[發(fā)明專利]一種多功能自主喂飯如廁機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610131768.1
• 申請(qǐng)日: 2016-03-09
• 公開（公告）號(hào): CN105563498B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭志東;郭春瑤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J11/00
• 分類號(hào): B25J11/00;B25J5/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供一種多功能自主喂飯如廁機(jī)器人，屬于自動(dòng)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，國(guó)內(nèi)外養(yǎng)老院以及醫(yī)院對(duì)于腿腳不好、生活不能自理的病人和殘疾人如廁，需要配備護(hù)工如廁、喂飯、從床上移動(dòng)到小車上，對(duì)于體重較重的人，一個(gè)人不能完成，對(duì)于體重超過100公斤以上生活不能自理的人群，需要配備體力健壯的男護(hù)工對(duì)生活不能自理的人群如廁，且不能對(duì)異性護(hù)理，否則，帶來(lái)不方便，如廁完成后，需要擦洗屁股，環(huán)境臟、累、差，隨著勞動(dòng)力日益短缺，研發(fā)適合不同工作環(huán)境的自主導(dǎo)航遙控如廁機(jī)器人是大勢(shì)所趨。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是能夠解決現(xiàn)在的養(yǎng)老院、醫(yī)院以及家庭腿腳不好、生活不能自理的病人和殘疾人喂飯、如廁面臨的困難，提供一種自主導(dǎo)航遙控自主喂飯、如廁機(jī)器人，使病人從床上移動(dòng)到小車上，通過主導(dǎo)航遙自主取飯、喂飯、如廁，自動(dòng)沖洗、自動(dòng)上床，自助定點(diǎn)消遣游玩，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互對(duì)話的功能。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種多功能自主喂飯如廁機(jī)器人，包括小車、電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、轉(zhuǎn)角電機(jī)和喂飯平臺(tái)，其特征在于：小車底面的一端設(shè)有行走輪，另一端設(shè)有轉(zhuǎn)向輪，驅(qū)動(dòng)電機(jī)嵌入行走輪內(nèi)， 帶動(dòng)小車轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向輪的輪軸上設(shè)有轉(zhuǎn)角電機(jī)，轉(zhuǎn)角電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)向輪旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)小車的方向改變，在小車的車架上設(shè)有升降油缸，升降油缸一端安裝在車架底座上，另一端與車架伸縮套管上的聯(lián)板聯(lián)接，升降油缸的伸縮帶動(dòng)伸縮套管升降，進(jìn)而帶動(dòng)車架升降，平臺(tái)固定在小車的車架上，平臺(tái)為長(zhǎng)方形，平臺(tái)一個(gè)面上的兩個(gè)長(zhǎng)邊端面和一個(gè)短邊端面上分別設(shè)有鉸接點(diǎn)，同時(shí)設(shè)有兩條平行的導(dǎo)向槽，在導(dǎo)向槽內(nèi)安裝導(dǎo)軌，平臺(tái)的中間設(shè)有凹形的圓形通孔，平臺(tái)的另一個(gè)面上設(shè)有伸縮油缸和傾斜油缸，伸縮油缸一端固定在小車上，另一端固定在平臺(tái)的長(zhǎng)邊端面上，傾斜油缸一端固定在小車上，另一端固定在靠背板上，傾斜油缸伸長(zhǎng)短邊端面繞接點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，形成座椅的靠背板，靠背板的另一端設(shè)有腳踏板，與腳踏板在同一端面設(shè)有跟蹤攝像機(jī)和喂飯機(jī)構(gòu)，跟蹤攝像機(jī)既可以設(shè)定既可以設(shè)定跟蹤人，也可以在行走路線跟蹤目標(biāo)物，還可以將行走的路線設(shè)定在控制系統(tǒng)中，通過GPS搜尋進(jìn)行目標(biāo)定位，喂飯機(jī)構(gòu)由旋轉(zhuǎn)臺(tái)、升降氣缸、轉(zhuǎn)輪、支撐桿、轉(zhuǎn)勺氣缸、轉(zhuǎn)勺和圖像采集處理器組成，旋轉(zhuǎn)臺(tái)上設(shè)有轉(zhuǎn)角電機(jī)和傾斜電機(jī)，升降氣缸的一端與旋轉(zhuǎn)臺(tái)上設(shè)置的轉(zhuǎn)角電機(jī)聯(lián)接，轉(zhuǎn)角電機(jī)通過控制面板設(shè)置旋轉(zhuǎn)角度，通過語(yǔ)音系統(tǒng)發(fā)出指令，傳給總控制系統(tǒng)，然后再將處理后的指令傳給轉(zhuǎn)角電機(jī)，在旋轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)有多個(gè)凹槽，凹槽設(shè)有編號(hào)，將設(shè)有編號(hào)米飯、菜和湯的碗放入對(duì)應(yīng)的設(shè)有編號(hào)的凹槽內(nèi)，旋轉(zhuǎn)臺(tái)上裝有語(yǔ)音接收系統(tǒng)，將接收到的語(yǔ)音信息傳遞給控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)處理，控制系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)指令，對(duì)于的電機(jī)啟動(dòng)，另一端與轉(zhuǎn)輪聯(lián)接，轉(zhuǎn)輪內(nèi)置驅(qū)動(dòng)電機(jī)，轉(zhuǎn)輪在軌道上轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臺(tái)與小車的水平距離，升降氣缸伸縮調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臺(tái)離地面的垂直距離，支撐桿一端與升降氣缸聯(lián)接，另一端通過球頭與轉(zhuǎn)勺聯(lián)接，球頭的轉(zhuǎn)軸上設(shè)有轉(zhuǎn)角電機(jī)，轉(zhuǎn)勺氣缸一端與支撐桿聯(lián)接，另一端與轉(zhuǎn)勺聯(lián)接，喂飯前人發(fā)出指令，小車上的接收系統(tǒng)接收人請(qǐng)求喂飯的指令，小車沿導(dǎo)航指定路線進(jìn)入餐廳的制作間，將設(shè)有編號(hào)米飯、菜和湯的碗放入對(duì)應(yīng)的設(shè)有編號(hào)凹槽內(nèi)，小車離開制作間，進(jìn)入餐廳的喂飯大廳，啟動(dòng)傾斜油缸，傾斜油缸運(yùn)動(dòng)，靠背板與平臺(tái)呈90°設(shè)置，使人直坐在平臺(tái)上，啟動(dòng)升降氣缸，旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的圖像掃描識(shí)別系統(tǒng)工作，當(dāng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)到指定位置高度時(shí)停止，然后啟動(dòng)轉(zhuǎn)輪電機(jī)，轉(zhuǎn)輪在導(dǎo)軌上轉(zhuǎn)動(dòng)，到達(dá)設(shè)定的位置停止轉(zhuǎn)動(dòng)，小車上的控制系統(tǒng)能夠接收和發(fā)送各種語(yǔ)音信號(hào)，當(dāng)控制系統(tǒng)能接收到米飯語(yǔ)音信號(hào)時(shí)，控制系統(tǒng)發(fā)出指令，旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的轉(zhuǎn)角電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，到達(dá)嘴部的位置時(shí)停止，圖像處理系統(tǒng)采集人的嘴部圖像，當(dāng)座椅上人的嘴張開時(shí)，轉(zhuǎn)勺氣缸伸長(zhǎng)，轉(zhuǎn)勺繞球頭轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)勺插入米飯的碗中，從碗中取米飯，轉(zhuǎn)勺氣缸收縮，轉(zhuǎn)勺離開米飯碗繞球頭緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)勺進(jìn)入口中，球頭旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)勺中的米飯倒入口中，需要喂菜和喂稀飯時(shí)，旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的轉(zhuǎn)角電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，菜和稀飯分別到達(dá)嘴部的位置時(shí)停止，重復(fù)喂飯時(shí)的動(dòng)作，語(yǔ)言表達(dá)好的人，通過控制系統(tǒng)接收語(yǔ)音接收，圖像處理系統(tǒng)實(shí)時(shí)掃描處理，傳送數(shù)據(jù)，由控制系統(tǒng)發(fā)出各種語(yǔ)音信號(hào)指令，控制電機(jī)完成各種動(dòng)作，對(duì)于語(yǔ)言表達(dá)不好的人，通過面部圖像掃描，根據(jù)面部表情和嘴的張開做出喂飯、喂菜和喂稀飯相關(guān)的判斷，控制系統(tǒng)發(fā)出指令，控制電機(jī)依次完成各種動(dòng)作，喂飯完成后，小車由GPS導(dǎo)航進(jìn)入餐廳的飯菜回收間，旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的傾斜電機(jī)將碗中的剩飯菜倒入回收器中，完成自主喂飯，平臺(tái)的另一端面在設(shè)有電加熱水箱、熱風(fēng)機(jī)和磁性導(dǎo)管，磁性導(dǎo)管固定在內(nèi)外貫通的圓形通孔上，磁性導(dǎo)管內(nèi)壁上設(shè)有噴頭和熱風(fēng)管，水管一端與噴頭連接，另一端與電加熱水箱上的電磁閥連接，熱風(fēng)管與熱風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口連接，電池安裝在小車底面的車架上，電池為驅(qū)動(dòng)電機(jī)、轉(zhuǎn)角電機(jī)、升降油缸和控制系統(tǒng)提供動(dòng)力，在小車上設(shè)有多個(gè)紅外感應(yīng)定位器，作業(yè)時(shí)，將小車遙控移動(dòng)到床邊，人躺在床墊上，床上設(shè)有導(dǎo)向槽，在導(dǎo)向槽內(nèi)安裝導(dǎo)軌，床墊上設(shè)有圓形通孔、滾輪和紅外定位感應(yīng)器，人的屁股位于圓形通孔內(nèi)，滾輪在導(dǎo)軌上滾動(dòng)，床墊上的圓形通孔與平臺(tái)上設(shè)置的圓形通孔相匹配， 滾輪的中心距與導(dǎo)向槽內(nèi)安裝導(dǎo)軌的中心距一致，滾輪上設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，啟動(dòng)遙控器上的升降油缸按鈕，升降油缸伸縮帶動(dòng)小車上設(shè)置的平臺(tái)上下運(yùn)動(dòng)，通過紅外定位感應(yīng)器，使平臺(tái)導(dǎo)軌的高度與床墊上設(shè)置的滾輪在同一平面上，移動(dòng)小車使平臺(tái)兩條導(dǎo)軌與床墊上設(shè)置的一對(duì)滾輪對(duì)齊，啟動(dòng)滾輪上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)，床墊由床上移動(dòng)到小車的平臺(tái)上，床墊與平臺(tái)對(duì)應(yīng)一致，床墊上的圓形通孔運(yùn)動(dòng)到平臺(tái)上設(shè)置的圓形通孔位置時(shí)，床墊上的紅外感應(yīng)定位器感應(yīng)到平臺(tái)的圓形通孔位置時(shí)，床墊運(yùn)動(dòng)停止，啟動(dòng)升降油缸調(diào)整小車的高度，啟動(dòng)伸縮油缸和傾斜油缸，伸縮油缸伸長(zhǎng)，平臺(tái)與床墊上的兩個(gè)長(zhǎng)邊端面兩端形成兩個(gè)扶手，傾斜油缸伸長(zhǎng)靠背板轉(zhuǎn)動(dòng)，靠背板鉸接在床墊上， 呈0～90°之間的夾角，當(dāng)靠背板與平臺(tái)呈0°設(shè)置時(shí)，人平躺坐在床墊上，靠背板與平臺(tái)呈90°設(shè)置時(shí)，人直立坐在床墊上，如廁時(shí)，小車上設(shè)置的自主導(dǎo)航系統(tǒng)遙控小車進(jìn)入衛(wèi)生間，衛(wèi)生間沒有座便器，小車上的紅外定位感應(yīng)器將小車移動(dòng)到衛(wèi)生間指定的下水道位置，下水道由升降導(dǎo)管和密封蓋組成，隨后，衛(wèi)生間地面上的下水道密封蓋旋轉(zhuǎn)打開，升降導(dǎo)管在動(dòng)力的帶動(dòng)下上升，離開地面與小車上設(shè)置的磁性導(dǎo)管吸附密封聯(lián)接，大小便經(jīng)磁性導(dǎo)管進(jìn)入升降導(dǎo)管，最后進(jìn)入地下污水管道，大小便完成后，電加熱水箱上的電磁閥打開，熱水經(jīng)過噴頭沖洗屁股，沖洗時(shí)間由遙控器設(shè)定，沖洗完成后，熱風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，熱風(fēng)經(jīng)過熱風(fēng)管將沖洗的屁股吹干，然后，升降導(dǎo)管脫離磁性導(dǎo)管下降，回到初始位置，密封蓋關(guān)閉，如廁完成，小車離開衛(wèi)生間，返回房間，自動(dòng)上床。