目前，中國已經(jīng)進(jìn)入了老齡化社會(huì)，預(yù)計(jì)從2020年開始，中國將步入老齡化嚴(yán)重階段；2050年中國將步入超高老齡化國家行列，60歲以上人口將占到30％左右。全國約有1400多萬老年人將進(jìn)入老年福利機(jī)構(gòu)養(yǎng)老。特別是對(duì)于臥床不能自立的老年人，無論在養(yǎng)老院或家庭，個(gè)人衛(wèi)生護(hù)理洗浴都是難題。而最重要的日常護(hù)理之一就是洗浴。因此，開發(fā)面向家用與醫(yī)用環(huán)境的個(gè)人衛(wèi)生護(hù)理機(jī)器人，利用智能控制、人機(jī)工程學(xué)等技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)洗浴過程的自動(dòng)化顯得尤為重要。單片機(jī)控制技術(shù)作為自動(dòng)化控制技術(shù)的核心之一，采用單片機(jī)技術(shù)對(duì)服務(wù)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)洗浴過程的單元模塊化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要實(shí)現(xiàn)智能洗浴、洗發(fā)、干身、按摩和康復(fù)等作用于一體化，設(shè)計(jì)控制方便，功能強(qiáng)，性能可靠。

1 控制系統(tǒng)的工作原理

   根據(jù)洗浴控制單元的控制功能和要求，設(shè)計(jì)該洗浴單元控制系統(tǒng)方案原理框圖如圖1所示。

  1)人機(jī)界面 各種控制信號(hào)命令通過觸摸屏輸入，觸摸屏模塊與控制系統(tǒng)主機(jī)單元相連接，通過主機(jī)控制單元輸出各種控制指令，控制單元輸出的命令由輸出模塊輸出控制信號(hào)。

  2)控制系統(tǒng)單元 包括硬件部分和軟件部分，是整個(gè)洗浴控制單元的核心。接收輸入／輸出信息，通過軟件控制各控制單元執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。

  3)輸出模塊 驅(qū)動(dòng)各個(gè)輸出電磁閥的動(dòng)作，以及電動(dòng)機(jī)、水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)。

  4)傳感器模塊 用來檢測水箱、洗發(fā)池、洗浴池的水位，以及水溫的溫度等，并將檢測的信息反饋給其他控制系統(tǒng)單元處理。

  整個(gè)控制系統(tǒng)包括兩大部分：硬件部分和軟件部分。硬件是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，以單片機(jī)為核心，配以一定的接口電路和軟件控制。軟件部分充分支持和配合系統(tǒng)的硬件，從而完成系統(tǒng)的各項(xiàng)控制任務(wù)。

  洗浴功能：洗浴單元控制系統(tǒng)開始工作時(shí)，安裝在水箱中的浸沒式加熱器開始加熱，在加熱過程中，通過DS18B20采集水溫值，通過觸摸屏模塊來調(diào)節(jié)設(shè)置溫度，通過LCD1602顯示出當(dāng)前的水溫和設(shè)定的水溫值。當(dāng)達(dá)到設(shè)定水溫時(shí)則加熱器停止加熱。然后由觸摸屏按健選擇洗發(fā)、淋浴和洗浴等工作模式。

1)洗發(fā)功能控制 先用調(diào)整好溫度的水浸潤頭發(fā)，再用混合有洗發(fā)液的溫水沖洗頭發(fā)，在溫水注入到設(shè)定值后，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉注入溫水和洗發(fā)液的閥門，啟動(dòng)循環(huán)水裝置，在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)用混合液體反復(fù)沖洗頭發(fā)，洗發(fā)過程結(jié)束后，自動(dòng)打開排水閥，排掉污水；同時(shí)打開溫水進(jìn)行沖洗，待頭發(fā)洗干凈后，停止沖洗，打開熱風(fēng)吹干頭發(fā)，結(jié)束洗發(fā)過程，清理消毒。

2)淋浴功能控制 先調(diào)整好水的溫度，設(shè)置洗浴功能后，系統(tǒng)自動(dòng)打開浴池上方的電磁閥，同時(shí)打開其下面的排水閥。由上下方的噴淋閥對(duì)人體進(jìn)行全面的清洗，清洗干凈后，打開具有一定壓力的熱空氣閥門，對(duì)洗浴人體進(jìn)行烘干，烘干結(jié)束后，清理清毒。

3)整個(gè)洗浴功能控制 當(dāng)冼浴人進(jìn)入浴艙后，由監(jiān)護(hù)人員或洗浴者本人蓋好浴缸上蓋板，啟動(dòng)洗浴按鈕，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整水溫，將混合有固定比例沐浴液的合適的溫水注入浴缸內(nèi)，在溫水注入到合適水位后，停止進(jìn)水。系統(tǒng)進(jìn)入定時(shí)泡浴階段，在浴缸內(nèi)設(shè)置有水的污濁度檢測傳感器，系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測水的污濁度，通過污濁度檢測，自動(dòng)設(shè)定洗浴時(shí)間，以適應(yīng)不同程度的人體洗浴需要。在洗浴效果達(dá)到設(shè)定值后，放掉洗浴污水，注入干凈溫水沖洗，沖洗完成后，對(duì)洗浴人進(jìn)行烘干，待人出浴后，對(duì)接觸人體部分清理消毒。

   洗浴和洗發(fā)時(shí)要根據(jù)人體需要，對(duì)洗浴液或洗發(fā)液與水的混合進(jìn)行科學(xué)配比，并合理控制水溫、時(shí)間、壓力等參數(shù)。在整個(gè)控制系統(tǒng)中，設(shè)置有水溫、水位等多項(xiàng)傳感器，對(duì)于洗浴或洗發(fā)全過程要進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，以防止人身和設(shè)備發(fā)生意外。

   由于輸出系統(tǒng)較復(fù)雜，輸出接口較多，只用51單片機(jī)自身的I／O口不夠，而且如果單片機(jī)接的外設(shè)較多，則會(huì)使單片機(jī)的CPU利用率大大的降低，因此，設(shè)計(jì)選用了8255A作為輸出接口擴(kuò)展芯片。

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