鏈11的作用，伸縮桿8會發(fā)生緩慢的旋轉運動，帶動馬桶座3以兩個鉸鏈9的連線為中心軸，向前上方緩慢翻轉，此段上升時間(第一時間段)在數(shù)字微機中預先設置，當馬桶座3翻轉到一定角度后，停止翻轉，伺服電機14停止工作(馬桶座狀態(tài)圖同圖1)。使用者按住扶手5，撐起身體，臀部離開馬桶座3，行走一段距離，順利站穩(wěn)。
[0022]數(shù)字微機可以采用單片機、FPGA, DSP或PLC等。
[0023]實施例二
在實施例一馬桶座結構的基礎上，在兩后伸縮桿8中的任意一個安裝有位移傳感器(圖中未畫出)，位移傳感器的安裝位置可以安裝固定在后伸縮桿8的伸縮部位上，也可以安裝固定在絲杠的直線運動部件上。位移傳感器與數(shù)字微機電連接。相應地，在控制方法上，伸縮桿的升降節(jié)點不是由預定的延遲時間段控制，轉而由位移傳感器檢測到的位置信息控制。具體如下:
如圖5所示，壓力傳感器15、16、17將壓力信號傳遞給數(shù)字微機，電動開關1、2將開關狀態(tài)信號傳遞給數(shù)字微機，數(shù)字微機通過功率驅動器去控制對應的伺服電機13、14，伺服電機13、14的旋轉帶動對應絲杠的工作，使得兩前伸縮桿7和兩后伸縮桿8上升或下降，位移傳感器檢測兩后伸縮桿8的位置并反饋給數(shù)字微機，由數(shù)字微機控制兩前伸縮桿7和兩后伸縮桿8到指定的位置。
[0024]如圖6所示，位移傳感器所測距離是指當前狀態(tài)下后伸縮桿8的位置相對在馬桶座工作狀態(tài)3 (此時前、后伸縮桿處于相同高度的最低位置，即第三指定位置)時移動的距離。給定值A是指后伸縮桿8在馬桶座工作狀態(tài)2 (此時前伸縮桿處于其最高位置，后伸縮桿處于和前伸縮桿相同高度的位置，即第二指定位置)時相對在馬桶座工作狀態(tài)3時移動的距離。給定值B是指后伸縮桿8在馬桶座工作狀態(tài)I (此時前伸縮桿處于第二指定位置，后伸縮桿處于其最高位置，即第一指定位置)時相對在馬桶座工作狀態(tài)3時移動的距離。壓力傳感器15、16和17及電動開關1、2輸出電信號給數(shù)字微機，數(shù)字微機判斷三個壓力傳感器15、16和17是否都受到壓力，若沒有，則控制伺服電機13、14不轉。若都受到壓力，則繼續(xù)判斷電動開關1、2的開關狀態(tài)。若電動開關I和2都按下或都未按下，則控制伺服電機13、14不轉。若第一電動開關I按下，第二電動開關2未按下,則通過位移傳感器獲取后伸縮桿8的位置反饋給數(shù)字微機，并控制伺服電機14正轉，后伸縮桿8下降直至位移傳感器所測距離等于給定值A，再控制伺服電機13、14 一起正轉，前伸縮桿7和后伸縮桿8下降，直至位移傳感器所測距離等于0，停止伺服電機13、14的轉動。若第一電動開關I未按下，第二電動開關2按下，則通過位移傳感器獲取后伸縮桿8的位置反饋給數(shù)字微機，并控制伺服電機13、14反轉，前伸縮桿7和后伸縮桿8上升直至位移傳感器所測距離等于給定值A，再控制伺服電機13不轉而伺服電機14反轉，后伸縮桿8上升，直至位移傳感器所測距離等于給定值B，停止伺服電機14的轉動。
[0025]如圖7所示，功率驅動器、伺服電機、多種傳感器、數(shù)字微機構成了伺服電機驅動系統(tǒng)。功率驅動器主要起功率放大的作用，控制伺服電機的轉矩和轉速。伺服電機是伺服系統(tǒng)的執(zhí)行機構，其輸出給機械傳動機構。伺服電機驅動系統(tǒng)為了對轉矩、轉速和轉子位置進行反饋和閉環(huán)控制，需要有傳感器。電流傳感器完成定子電流的檢測，檢測結果反饋給數(shù)字微機中的轉矩控制模塊；速度傳感器完成伺服電機轉子的速度測量，測量結果反饋給數(shù)字微機中的速度控制模塊；位置傳感器完成轉子位置檢測，位移傳感器完成機械傳動機構的位置檢測，兩者的檢測結果均反饋給數(shù)字微機中的位置控制模塊。數(shù)字微機根據(jù)給定值和上述傳感器反饋的信息，經(jīng)過必要的控制算法，產(chǎn)生功率驅動器的控制信號。在實施例一中，給定值是正轉、反轉或停止指令以及延時的時間，數(shù)字微機根據(jù)指令、延時第一時間段、延時第二時間段以及傳感器反饋的信號，控制伺服電機的轉速、轉矩。比如，當延時的時間將要達到時，控制相應的伺服電機轉速下降、轉矩減小。在實施例二中，給定值是正轉、反轉或停止指令以及給定值A和B，數(shù)字微機根據(jù)指令、給定值A和B以及傳感器反饋的信號，控制伺服電機的轉速、轉矩。比如，當位移傳感器反饋的信號接近給定值A或B時，控制相應的伺服電機轉速下降、轉矩減小。
[0026]數(shù)字微機和功率驅動器可以用外殼包住，安裝固定在扶手5的下端。數(shù)字微機和功率驅動器的相關連接端口可以通過在外殼上設置開孔用電連接線引出，以便與電動開關、傳感器、伺服電機電連接。電流傳感器可以安裝固定在外殼上，速度傳感器和位置傳感器與伺服電機同軸連接，由伺服電機帶動旋轉。電連接線沿支架的走勢布置固定，盡量不要暴露在使用者容易接觸到的表面位置。
[0027]以上實施例僅為進一步說明本發(fā)明的技術思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種靠椅式智能電動輔助馬桶座，包括主體和馬桶座(3)，所述主體主要由支架(6)、安裝在支架(6)后部的靠背(4)、安裝在支架(6)兩側的扶手(5)及安裝在支架(6)底部的固定裝置(12)組成，其特征在于:扶手(5)上安裝有控制馬桶座(3)向前上方翻轉的第一電動開關(I)和控制馬桶座(3)向后下方翻轉的第二電動開關(2)，馬桶座(3)頂面安裝有多個壓力傳感器(15、16、17)，馬桶座(3)底面的左、右前端分別通過鉸鏈與兩前伸縮桿(7)的一端連接，兩前伸縮桿(7)的另一端固定連接在支架(6)底部，馬桶座(3)底面的左、右后端分別通過鉸鏈與兩后伸縮桿(8)的一端連接，兩后伸縮桿(8)的另一端通過鉸鏈連接支架(6)底部，兩前伸縮桿(7)和兩后伸縮桿(8)上分別安裝有與伸縮桿內(nèi)部具有的絲杠相連的伺服電機(13、14),第一電動開關(I)、第二電動開關(2)、壓力傳感器(15、16、17)和伺服電機分別與一數(shù)字微機電連接。
2.如權利要求1所述的靠椅式智能電動輔助馬桶座，其特征在于所述兩后伸縮桿(8)中的任意一個安裝有位移傳感器，位移傳感器與所述數(shù)字微機電連接。
3.如權利要求1所述的靠椅式智能電動輔助馬桶座，其特征在于所述主體由支架(6)、靠背(4 )、兩側的扶手(5 )及固定裝置(12 ) —體化制造成型。
4.如權利要求1所述的靠椅式智能電動輔助馬桶座，其特征在于所述后伸縮桿(8)的長度比前伸縮桿(7)長。
5.如權利要求1所述的靠椅式智能電動輔助馬桶座，其特征在于所述壓力傳感器有三個，分別安裝在馬桶座(3)頂面的前端、左端和右端。
6.如權利要求1所述靠椅式智能電動輔助馬桶座的控制方法，其特征在于包括如下步驟: (1)數(shù)字微機判斷所有壓力傳感器是否都受到壓力，若沒有，則控制所有伺服電機(13、14)不轉，否則轉步驟(2)； (2)數(shù)字微機繼續(xù)判斷電動開關(1、2)的開關狀態(tài)； (3)若第一電動開關(I)和第二電動開關(2)都按下或都未按下，控制所有伺服電機(13,14)不轉； (4)若第一電動開關(I)按下，第二電動開關(2)未按下，控制兩前伸縮桿(7)上的伺服電機(13)不轉而兩后伸縮桿(8)上的伺服電機(14)正轉，后伸縮桿(8)下降，延時第一時間段后再控制所有伺服電機(13、14)同步正轉，兩前伸縮桿(7)和兩后伸縮桿(8)下降，延時第二時間段后，停止所有伺服電機(13、14)的轉動； (5)若第一電動開關(I)未按下，第二電動開關(2)按下，控制所有伺服電機(13、14)同步反轉，兩前伸縮桿(7)和兩后伸縮桿(8)上升，延時第二時間段后再控制兩前伸縮桿(7)上的伺服電機(13)不轉而兩后伸縮桿(8)上的伺服電機(14)反轉，后伸縮桿(8)上升，延時第一時間段后停止伺服電機14的轉動。
7.如權利要求2所述靠椅式智能電動輔助馬桶座的控制方法，其特征在于包括如下步驟: (1)數(shù)字微機判斷所有壓力傳感器是否都受到壓力，若沒有，則控制所有伺服電機(13、14)不轉，否則轉步驟(2); (2)數(shù)字微機繼續(xù)判斷電動開關(1、2)的開關狀態(tài)； (3)若第一電動開關(I)和第二電動開關(2)都按下或都未按下，控制所有伺服電機(13、14)不轉； (4)若第一電動開關(I)按下，第二電動開關(2)未按下，控制兩前伸縮桿(7)上的伺服電機(13)不轉而兩后伸縮桿(8)上的伺服電機(14)正轉，后伸縮桿(8)下降，通過位移傳感器獲取后伸縮桿(8)的位置信息，控制后伸縮桿(8)下降至第二指定位置；再控制所有伺服電機(13、14)同步正轉，兩前伸縮桿(7)和兩后伸縮桿(8)下降，通過位移傳感器獲取兩后伸縮桿(8)的位置信息，控制后伸縮桿(8)下降至第三指定位置后，停止所有伺服電機(13、14)的轉動； (5)若第一電動開關(I)未按下，第二電動開關(2)按下，控制所有伺服電機(13、14)同步反轉，兩前伸縮桿(7)和兩后伸縮桿(8)上升，通過位移傳感器獲取兩后伸縮桿(8)的位置信息，控制后伸縮桿(8)上升至第二指定位置；再控制兩前伸縮桿(7)上的伺服電機(13)不轉而兩后伸縮桿(8 )上的伺服電機(14)反轉，后伸縮桿(8 )上升，通過位移傳感器獲取兩后伸縮桿(8)的位置信息，控制后伸縮桿(8)上升至第一指定位置后，停止伺服電機(14)的轉動。
8.如權利要求7所述的控制方法，其特征在于所述第一指定位置為設定的后伸縮桿(8)到達的最高位置，所述第二指定位置為設定的前伸縮桿(7)到達的最高位置，所述第三指定位置為設定的前伸縮桿(7)和后伸縮桿(8)到達的最低位置。
【文檔編號】A47K13/10GK104337456SQ201410551178
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年10月16日 優(yōu)先權日:2014年1月7日
【發(fā)明者】管一帆, 孫晶 申請人:管一帆