一种多功能自主喂饭如厕机器人转让专利
申请号 : CN201610131768.1
文献号 : CN105563498B
文献日 : 2017-05-31
发明人 : 郭志东 , 郭春瑶
申请人 : 山东理工大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种多功能自主喂饭如厕机器人,包括小车、电池、驱动电机、转角电机和喂饭平台,其特征在于:小车(1)底面的一端设有行走轮(5),另一端设有转向轮(2),驱动电机嵌入行走轮(5)内,驱动电机转动带动行走轮(5)转动,进而带动小车(1)移动,转向轮(2)的轮轴上设有转角电机,转角电机带动转向轮(2)旋转,实现小车(1)的方向改变,在小车(1)的车架上设有升降油缸(4),升降油缸(4 )一端安装在车架底座上,另一端与车架伸缩套管上的联板联接,升降油缸(4)的伸缩带动伸缩套管升降,进而带动车架升降,平台(24)固定在小车(1)的车架上,平台(24)为长方形,平台(24)一个面上的两个长边端面(26)和一个短边端面(27)上分别设有铰接点,同时设有两条平行的导向槽(25),在导向槽(25)内安装导轨,平台(24)的中间设有凹形的圆形通孔(23),平台(24)的另一个面上设有伸缩油缸(7)和倾斜油缸(8),伸缩油缸(7)一端固定在小车(1)上,另一端固定在平台(24)上的长边端面(26)上,倾斜油缸(8)一端固定在小车(1)上,另一端固定在靠背板(9)上,倾斜油缸(8)伸长短边端面(27)绕铰接点旋转,形成座椅的靠背板(9),靠背板(9)的另一端设有脚踏板(16),与脚踏板(16)在同一端面设有跟踪摄像机(12)和喂饭机构,跟踪摄像机(12)既可以设定跟踪人,也可以在行走路线跟踪目标物,还可以将行走的路线设定在控制系统中,通过GPS搜寻进行目标定位,喂饭机构由旋转台(14)、升降气缸(22)、转轮(21)、支撑杆(20)、转勺气缸(19)、转勺(13)和成像图像采集处理器组成,旋转台(14)上设有转角电机和倾斜电机,升降气缸(22)的一端与旋转台(14)上设置的转角电机联接,通过语音系统发出指令,传给总控制系统,然后再将处理后的指令传给转角电机,在旋转台(14)设有多个凹槽(15),凹槽(15)设有编号,将设有编号米饭、菜和汤的碗放入对应的设有编号凹槽(15)内,旋转台(14)上装有语音接收系统,将接收到的语音信息传递给控制系统,由控制系统分析、判断,控制系统发送数据指令,电机启动,另一端与转轮(21)联接,转轮(21)内置驱动电机,转轮(21)在轨道(17)上转动,调节旋转台(14)与小车(1)的水平距离,升降气缸(22)伸缩调节旋转台(14)离地面的垂直距离,支撑杆(20)一端与升降气缸(22)联接,另一端通过球头(18)与转勺(13)联接,球头(18)的转轴上设有转角电机,转勺气缸(19)一端与支撑杆(20)联接,另一端与转勺(13)联接,喂饭前人发出指令,小车(1)上的接收系统接收人请求喂饭的指令,小车(1)沿导航指定路线进入餐厅的制作间,将设有编号米饭、菜和汤的碗放入对应的设有编号凹槽(15)内,小车(1)离开制作间,进入餐厅的喂饭大厅,启动倾斜油缸(8),倾斜油缸(8)运动,靠背板(9)与平台(24)呈90°设置,使人直坐在平台(24)上,启动升降气缸(22),当旋转台(14)运动到指定位置高度时停止,然后启动转轮(21)电机,转轮(21)在轨道(17)上转动,到达设定的位置停止转动,小车(1)上的控制系统能够接收和发送各种语音信号,当控制系统能接收到米饭语音信号时,控制系统发出指令,旋转台(14)上的转角电机转动,到达嘴部的位置时停止,图像处理系统采集人的嘴部图像,当座椅上人的嘴张开时,转勺气缸(19)伸长,转勺(13)绕球头(18)转动,转勺(13)插入米饭的碗中,从碗中取米饭,转勺气缸(19)收缩,转勺(13)离开米饭碗绕球头(18)缓慢转动,当转勺(13)进入口中,球头(18)旋转,转勺(13)中的米饭倒入口中,需要喂菜和喂稀饭时,旋转台(14)上的转角电机转动,菜和稀饭分别到达嘴部的位置时停止,重复喂饭时的动作,语言表达好的人,通过控制系统接收语音接收,图像处理系统实时扫描处理,传送数据,由控制系统发出各种语音信号指令,控制电机完成各种动作,对于语言表达不好的人,通过面部图像扫描,根据面部表情和嘴的张开做出喂饭、喂菜和喂稀饭相关的判断,控制系统发出指令,控制电机依次完成各种动作,喂饭完成后,小车(1)由GPS导航进入餐厅的饭菜回收间,旋转台(14)上的倾斜电机将碗中的剩饭菜倒入回收器中,完成自主喂饭,平台(24)的另一端面在设有电加热水箱(6)、热风机(11)和磁性导管,磁性导管固定在内外贯通的圆形通孔(23)上,磁性导管内壁上设有喷头(3)和热风管,水管一端与喷头(3)连接,另一端与电加热水箱(6)上的电磁阀连接,热风管与热风机(11)的出风口连接,电池安装在小车(1)底面的车架上,电池为驱动电机、转角电机、升降油缸(4 )和控制系统提供动力,在小车(1)上设有多个红外感应定位器,作业时,将小车(1)遥控移动到床边,人躺在床垫上,床上设有导向槽(25),在导向槽(25)内安装导轨,床垫上设有圆形通孔(23)、滚轮和红外定位感应器,人的屁股位于圆形通孔(23)内,滚轮在导轨上滚动,床垫上的圆形通孔(23)与平台(24)上设置的圆形通孔(23)相匹配, 滚轮的中心距与导向槽内安装导轨的中心距一致,滚轮上设有驱动电机,启动遥控器上的升降油缸(4 )按钮,升降油缸(4 )伸缩带动小车(1)上设置的平台(24)上下运动,通过红外定位感应器,使平台(24)导轨的高度与床垫上设置的滚轮在同一平面上,移动小车(1)使平台(24)两条导轨与床垫上设置的一对滚轮对齐,启动滚轮上的驱动电机,滚轮转动,床垫由床上移动到小车(1)的平台(24)上,床垫与平台(24)对应一致,床垫上的圆形通孔(23)运动到平台(24)上设置的圆形通孔(23)位置时,床垫上的红外感应定位器感应到平台(24)的圆形通孔(23)位置时,床垫运动停止,启动升降油缸(4)调整小车(1)的高度,启动伸缩油缸(7)和倾斜油缸(8),伸缩油缸(7)伸长,平台(24)与床垫上的两个长边端面(26)两端形成两个扶手(10),倾斜油缸(8)伸长靠背板(9)转动,呈0~90°之间的夹角,当靠背板(9)与平台(24)呈0°设置时,人平躺坐在床垫上,靠背板(9)与平台呈90°设置时,人直立坐在床垫上,如厕时,小车(1)上设置的自主导航系统遥控小车(1)进入卫生间,卫生间没有座便器,小车(1)上的红外定位感应器将小车(1)移动到卫生间指定的下水道位置,下水道由升降导管和密封盖组成,随后,卫生间地面上的下水道密封盖旋转180度°打开,升降导管在动力的带动下上升,离开地面与小车(1)上设置的磁性导管吸附密封联接,大小便经磁性导管进入升降导管,最后进入地下污水管道,大小便完成后,通过红外感应电加热水箱(6)上的电磁阀打开,热水经过喷头(3)冲洗屁股,冲洗时间由遥控器设定,冲洗完成后,热风机(11)启动,热风经过热风管将冲洗的屁股吹干,然后,升降导管脱离磁性导管下降,回到初始位置,密封盖关闭,如厕完成,小车(1)离开卫生间,返回房间,自动上床。
说明书 :
一种多功能自主喂饭如厕机器人
技术领域
背景技术
发明内容
附图说明
14、旋转台 15、凹槽 16、脚踏板 17、轨道 18、球头 19、转勺气缸 20、支撑杆 21、转轮 22、升降气缸 23、圆形通孔 24、平台 25、导向槽 26、长边端面 27、短边端面。
15内,小车1离开制作间,进入餐厅的喂饭大厅,启动倾斜油缸8,倾斜油缸8运动,靠背板9与平台24呈90°设置,使人直坐在平台24上,启动升降气缸22,当旋转台14运动到指定位置高度时停止,然后启动转轮21电机,转轮21在轨道17上转动,到达设定的位置停止转动,小车1上的控制系统能够接收和发送各种语音信号,当控制系统能接收到米饭语音信号时,控制系统发出指令,旋转台14上的转角电机转动,到达嘴部的位置时停止,图像处理系统采集人的嘴部图像,当座椅上人的嘴张开时,转勺气缸19伸长,转勺13绕球头18转动,转勺13插入米饭的碗中,从碗中取米饭,转勺气缸19收缩,转勺13离开米饭碗绕球头18缓慢转动,当转勺13进入口中,球头18旋转,转勺13中的米饭倒入口中,需要为喂菜和喂稀饭时,旋转台14上的转角电机转动,菜和稀饭分别到达嘴部的位置时停止,重复喂饭时的动作,语言表达好的人,通过控制系统接收语音接收,图像处理系统实时扫描处理,传送数据,由控制系统发出各种语音信号指令,控制电机完成各种动作,对于语言表达不好的人,通过面部图像扫描,根据面部表情和嘴的张开做出喂饭、喂菜和喂稀饭相关的判断,控制系统发出指令,控制电机依次完成各种动作,喂饭完成后,小车1由GPS导航进入餐厅的饭菜回收间,旋转台14上的倾斜电机将碗中的剩饭菜倒入回收器中,完成自主喂饭,平台24的另一端面在设有电加热水箱6、热风机11和磁性导管,磁性导管固定在内外贯通的圆形通孔23上,磁性导管内壁上设有喷头3和热风管,水管一端与喷头3连接,另一端与电加热水箱6上的电磁阀连接,热风管与热风机11的出风口连接,电池安装在小车1底面的车架上,电池为驱动电机、转角电机、升降油缸4和控制系统提供动力,在小车1上设有多个红外感应定位器,作业时,将小车1遥控移动到床边,人躺在床垫上,床上设有导向槽25,在导向槽25内安装导轨,床垫上设有圆形通孔23、滚轮和红外定位感应器,人的屁股位于圆形通孔23内,滚轮在导轨上滚动,床垫上的圆形通孔23与平台24上设置的圆形通孔23相匹配, 滚轮的中心距与导向槽内安装导轨的中心距一致,滚轮上设有驱动电机,启动遥控器上的升降油缸4按钮,升降油缸4伸缩带动小车1上设置的平台24上下运动,通过红外定位感应器,使平台24导轨的高度与床垫上设置的滚轮在同一平面上,移动小车1使平台24两条导轨与床垫上设置的一对滚轮对齐,启动滚轮上的驱动电机,滚轮转动,床垫由床上移动到小车1的平台24上,床垫与平台24对应一致,床垫上的圆形通孔23运动到平台24上设置的圆形通孔23位置时,床垫上的红外感应定位器感应到平台24的圆形通孔23位置时,床垫运动停止,启动升降油缸4调整小车1的高度,启动伸缩油缸7和倾斜油缸8,伸缩油缸7伸长,平台24与床垫上的两个长边端面26两端形成两个扶手10,倾斜油缸8伸长靠背板9转动,靠背板9铰接在床垫上,靠背板9与平台呈
90°设置时,人直立坐在床垫上,如厕时,小车1上设置的自主导航系统遥控小车1进入卫生间,卫生间没有座便器,小车1上的红外定位感应器将小车1移动到卫生间指定的下水道位置,下水道由升降导管和密封盖组成,随后,卫生间地面上的下水道密封盖旋转打开,升降导管在动力的带动下上升,离开地面与小车1上设置的磁性导管吸附密封联接,大小便经磁性导管进入升降导管,最后进入地下污水管道,大小便完成后,电加热水箱6上的电磁阀打开,热水经过喷头3冲洗屁股,冲洗时间由遥控器设定,冲洗完成后,热风机11启动,热风经过热风管将冲洗的屁股吹干,然后,升降导管脱离磁性导管下降,回到初始位置,密封盖关闭,如厕完成,小车1离开卫生间,返回房间,自动上床。