[发明专利]一种盛饭装置及餐食盛取方法

说明书

本发明提供一种盛饭装置及餐食盛取方法，能解决取餐时盛取饭量过多或过少的问题。盛饭装置包括：底盘、取送餐机械手及手前端的餐勺、餐食盛取辅助机械手和旋转餐盘；所述的取送餐机械手用来控制餐勺实现取餐和送餐；餐食盛取辅助机械手用来实现餐勺内盛取食物多少的测量和食物的整理。

技术领域

本发明涉及一种盛饭装置及餐食盛取方法，属于机械自动化技术领域。

背景技术

随着老龄化社会的深入，养老照护需求激增与护理人员严重短缺的矛盾日益凸显，研发面向失能老人的智能生活照护辅具，已成为解决该矛盾的重要途径。目前，面向上肢功能障碍者的进食辅具需求极为迫切，但国内已有的进食辅具存在自动进食辅具产品不成熟，因此，亟需研发面向老人进食技术与系统。

助食辅具的研究源于欧美。上世纪80年代初，荷兰、法国分别开发了机械手RSI及MANUS服务机器人，自此揭开了全球助食辅具研究的序幕。之后，欧、美、日、加、澳等发达国家研发了一系列助食辅具，代表性的工作有英国的Handy1、日本的My SPOON、德国的FRIENDII、美国的ISAC humanoid robot，Obi等。Obi的机械臂安装有汤匙和传感器，可以盛取汤、饭、水果等，遇到阻碍物自动停止喂食，目前已经在其官网上销售，但价格昂贵。日本西科姆公司研制的喂饭机器人MY SPOON，可以用下巴操作控制杆，有勺子和叉子两种取食工具。但是，对于勺子盛取食物成功率和工作质量存在以下问题，取食会出现空勺或食物较少的现象，以及勺子盛的过满，在送食或喂食的过程中餐食会散落的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种盛饭装置，并采用能解决取餐时盛取饭量过多或过少的餐食盛取方法，从而提高喂饭效率和成功率，解决餐食掉落洒溅的问题。

本发明的目的是这样实现的：包括底座、设置在底座中央位置的餐盘旋转机构、设置在底座两侧的取送餐机械手机构和辅助机械手机构，餐盘旋转机构包括可旋转的旋转餐盘，旋转餐盘通过电机控制器旋转实现餐食的选择和同种餐食取餐区域的选择及在盛取区定位；取送餐机械手机构包括设置在底座上的固定角度旋转底座、腰关节、大臂、肘部、小臂、腕关节、肩关节、餐勺，大臂与旋转底座通过腰关节和肩关节连接，大臂和小臂通过肘部连接，餐勺与小臂通过腕关节连接；餐食盛取辅助机械手机构包括设置在底座上的辅助底座、辅助肩关节、辅助大臂、辅助肘关节、辅助小臂、餐食检测约束机构，辅助大臂与辅助底座通过辅助肩关节相连，辅助小臂与辅助大臂通过辅助肘关节相连，餐食检测约束机构与辅助小臂末端相连。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.餐食检测约束机构包括永久磁铁、刮板、餐食检测基板、微动开关、弹簧、定位环和定位片，定位环焊接在餐食整理刮板上；永久磁铁设置在定位环内部的餐食整理刮板上；定位片设置在定位环上且其侧面设计有一个凸起，定位环上设置有一个与凸起配合的槽口；定位片为铁磁性材料，与永久磁铁接触后，磁铁的吸引力使其与刮板吸附为一体，餐食检测基板上嵌有微动开关；餐食整理刮板前部与食物接触区为平板，后部与餐勺接触区带有两侧的刮削翼；餐食检测基板与定位片之间设置有弹簧，且微动开关位于弹簧中间，餐食检测基板的端部与辅助小臂连接。

2.包括盛饭过程、食物整理过程和喂饭过程；

盛饭过程如下：使用者说出想吃餐盘编号，盛饭装置接收送餐人机接口命令，取第i种餐食，餐盘旋转机构将选择的餐食旋转到取餐区，取送餐机械手机构从初始位置移动至“等待位”，调用取食规划子程序，根据当前餐盘内的餐食状态，盛取的次数n(i)，每次盛取的食量H0-H，通过模糊控制算法确定要盛取的餐食的位置，规划取食的路径和勺子的位姿，取送餐机械手机构按照规划的路径及位姿从“等待位”开始移动，经过腰关节旋转运动，肩关节带动大臂运动，肘部带动小臂运动，腕关节带动餐勺9在取餐区盛取食物，完成后停在餐盘上的“检测位”，餐食盛取辅助机械手机构从初始位置，经过辅助肩关节旋转带动辅助大臂，辅助肘关节带动辅助小臂运动，辅助小臂带动餐食检测约束机构运动到“检测位”上方H0 处的指定“约束位”，即餐勺上边缘与餐食整理刮板之间的距离为H0；