一种勺筷一体化的助餐机器人末端执行器及机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种勺筷一体化的助餐机器人末端执行器，包括壳体、选择单元和工作单元，选择单元和工作单元安装在壳体内，选择单元与工作单元相连；选择单元包括杠杆机构、第一驱动机构和第二驱动机构，杠杆机构的中间区域与壳体的内壁转动连接，第一驱动机构和第二驱动机构分别与杠杆机构的两端相连；选择单元包括筷子工作机构和勺子工作机构；第一驱动机构和第二驱动机构相互配合，在第一驱动机构和第二驱动机构的作用下杠杆机构发生转动并带动筷子工作机构的筷子或勺子工作机构的勺子伸出或缩回壳体。与现有技术相比，本发明专利技术同时集成了勺子与筷子，能适用于多样的食物类型，且筷子工作时实现了机构的柔性驱动，有效保证了人机交互的本质安全性。交互的本质安全性。交互的本质安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种勺筷一体化的助餐机器人末端执行器及机器人


[0001]本专利技术涉及机器人领域，尤其是涉及一种勺筷一体化的助餐机器人末端执行器及机器人，本专利技术对应的项目得到国家重点研发计划2022YFC3601400资助。

技术介绍

[0002]目前，对于无法自主进食的人群，最常见的做法是由其家属或护理人员进行人工喂食，但人工喂食效率不佳，而且我国护理人员不足，人工喂食需要消耗较多的人力。
[0003]为了解决上述问题，研究人员提出了助餐机器人代替人工进行喂食的方案，助餐机器人有很大的市场需求，助餐机器人能增强使用者的自我照顾能力，减少其心理压力，减轻家人和护理人员负担。现有技术中，中国专利CN202110015351.X公开了一种便携式助餐机器人，该机器人采用了勺状的机械臂执行机构，通过电机驱动控制机械臂整体将执行器末端送到人嘴前，能取食流性、半流性食物。但是，现有技术中往往是采用勺状的机械臂末端执行器，无法取食一些片状食物以及如饺子一类的软性的固体食物，适用场景有限。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种勺筷一体化的助餐机器人末端执行器及机器人。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]根据本专利技术的第一方面，提供一种勺筷一体化的助餐机器人末端执行器，包括壳体、选择单元和工作单元，所述选择单元和工作单元安装在壳体内，所述选择单元与工作单元相连；
[0007]所述壳体上设有用于与机器人本体连接的安装接口；
[0008]所述选择单元包括杠杆机构、第一驱动机构和第二驱动机构，所述杠杆机构的中间区域与壳体的内壁转动连接，所述第一驱动机构和第二驱动机构分别与所述杠杆机构的第一端和第二端相连；
[0009]所述选择单元包括筷子工作机构和勺子工作机构，所述筷子工作机构和勺子工作机构分别与杠杆机构的两端相连，所述筷子工作机构包括2根筷子，所述勺子工作机构包括勺子；
[0010]所述第一驱动机构和第二驱动机构相互配合，在所述第一驱动机构和第二驱动机构的作用下杠杆机构发生转动并带动筷子工作机构的筷子或勺子工作机构的勺子伸出或缩回壳体。
[0011]进一步地，所述杠杆机构包括杠杆和转轴，所述杠杆通过转轴可转动连接于壳体内壁。
[0012]进一步地，所述第一驱动机构包括驱动器、输出底座、驱动绳、传动轴和固定盖，所述驱动器安装在壳体的内壁，所述驱动器的输出端连接输出底座，所述传动轴的两端分别连接输出底座和固定盖，所述驱动绳的一端固定在传动轴上，所述驱动绳的另一端连接杠
杆机构的第一端，在所述驱动器的作用下输出底座带动传动轴转动并使得缠绕在传动轴上的驱动绳回收或释放。
[0013]进一步地，所述第二驱动机构与第一驱动机构安装在杠杆机构的同一侧，所述第二驱动机构包括拉簧和固定销，所述固定销安装在壳体的内壁，所述拉簧的一端与所述固定销可转动连接，所述拉簧的另一端与杠杆机构的第二端可转动连接。
[0014]进一步地，所述驱动器包括电机座、驱动电机和安装法兰，所述驱动电机通过安装法兰与电机座连接，所述驱动电机的电机轴连接输出底座，所述输出底座上设有与所述电机轴相配合的键槽，所述电机座设置在壳体的内壁上。
[0015]进一步地，所述杠杆机构的第一端设有连接销轴，所述驱动绳通过连接销轴与杠杆机构的第一端相连。
[0016]进一步地，所述壳体上还安装有限位块，所述限位块的尺寸和位置与所述杠杆机构适配。
[0017]进一步地，所述筷子工作机构包括第一传动连杆和2套筷子机构，所述筷子机构包括第一滑轨、连接件、摆动杆、第一滑动件和筷子，所述筷子的端部连接第一滑动件，所述摆动杆的一端与第一滑动件可转动的连接，另一端与连接件可转动的连接，所述第一滑动件与第一滑轨滑动相连，所述第一滑轨设置在壳体的内壁上；
[0018]2套所述筷子机构的连接件固定连接，所述第一传动连杆的一端可转动的连接杠杆机构上未连接勺子工作机构的一端，所述第一传动连杆的另一端可转动的连接2套所述筷子机构的连接件；2套所述筷子机构的第一滑轨之间非平行安装。
[0019]进一步地，所述勺子工作机构包括第二传动连杆、第二滑轨、第二滑动件和勺子，所述勺子的端部连接第二滑动件，所述第二滑动件与第二滑轨滑动相连，所述第二滑轨设置在壳体的内壁上，所述第二传动连杆的一端可转动的连接第二滑动件，所述第二传动连杆的另一端可转动的连接杠杆机构上未连接筷子工作机构的一端。
[0020]根据本专利技术的第二方面，提供一种勺筷一体化的助餐机器人，包括上述的末端执行器。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0022](1)在一个末端执行器上同时集成了勺子与筷子两个工作单元，能使助餐机器人对更多种类的食物进行取食工作，扩大了适用场景。
[0023](2)仅用了一个驱动电机进行两个工作单元的控制，结构简单，所需成本更少。
[0024](3)筷子的工作由柔性驱动器进行控制，当筷子戳到人体时，会因弹性而相应收回，较大程度上减少了筷子戳伤人体的风险，更好的保证了人机交互的本质安全性。
附图说明
[0025]图1为本专利技术末端执行器的结构示意图；
[0026]图2为输入连接壳体的结构示意图；
[0027]图3为工作单元和选择单元的连接示意图；
[0028]图4为选择单元的连接示意图；
[0029]图5为第一驱动机构的结构示意图；
[0030]图6为第二驱动机构的结构示意图；
[0031]图7为筷子工作机构的结构示意图；
[0032]图8为勺子工作机构的结构示意图；
[0033]图9为杠杆机构与筷子工作机构的连接示意图；
[0034]图10为杠杆机构与勺子工作机构的连接示意图；
[0035]图11为2个筷子机构的连接件的连接示意图；
[0036]附图标记：
[0037]1、壳体，2、选择单元，3、工作单元，4、限位块；
[0038]1‑
1、安装接口；
[0039]2‑
1、杠杆，2
‑
2、转轴，2
‑
3、轴套，2
‑
4、输出底座，2
‑
5、驱动绳，2
‑
6、传动轴，2
‑
7、固定盖，2
‑
8、电机座，2
‑
9、驱动电机，2
‑
10、安装法兰，2
‑
11、连接销轴，2
‑
12、固定端盖，2
‑
13、拉簧，2
‑
14、固定销，2
‑
15、第一连接轴，2
‑
16、第二连接轴，2
‑
17、第三连接轴；
[0040]3‑
1、第一传动连杆，3
‑
2、第一滑轨，3...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种勺筷一体化的助餐机器人末端执行器，其特征在于，包括壳体、选择单元和工作单元，所述选择单元和工作单元安装在壳体内，所述选择单元与工作单元相连；所述壳体上设有用于与机器人本体连接的安装接口；所述选择单元包括杠杆机构、第一驱动机构和第二驱动机构，所述杠杆机构的中间区域与壳体的内壁转动连接，所述第一驱动机构和第二驱动机构分别与所述杠杆机构的第一端和第二端相连；所述选择单元包括筷子工作机构和勺子工作机构，所述筷子工作机构和勺子工作机构分别与杠杆机构的两端相连，所述筷子工作机构包括2根筷子，所述勺子工作机构包括勺子；所述第一驱动机构和第二驱动机构相互配合，在所述第一驱动机构和第二驱动机构的作用下杠杆机构发生转动并带动筷子工作机构的筷子或勺子工作机构的勺子伸出或缩回壳体。2.根据权利要求1所述的一种勺筷一体化的助餐机器人末端执行器，其特征在于，所述杠杆机构包括杠杆和转轴，所述杠杆通过转轴可转动连接于壳体内壁。3.根据权利要求1所述的一种勺筷一体化的助餐机器人末端执行器，其特征在于，所述第一驱动机构包括驱动器、输出底座、驱动绳、传动轴和固定盖，所述驱动器安装在壳体的内壁，所述驱动器的输出端连接输出底座，所述传动轴的两端分别连接输出底座和固定盖，所述驱动绳的一端固定在传动轴上，所述驱动绳的另一端连接杠杆机构的第一端，在所述驱动器的作用下输出底座带动传动轴转动并使得缠绕在传动轴上的驱动绳回收或释放。4.根据权利要求1或3所述的一种勺筷一体化的助餐机器人末端执行器，其特征在于，所述第二驱动机构与第一驱动机构安装在杠杆机构的同一侧，所述第二驱动机构包括拉簧和固定销，所述固定销安装在壳体的内壁，所述拉簧的一端与所述固定销可转动连接，所述拉簧的另一端与杠杆机构的第二端可转动连接。5.根据权利要求3所述的一种勺筷一体化的助餐机器人末端执行器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡冰山，周洲，喻洪流，毛炳浩，张琳，王述弘，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：