[实用新型]一种基于TRIZ理论的辅助进餐装置

说明书

一种基于TRIZ理论的辅助进餐装置，属于护理机器人技术领域。本实用新型包括四自由度机械臂和喂食模块，四自由度机械臂顶部安装有喂食模块。所述四自由度机械臂的转盘在基座顶部实现旋转角度调节，大臂和小臂之间实现俯仰角度调节，小臂末端带动喂食模块实现转动调节，所述喂食模块包括托盘、模块步进电机、连杆机构、喂食勺和餐食盛装结构体，四自由度机械臂带动喂食模块到达患者嘴部前方的喂食位置后，托盘上的模块步进电机通过连杆机构控制喂食勺伸缩，实现喂食动作，目的是为了解决最低自由度配置下的空间运动灵活性、便捷性和精巧性的问题，本实用新型一方面减少了仿人方式送喂部分所需的自由度配置，另一方面使装置具备小型化且灵便的特性。

技术领域

本实用新型涉及一种基于TRIZ理论的辅助进餐装置，属于护理机器人技术领域。

背景技术

助餐机器人作为护理服务装置中的一类，可以帮助患者自主完成进食，一定程度上将护理人员从繁重而重复的体力劳动中解放出来。综合分析国内外已有的助餐机器人类型，大体可分为两类，一类基本构型为仿人式机械手臂且末端搭载勺体，通过各关节旋转运动实现勺体从餐盘到患者嘴部的仿人轨迹式移动过程，以形成近似仿人喂食操作。另一类为升降机构勺体配合活动旋转餐盘，实现选餐进食过程。

第一类助餐机器人通常由机械结构、传感系统、驱动系统和控制系统等组成实现人机交互过程，仿人式分别体现在其结构形态和功能用途上。目前的助餐机器人通过结构仿人化实现喂食，即机械臂运动带动末端勺体转动形成仿人式喂食操作。此类助餐机器人由于自身的结构特性所限，通常助餐机器人自由度数目越多，仿人运动程度越高，灵活性越好，但相应结构更复杂，控制和调试难度较大，同时与患者交互时的安全性难以保证。

第二类助餐机器人通过配置旋转餐盘来降低整机的自由度数目。此类助餐机器人通过臂杆的升降配合餐盘的旋转实现取餐，控制系统一般为位置控制，相对智能化程度偏低，仅适于实现特定环境下的简单进食。

综上分析助餐机器人结构应在满足最低自由度配置下兼具满足空间上的运动灵活性，同时能够保证助餐装置的便捷性和精巧型，达到护理者使用时体验度最佳。针对这一情况设计一种能够自动实现喂食功能的装置尤为重要。

因此，亟需提出一种新型的助餐装置，以解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型研发目的是为了解决最低自由度配置下兼具满足空间上的运动灵活性，同时能够保证助餐装置的便捷性和精巧型的问题，在下文中给出了关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。

本实用新型的技术方案：

一种基于TRIZ理论的辅助进餐装置，包括四自由度机械臂和喂食模块，四自由度机械臂顶部安装有喂食模块。

优选的：所述四自由度机械臂包括基座、转盘、大臂、小臂、基座步进电机、肩部步进电机、肘部步进电机和末端旋转电机，转盘通过基座步进电机与基座建立旋转连接，大臂底部通过肩部步进电机与转盘顶部建立转动连接，小臂底部通过肘部步进电机与大臂顶部建立转动连接，小臂通过末端旋转电机与喂食模块建立转动连接。

本实用新型为了解决无需人工手动喂食，实现喂食机构自动化的问题，提出本实用新型的技术方案为：

优选的：所述喂食模块包括托盘、模块步进电机、连杆机构、喂食勺和餐食盛装结构体，所述托盘与四自由度机械臂顶端固定连接，托盘顶部安装有模块步进电机和餐食盛装结构体，连杆机构一端与模块步进电机输出端建立连接，连杆机构另一端与喂食勺建立连接，餐食盛装结构体为顶部开口的器皿结构，餐食盛装结构体底部设置有一个滑槽通孔，滑槽通孔顶部与餐食盛装结构体内部腔室连通，喂食勺滑动设置在滑槽通孔内。

优选的：所述基座步进电机、肩部步进电机、肘部步进电机和模块步进电机均与控制模块电性连接。