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輪椅使用者上下車自動搬運裝置設計開發與醫療機電整合系統控制介面設計

為了解決中華菱利箱型車的問題，作者陳世宏 這樣論述：

隨著人口老化與全民健保的實施，國人對醫療品質之需求逐年增加，因此近年來國內醫療器材市場規模持續穩定成長中。根據估計，目前我國醫療器材市場需求約新台幣200億元，其中大約有九成須仰賴進口，因此如何落實醫療器材本土化已是目前產、官、學界共同之課題。本研究主要目的即針對三項本土化醫療機械系統進行醫療機電整合系統開發設計。本研究所涉及之三項醫療設備分別為「輪椅使用者上下車自動搬運裝置」、「多功能外科手術用機械手臂」及「復健用重力適應腳踏步機」等。 論文之第一部份係自行開發設計一部可裝設於一般箱型車上提供輪椅使用者上下車之自動搬運裝置，研究之開發流程分別包括輪椅上下車自動搬運裝置機

構概念設計、機構細部設計、機構運動模擬分析及實體製作與測試等。本系統設計上係採用單晶片微電腦回饋控制功能，利用脈波頻寬調變（PWM）訊號，使兩組直流電動缸同步致動升降平台，取代傳統油壓致動方式，減少油壓系統複雜的周邊設備，也可避免漏油、增加維修之便利性；且在安全設計上增加了緊急手動安全操控機制，可供斷電時切換為人工操作，使升降平台可安全起降；同時，升降平台離地自動驅動防滑落安全擋板，合乎安全規範也可增加系統之安全性。 論文之第二部份主要係配合本人指導教授所領導之研究團隊已完成之外科手術用機械手臂，進行控制介面設計、整合與測試。此型機械手臂主要應用於腹腔鏡手術中，可藉由機械手

臂夾持操控內視鏡，俾便取代傳統由人工扶持，因而造成畫面晃動等缺點。本研究係以一部水平多關節型（SCARA）機械手臂為機械結構，其控制介面設計工作包括：五軸AC伺服馬達驅動、PLC控制程式設計、緊急停機、手動操控器設計以及RS232串列通訊介面之設計等，最後並進行系統整合與測試。 論文之第三部份同樣係配合本人指導教授所自行開發適合下肢運動功能障礙病患復健用之重力適應腳踏步機，進行控制介面設計、整合與測試。主要工作包括利用兩組伺服馬達推動腳踏板，並利用控制回路達成模擬人類正常步行之踏步頻率、踏步高度與速度等訓練參數，另外本研究也將整合腳踏板上薄膜式壓力感測元件即時擷取病患在踏步

過程雙腳壓力變化，以定量方式提供醫師或護理人員做為評估復健療效之參考，另外也將透過電話網路之遠端數據傳輸功能，建立腳踏步復健治療參數遠端醫療傳輸機制，供日後慢性病患居家護理時使用。