人口老龄化加重已成为中国乃至世界所面临的一个社会性问题,而中老年人的日常护理和疾病防治是繁复且必要的医护工作。根据呼吸系统方面的主要病因和卧床瘫痪的护理需求,设计了一种面向辅助翻身的柔性护理床垫。该床垫以气囊为关键受力件,结合柔性压敏传感器达到在睡眠中监测呼吸状态的同时通过调整节气囊高度进行睡姿调整的功能,并且能够通过身体各部位气囊压力和高度的调节辅助翻身防止卧床产生褥疮等。但是该种用于护理床上的气囊的动力学相关的模型方程尚且不明确,为了有效实现该床垫的睡姿调整功能,需要设计验证其充气高度与气囊内部压力、外部承载压力的关系,才能基于不同气囊的不同承载情况达到对气囊床垫充气高度的准确控制。本论文的主要内容如下:首先,介绍多功能气囊护理床垫的设计参数,整体布局以及控制方式,包括气囊的结构和尺寸,以及单个气囊的实际气路连接方式。其次,由于气囊是柔性护理床垫的关键主动件,为了合理的对气囊进行充气控制,需要探究气囊的相关动力学特性。因此本文的关键内容在于探究气囊在不同外载荷下,气囊内压力与充气高度的关联关系,并由此对气囊的有效控制提出控制依据。运用有限元仿真软件HYPERMESH对气囊进行几何建模,并在HYPERCRASH中定义模型边界条件,提交RADIOSS求解器求解。对气囊薄膜材料进行准静态单轴拉伸试验,处理试验数据并输入到HYPERCRASH针对超弹性体的已有材料模型中,得到建立气囊边界条件时所需要的气囊薄膜材料模型。设计一种气囊参数测量平台,能够测得在一定载荷下的实时充气高度与充气压力的实时变化,为之后的数据分析对比提供依据。在无载荷气囊模型的基础上建立带载荷的气囊模型,用于分析床垫上气囊在受到人体不同部位压力时的情况。将建模仿真的无载荷状态下的气囊充气高度与内部压力,和实际测量实验所得的气囊充气高度与内部压力进行数据对比,验证无载荷气囊模型的正确性。用同样的方法验证带不同载荷时气囊模型的正确性。最后,通过数值拟合的方法,得到气囊在不同载荷下的充气高度与内部压力变化的数学关系,对比分析出人体不同部位对气囊施压时,气囊的充气高度应如何通过气囊内部压力确定,为柔性护理床气囊的准确控制提供了重要依据。