[發明專利]一種多功能自主喂飯如廁機器人

有效

• 申請號: 201610131768.1
• 申請日: 2016-03-09
• 公開（公告）號: CN105563498B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 郭志東;郭春瑤
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種多功能自主喂飯如廁機器人，包括小車、電池、驅動電機、轉角電機和喂飯平臺，其特征在于：小車（1）底面的一端設有行走輪（5），另一端設有轉向輪（2），驅動電機嵌入行走輪（5）內，驅動電機轉動帶動行走輪（5）轉動，進而帶動小車（1）移動，轉向輪（2）的輪軸上設有轉角電機，轉角電機帶動轉向輪（2）旋轉，實現小車（1）的方向改變，在小車（1）的車架上設有升降油缸（4），升降油缸（4 ）一端安裝在車架底座上，另一端與車架伸縮套管上的聯板聯接，升降油缸（4）的伸縮帶動伸縮套管升降，進而帶動車架升降，平臺（24）固定在小車（1）的車架上，平臺（24）為長方形，平臺（24）一個面上的兩個長邊端面（26）和一個短邊端面（27）上分別設有鉸接點，同時設有兩條平行的導向槽（25），在導向槽（25）內安裝導軌，平臺（24）的中間設有凹形的圓形通孔（23），平臺（24）的另一個面上設有伸縮油缸（7）和傾斜油缸（8），伸縮油缸（7）一端固定在小車（1）上，另一端固定在平臺（24）上的長邊端面（26）上，傾斜油缸（8）一端固定在小車（1）上，另一端固定在靠背板（9）上，傾斜油缸（8）伸長短邊端面（27）繞鉸接點旋轉，形成座椅的靠背板（9），靠背板（9）的另一端設有腳踏板（16），與腳踏板（16）在同一端面設有跟蹤攝像機（12）和喂飯機構，跟蹤攝像機（12）既可以設定跟蹤人，也可以在行走路線跟蹤目標物，還可以將行走的路線設定在控制系統中，通過GPS搜尋進行目標定位，喂飯機構由旋轉臺（14）、升降氣缸（22）、轉輪（21）、支撐桿（20）、轉勺氣缸（19）、轉勺（13）和成像圖像采集處理器組成，旋轉臺（14）上設有轉角電機和傾斜電機，升降氣缸（22）的一端與旋轉臺（14）上設置的轉角電機聯接，通過語音系統發出指令，傳給總控制系統，然后再將處理后的指令傳給轉角電機，在旋轉臺（14）設有多個凹槽（15），凹槽（15）設有編號，將設有編號米飯、菜和湯的碗放入對應的設有編號凹槽（15）內，旋轉臺（14）上裝有語音接收系統，將接收到的語音信息傳遞給控制系統，由控制系統分析、判斷，控制系統發送數據指令，電機啟動，另一端與轉輪（21）聯接，轉輪（21）內置驅動電機，轉輪（21）在軌道（17）上轉動，調節旋轉臺（14）與小車（1）的水平距離，升降氣缸（22）伸縮調節旋轉臺（14）離地面的垂直距離，支撐桿（20）一端與升降氣缸（22）聯接，另一端通過球頭（18）與轉勺（13）聯接，球頭（18）的轉軸上設有轉角電機，轉勺氣缸（19）一端與支撐桿（20）聯接，另一端與轉勺（13）聯接，喂飯前人發出指令，小車（1）上的接收系統接收人請求喂飯的指令，小車（1）沿導航指定路線進入餐廳的制作間，將設有編號米飯、菜和湯的碗放入對應的設有編號凹槽（15）內，小車（1）離開制作間，進入餐廳的喂飯大廳，啟動傾斜油缸（8），傾斜油缸（8）運動，靠背板（9）與平臺（24）呈90°設置，使人直坐在平臺（24）上，啟動升降氣缸（22），當旋轉臺（14）運動到指定位置高度時停止，然后啟動轉輪（21）電機，轉輪（21）在軌道（17）上轉動，到達設定的位置停止轉動，小車（1）上的控制系統能夠接收和發送各種語音信號，當控制系統能接收到米飯語音信號時，控制系統發出指令，旋轉臺（14）上的轉角電機轉動，到達嘴部的位置時停止，圖像處理系統采集人的嘴部圖像，當座椅上人的嘴張開時，轉勺氣缸（19）伸長，轉勺（13）繞球頭（18）轉動，轉勺（13）插入米飯的碗中，從碗中取米飯，轉勺氣缸（19）收縮，轉勺（13）離開米飯碗繞球頭（18）緩慢轉動，當轉勺（13）進入口中，球頭（18）旋轉，轉勺（13）中的米飯倒入口中，需要喂菜和喂稀飯時，旋轉臺（14）上的轉角電機轉動，菜和稀飯分別到達嘴部的位置時停止，重復喂飯時的動作，語言表達好的人，通過控制系統接收語音接收，圖像處理系統實時掃描處理，傳送數據，由控制系統發出各種語音信號指令，控制電機完成各種動作，對于語言表達不好的人，通過面部圖像掃描，根據面部表情和嘴的張開做出喂飯、喂菜和喂稀飯相關的判斷，控制系統發出指令，控制電機依次完成各種動作，喂飯完成后，小車（1）由GPS導航進入餐廳的飯菜回收間，旋轉臺（14）上的傾斜電機將碗中的剩飯菜倒入回收器中，完成自主喂飯，平臺（24）的另一端面在設有電加熱水箱（6）、熱風機（11）和磁性導管，磁性導管固定在內外貫通的圓形通孔（23）上，磁性導管內壁上設有噴頭（3）和熱風管，水管一端與噴頭（3）連接，另一端與電加熱水箱（6）上的電磁閥連接，熱風管與熱風機（11）的出風口連接，電池安裝在小車（1）底面的車架上，電池為驅動電機、轉角電機、升降油缸（4 ）和控制系統提供動力，在小車（1）上設有多個紅外感應定位器，作業時，將小車（1）遙控移動到床邊，人躺在床墊上，床上設有導向槽（25），在導向槽（25）內安裝導軌，床墊上設有圓形通孔（23）、滾輪和紅外定位感應器，人的屁股位于圓形通孔（23）內，滾輪在導軌上滾動，床墊上的圓形通孔（23）與平臺（24）上設置的圓形通孔（23）相匹配， 滾輪的中心距與導向槽內安裝導軌的中心距一致，滾輪上設有驅動電機，啟動遙控器上的升降油缸（4 ）按鈕，升降油缸（4 ）伸縮帶動小車（1）上設置的平臺（24）上下運動，通過紅外定位感應器，使平臺（24）導軌的高度與床墊上設置的滾輪在同一平面上，移動小車（1）使平臺（24）兩條導軌與床墊上設置的一對滾輪對齊，啟動滾輪上的驅動電機，滾輪轉動，床墊由床上移動到小車（1）的平臺（24）上，床墊與平臺（24）對應一致，床墊上的圓形通孔（23）運動到平臺（24）上設置的圓形通孔（23）位置時，床墊上的紅外感應定位器感應到平臺（24）的圓形通孔（23）位置時，床墊運動停止，啟動升降油缸（4）調整小車（1）的高度，啟動伸縮油缸（7）和傾斜油缸（8），伸縮油缸（7）伸長，平臺（24）與床墊上的兩個長邊端面（26）兩端形成兩個扶手（10），傾斜油缸（8）伸長靠背板（9）轉動，呈0～90°之間的夾角，當靠背板（9）與平臺（24）呈0°設置時，人平躺坐在床墊上，靠背板（9）與平臺呈90°設置時，人直立坐在床墊上，如廁時，小車（1）上設置的自主導航系統遙控小車（1）進入衛生間，衛生間沒有座便器，小車（1）上的紅外定位感應器將小車（1）移動到衛生間指定的下水道位置，下水道由升降導管和密封蓋組成，隨后，衛生間地面上的下水道密封蓋旋轉180度°打開，升降導管在動力的帶動下上升，離開地面與小車（1）上設置的磁性導管吸附密封聯接，大小便經磁性導管進入升降導管，最后進入地下污水管道，大小便完成后，通過紅外感應電加熱水箱（6）上的電磁閥打開，熱水經過噴頭（3）沖洗屁股，沖洗時間由遙控器設定，沖洗完成后，熱風機（11）啟動，熱風經過熱風管將沖洗的屁股吹干，然后，升降導管脫離磁性導管下降，回到初始位置，密封蓋關閉，如廁完成，小車（1）離開衛生間，返回房間，自動上床。