[發(fā)明專利]一種盛飯裝置及餐食盛取方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110053375.4
• 申請(qǐng)日: 2021-01-15
• 公開（公告）號(hào): CN112873229B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張立勛;趙昱淇;韋秀巖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J11/00
• 分類號(hào): B25J11/00;B25J19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種盛飯裝置及餐食盛取方法，能解決取餐時(shí)盛取飯量過多或過少的問題。盛飯裝置包括：底盤、取送餐機(jī)械手及手前端的餐勺、餐食盛取輔助機(jī)械手和旋轉(zhuǎn)餐盤；所述的取送餐機(jī)械手用來控制餐勺實(shí)現(xiàn)取餐和送餐；餐食盛取輔助機(jī)械手用來實(shí)現(xiàn)餐勺內(nèi)盛取食物多少的測(cè)量和食物的整理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種盛飯裝置及餐食盛取方法，屬于機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著老齡化社會(huì)的深入，養(yǎng)老照護(hù)需求激增與護(hù)理人員嚴(yán)重短缺的矛盾日益凸顯，研發(fā)面向失能老人的智能生活照護(hù)輔具，已成為解決該矛盾的重要途徑。目前，面向上肢功能障礙者的進(jìn)食輔具需求極為迫切，但國(guó)內(nèi)已有的進(jìn)食輔具存在自動(dòng)進(jìn)食輔具產(chǎn)品不成熟，因此，亟需研發(fā)面向老人進(jìn)食技術(shù)與系統(tǒng)。

助食輔具的研究源于歐美。上世紀(jì)80年代初，荷蘭、法國(guó)分別開發(fā)了機(jī)械手RSI及MANUS服務(wù)機(jī)器人，自此揭開了全球助食輔具研究的序幕。之后，歐、美、日、加、澳等發(fā)達(dá)國(guó)家研發(fā)了一系列助食輔具，代表性的工作有英國(guó)的Handy1、日本的My SPOON、德國(guó)的FRIENDII、美國(guó)的ISAC humanoid robot，Obi等。Obi的機(jī)械臂安裝有湯匙和傳感器，可以盛取湯、飯、水果等，遇到阻礙物自動(dòng)停止喂食，目前已經(jīng)在其官網(wǎng)上銷售，但價(jià)格昂貴。日本西科姆公司研制的喂飯機(jī)器人MY SPOON，可以用下巴操作控制桿，有勺子和叉子兩種取食工具。但是，對(duì)于勺子盛取食物成功率和工作質(zhì)量存在以下問題，取食會(huì)出現(xiàn)空勺或食物較少的現(xiàn)象，以及勺子盛的過滿，在送食或喂食的過程中餐食會(huì)散落的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種盛飯裝置，并采用能解決取餐時(shí)盛取飯量過多或過少的餐食盛取方法，從而提高喂飯效率和成功率，解決餐食掉落灑濺的問題。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：包括底座、設(shè)置在底座中央位置的餐盤旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、設(shè)置在底座兩側(cè)的取送餐機(jī)械手機(jī)構(gòu)和輔助機(jī)械手機(jī)構(gòu)，餐盤旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括可旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)餐盤，旋轉(zhuǎn)餐盤通過電機(jī)控制器旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)餐食的選擇和同種餐食取餐區(qū)域的選擇及在盛取區(qū)定位；取送餐機(jī)械手機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在底座上的固定角度旋轉(zhuǎn)底座、腰關(guān)節(jié)、大臂、肘部、小臂、腕關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、餐勺，大臂與旋轉(zhuǎn)底座通過腰關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)連接，大臂和小臂通過肘部連接，餐勺與小臂通過腕關(guān)節(jié)連接；餐食盛取輔助機(jī)械手機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在底座上的輔助底座、輔助肩關(guān)節(jié)、輔助大臂、輔助肘關(guān)節(jié)、輔助小臂、餐食檢測(cè)約束機(jī)構(gòu)，輔助大臂與輔助底座通過輔助肩關(guān)節(jié)相連，輔助小臂與輔助大臂通過輔助肘關(guān)節(jié)相連，餐食檢測(cè)約束機(jī)構(gòu)與輔助小臂末端相連。

本發(fā)明還包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征：

1.餐食檢測(cè)約束機(jī)構(gòu)包括永久磁鐵、刮板、餐食檢測(cè)基板、微動(dòng)開關(guān)、彈簧、定位環(huán)和定位片，定位環(huán)焊接在餐食整理刮板上；永久磁鐵設(shè)置在定位環(huán)內(nèi)部的餐食整理刮板上；定位片設(shè)置在定位環(huán)上且其側(cè)面設(shè)計(jì)有一個(gè)凸起，定位環(huán)上設(shè)置有一個(gè)與凸起配合的槽口；定位片為鐵磁性材料，與永久磁鐵接觸后，磁鐵的吸引力使其與刮板吸附為一體，餐食檢測(cè)基板上嵌有微動(dòng)開關(guān)；餐食整理刮板前部與食物接觸區(qū)為平板，后部與餐勺接觸區(qū)帶有兩側(cè)的刮削翼；餐食檢測(cè)基板與定位片之間設(shè)置有彈簧，且微動(dòng)開關(guān)位于彈簧中間，餐食檢測(cè)基板的端部與輔助小臂連接。

2.包括盛飯過程、食物整理過程和喂飯過程；

盛飯過程如下：使用者說出想吃餐盤編號(hào)，盛飯裝置接收送餐人機(jī)接口命令，取第i種餐食，餐盤旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將選擇的餐食旋轉(zhuǎn)到取餐區(qū)，取送餐機(jī)械手機(jī)構(gòu)從初始位置移動(dòng)至“等待位”，調(diào)用取食規(guī)劃子程序，根據(jù)當(dāng)前餐盤內(nèi)的餐食狀態(tài)，盛取的次數(shù)n(i)，每次盛取的食量H0-H，通過模糊控制算法確定要盛取的餐食的位置，規(guī)劃取食的路徑和勺子的位姿，取送餐機(jī)械手機(jī)構(gòu)按照規(guī)劃的路徑及位姿從“等待位”開始移動(dòng)，經(jīng)過腰關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，肩關(guān)節(jié)帶動(dòng)大臂運(yùn)動(dòng)，肘部帶動(dòng)小臂運(yùn)動(dòng)，腕關(guān)節(jié)帶動(dòng)餐勺9在取餐區(qū)盛取食物，完成后停在餐盤上的“檢測(cè)位”，餐食盛取輔助機(jī)械手機(jī)構(gòu)從初始位置，經(jīng)過輔助肩關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)輔助大臂，輔助肘關(guān)節(jié)帶動(dòng)輔助小臂運(yùn)動(dòng)，輔助小臂帶動(dòng)餐食檢測(cè)約束機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)到“檢測(cè)位”上方H0 處的指定“約束位”，即餐勺上邊緣與餐食整理刮板之間的距離為H0；