0 引 言

随着现代绘画艺术的发展，目前开始流行在墙体上进行创作[1]。画家作画，长时间伏案，大都会患上颈肩腰腿痛。所以目前开始流行在墙上作画，避免长时间弯腰低头，避免了颈椎和腰椎病的发生。墙面一般较高，画家需要通过攀爬梯子才能完成整幅绘画。在绘画姿势受到很大程度上限制的同时，也无法保证人身安全[2]。

通过与画家进行探讨交流后，决定研制一种操作方便、稳定可靠、适用性好的智能画家座椅。该画家座椅的主要解决遇到较大篇幅绘画时画家难以升降和移动的问题，在保证安全的前提下可以使画家升降移动自如，提高了创作效率，减轻了工作强度。画家一旦构思完成后，一气呵成完成创作，有利于画作的统一性和完整性。

本文以升降平台为基础，通过大量力学结构计算与实验设计出了画家座椅的机械结构部分。通过对控制系统的研究，以PLC作为控制系统，提高了控制系统的可操作性及安全性[3]。在设计与选材时，既要保证功能的完善，又要考虑其经济适用性。该座椅能够完成载人自动升降，无轨道前后移动和左右移动，把画家从地面举升到空中某位置，使得画家能够方便地进行作画、审视。

1 机械结构和工作原理

画家座椅机械结构主要由升降装置、底盘旋转装置、行走装置、支腿部分、椅座部分组成。如图1所示。

机械部分框架材料选取的是定制铝合金型材，底部选取材料为铝板。铝合金型材因具有质量轻、易造型且价格便宜等优点，如今在工业生产中应用非常广泛。通过前期的结构强度计算，得出使用铝合金型材比较符合要求。在保证结构安全可靠的前提下，一是将整体框架结构的质量降到了最低，减轻了底部平台的承载压力，也为座椅在搬运过程中减轻了不少负担；二是由于铝合金型材价格较低，也缩减了画家座椅的设计成本，提高了画家座椅的经济适用性。

图1 画家座椅机械结构图

图2 旋转装置

图3 行走装置

图4 电动推杆及支腿部分

图5 升降装置

底盘旋转装置中转向电机的输出轴装有主动小齿轮，行走减速电机通过主动小齿轮驱动从动大齿轮旋转[4]，其中大齿轮安装在底部圆盘上，小齿轮安装在长方形底盘上，如图2、图3所示；行走装置中的行走减速电机通过主动齿轮驱动从动齿轮带动驱动轴旋转，驱动轴上安有左右两个轮子实现行走[5]，行走装置安装在长方形圆盘上，如图3所示；支腿部分中的四个电动推杆的同步伸缩控制着底部支腿的升降，电动推杆通过连接件与底部支架相连，通过导向轮导向[6-7]，如图4所示；升降装置中的丝杠通过轴承支撑在轴承支座上，通过联轴器与升降电机相连，从而电机的旋转便带动了丝杠的旋转升降[8]，其中椅座部分通过支架与升降装置连接在一起。本结构采用的是丝杠螺母式升降机构，该机构具有具有结构紧凑、运行平稳、传动准确等优点，同时丝杠易于实现自锁，故其安全可靠[9]，如图5所示。

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颈部由于具有较为复杂的解剖结构，淋巴结肿大具有较大的病理差异性，而且不同病理时期患者颈部浅表淋巴结病变类型之间超声特点具有交叉以及重叠等现象，容易加大鉴别以及诊断难度[5]。此次研究中共检出114例颈部浅表淋巴结病变患者，占77.03%，不同类型颈部淋巴结病变率存在较为显著的差异，淋巴结结核病变率以及淋巴瘤病变率明显低于淋巴结转移癌病变率以及淋巴结反应性增生发生率，但是不同类型颈部浅表淋巴结居超声表现存在较大的差异性，因而应用高频超声检查诊断价值较高[6]。

画家座椅工作过程如下：

由摇杆开关通过PLC控制输出继电器的动作实现电机的正反转以及电动推杆的收缩，通过控制程序实现各个升降和行走动作[11]。为了提高PLC控制系统的可靠性，对关键的部位和关键的故障在硬件和软件上设置了双重保护：为保证升降系统的安全可靠，设定PLC内部定时器T0作为升降延时关断的双重保护。正常时，升降电机由外部继电器KT控制，若KT发生故障或设定时间太短，T0会自动使升降电机延时关断停止旋转，起到双重保护的作用[12]。另外程序设定为开机复位，使座椅在开机后座椅能处在最低的位置，方便画家乘坐。

PLC I/O地址分配见表1，由PLC控制电磁阀的通断实现各个机构的运动。该系统核心是采用PLC为中央处理单元，输入点有16个，输出点有8个。输入点分别有信号采集和模式选择两种方式，检测传送机构的行程开关与PLC相连。

(1)座椅到达作业区域后，画家开始移动创作，在确定行走方向后，由旋转装置确定座椅的行走方向，行走分为前后左右四个方向。旋转装置工作过程详见PLC控制流程图。

系统采用PLC控制，系统框架图如图6所示，需要同时控制电动机的正反转和电动推杆的伸缩。通过光电耦合器和光电开关等传感器反馈给PLC信号来实现各个机构工作的连续和准确性。为了保证旋转装置达到旋转角度，在旋转电机连接的大齿轮处装有挡片，配合光电耦合器反馈给PLC信号，当挡片到位后电机停止运转；为了保证丝杠升降不超出行程，在升降支架部分安装有光电开关传感器反馈给PLC信号[10]，到位停止(与此同时还在丝杠上下极限位置安装有机械式接触开关，预防光电开关传感器失效)；通过电机驱动器控制电机的升降以及调速，通过隔离型直流电机正反转控制模块实现电机的正反转。画家通过十字摇杆开关控制座椅的走向以及升降，十分方便高效。

(4)丝杠螺母式升降装置带动椅座上下运动，由于自锁性良好，椅座可停在丝杠行程范围内任意位置。

2 PLC控制系统设计

2.1 控制系统的总体方案

(3)行走至理想区域，电动推杆收缩使支腿通过导向轮平稳下降着地，支腿将座椅支起保证画家创作时座椅稳定可靠。

图6 PLC系统框架图

2.2 PLC控制系统的设计

在中国传统医学方面,构音障碍被称为“风喑”。其病因为风、火、痰、瘀阻滞心肾之经络,上扰神明,阻闭舌窍,致舌强不语[3]。中医常以针刺治疗为主辅以中药治疗,达到醒脑开窍,灵活舌肌的目的。

据报道，日前，河北汇源建材有限公司委托石家庄市建筑设计院通过专家评审，编制了“钢丝网框架珍珠岩复合保温外墙板施工结构”标准图册。这是河北省珍珠岩复合外墙保温应用技术首个地方性标准设计图集。近年来，随着国家产业政策的调整和人们对节能、环保和房屋绿化的要求，“重量轻，隔热隔音效果好，防火性强”新型复合墙体材料在我国建筑行业得到了大力推广。钢丝网框架珍珠岩复合保温外墙板不仅具有保温和结构一体化建筑材料的优点，而且具有组装建筑构件的特点，因此可以应用到整个建筑行业，具有很强的适用性。

表1 PLC I/O地址分配

输入点输出点输入功能说明输入功能说明输出功能说明X0椅座上升X100°光耦到位Y0座椅后退继电器X1椅座下降X1190°光耦到位Y1支腿下降继电器X2座椅左移X12座椅左方光电开关到位Y2支腿上升继电器X3座椅右移X13座椅右方光电开关到位Y3顺时针旋转继电器X4座椅前进X14座椅前方光电开关到位Y4逆时针旋转继电器X5座椅后退X15座椅后方光电开关到位Y5座椅前进继电器X6座椅上方光电开关到位X16支腿下光耦到位Y6座椅下降继电器X7座椅下方光电开关到位X17支腿上光耦到位Y7座椅上升继电器

(2)行走方向确定后，行走装置驱动座椅行走。

PLC接线图如图7所示。

图7 PLC接线图

2.3 PLC控制流程

根据设备需要实现的顺序动作，绘制了控制流程图，方便后期PLC控制程序的编写，具体控制动作顺序如图8所示。

（4）管理云检查此ONT的SN是否在白名单上，如果在，则根据已经配置好的策略（VLAN分配策略、SSID、ONT WAN等配置策略），生成该ONT的配置，通过OLT的MIB接口下发配置。

图8 PLC控制流程图

通过分析画家座椅需要满足的上移、下移、左移、右移、前进、后退各个行走动作，列出了每个动作需要的行进步骤。上移与下移动作相对简单，程序需通过限位开关控制电机的启停，保证椅座部分的上限位与下限位；画家座椅左移、右移、前进、后退相对复杂，但这四个动作步骤相似：首先需要判断行走装置中轮子的方向位置，而后检测底盘是否需要旋转(例如轮子现在是前进的方向，而给出的命令是左移，这时便需要旋转)，如若需要旋转，首先电动推杆驱动支腿上升将底盘支起离地，而后旋转电机旋转改变轮子的方向位置，当检测到位后，行走装置启动，座椅实现左移动作，最后电动推杆再驱动支腿下降着地，画家开始创作；如若无需旋转，电动推杆驱动支腿上升后，座椅便可以直接左移，而后支腿下降着地。由此便完成了一次左移的行走动作，其他三种动作与此流程基本一致。

3 结束语

本文依托现有升降机构，结合画家座椅需完成功能的参数条件，通过系统的建模以及控制系统的研究，设计了一套完整的机械结构以及升降、旋转、平移系统控制方案。画家座椅解决了画家登梯子进行绘画创作的困局，使画家在墙上作画时能上下左右前后任意移动，其中上升高度可达1.3 m，操作性能良好，并具有平稳连续的升降能力和灵活的平移能力，从而提高了创作效率，减轻了工作强度。实物如图9所示。

图9 画家座椅实物图

参考文献：

[ 1 ] 陈玲玲.现代墙体彩绘的起源与发展浅析[J].艺术与设计理论，2010，4(11)：273-274.

[ 2 ] 马梦雪. 图像时代的绘画发展状态研究[D].大连：大连理工大学，2014.

[ 3 ] 何小宁，姜少伟.智能型施工升降机的开发与设计[J].机电产品开发与创新，2004，11(2)：52-54.

[ 4 ] 朱孝录.齿轮传动设计手册[M].北京: 化学工业出版社，2005.

[ 5 ] 成大先.机械设计手册[M].5版.北京: 化学工业出版社，2007.

[ 6 ] 陈东升.双驱动电动推杆加载同步控制技术[J].控制与监测，2013，42(10)：127-129.

[ 7 ] 齐继阳，任丽娜，宁善平，等.自升式海洋平台多桩腿同步控制的研究[J].自动化与仪表，2014，30(11)：41-45.

[ 8 ] 杜干.升降平台升降机构研究现状分析[J].机械工程与自动化，2013，20(2)：205-207.

[ 9 ] 张武，高启坤，杨晓苞，等.丝杠螺母副升降机构动力学稳定性分析[J].火控雷达技术，2011，32(2)：76-81.

[10] 何杰.基于PLC控制的框架车升降系统的设计与实现[D].上海：上海交通大学，2010.

[11] 黄雀群.基于PLC及触摸屏的液压施工升降机控制系统设计[D].成都：西南交通大学,2009.

[12] 熊幸明.提高PLC控制系统可靠性的探讨[J].机床电器，2003，10(1)：29-31.