CN106773645A - 一种自稳定饭勺 - Google Patents

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薛舒严
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谢一嘉
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Abstract

本发明公开了一种自稳定饭勺，包括勺子本体、电机、驱动装置、控制装置和无线数据传输模块，所述勺子本体包括勺子部分与勺子柄部分；所述勺子部分设置有角度检测装置，用于测量勺子部分转动角度，并将角度信息发送给控制装置；所述控制装置通过驱动装置连接电机，所述电机转轴与勺子部分连接，带动勺子部分绕电机转轴转动；所述无线数据传输模块用于将角度信息和当前时间发送给监控平台。本发明利用传感器感知勺子的角度变化来控制电机转动，从而使勺子部分处于相对稳定状态，用于辅助老年人以及帕金森患者，减少用餐时因手部抖动导致的饮食困难，从而使得上述人员能够独自进食，减轻陪护人员负担，推进医疗护理智能化。

Description

一种自稳定饭勺
技术领域
本发明属于机器人领域，具体涉及一种自稳定饭勺。
背景技术
近年来随着世界人口老龄化趋势的愈发显著，越来越多的老年人需要被照顾，与此同时由于计划生育政策的影响，独生子女在给予老年人悉心照顾方面不可能做到面面俱到，目前大多数会选择请专人陪护的传统方式来照顾不方便的老人，但目前陪护市场鱼龙混杂，有时反而会产生反面效果，同时雇佣成本也会成为年轻人的负担。
医疗养老陪护行业在面对帕金森患者时总是需要花费大量的时间精力进行照顾，尤其是患者在独自用餐时，由于对于手部的控制不足，经常会导致食物外洒，使得陪护人员需要花很大的力气进行处理，目前主要的解决方案是通过给患者套上用餐的围巾的传统方式解决，效率比较低下，且需花费较大的人力物力。
与此同时，由于大部分的患者不能长时间处于医院的监护下，治疗方案的成效只能通过陪护人员的语言描述，不够精确详尽，不能给后续治疗带来帮助。
发明内容
本发明的目的在于提供一种助老助残用的自稳定饭勺，以减轻陪护人员压力，提高使用者进食质量，同时更好的记录数据以协助医生进行治疗。
实现本发明目的的技术方案为：一种自稳定饭勺，包括勺子本体、电机、驱动装置、控制装置和无线数据传输模块，所述勺子本体包括勺子部分与勺子柄部分；
所述勺子部分设置有角度检测装置，用于测量勺子部分转动角度，并将角度信息发送给控制装置；所述控制装置根据接收到的角度信息确定补偿量，通过驱动装置连接电机，所述电机转轴与勺子部分连接，带动勺子部分绕电机转轴转动；所述无线数据传输模块用于将角度信息和当前时间发送给监控平台。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
(1)本发明能够记录病患的行为数据，加以储存并传输到分析应用中，有助于个人医疗方案的逐步推进；(2)本发明在现有产品利用角加速度进行角度换算的情况下，利用角速度进行角速度的计算，从一定程度上避免了因为采用角加速度而使产品精度受到地理位置影响的情况，增加了产品的稳定性；(3)本发明采用增量式PID算法，较普通PID控制算法能更快更稳的控制电机；(4)本发明简单易用，使用方法能够轻易让老年人掌握；(5)本发明采用可充电的结构，且成本低，节能环保，满足各方面人群的需求，易于普及。
附图说明
图1为本发明自稳定饭勺的结构示意图。
图2为本发明的使用过程示意图。
具体实施方式
结合图1，本发明的一种自稳定饭勺，包括勺子本体、电机3、驱动装置4、控制装置5和无线数据传输模块7，所述勺子本体包括勺子部分1与勺子柄部分8；
所述勺子部分1设置有角度检测装置2，用于测量勺子部分1转动角度，并将角度信息发送给控制装置5；所述控制装置5根据接收到的角度信息确定补偿量，通过驱动装置4连接电机3，所述电机3转轴与勺子部分1连接，带动勺子部分1绕电机转轴转动；所述无线数据传输模块7用于将角度信息和当前时间发送给监控平台。
进一步的，所述电机3连接有减速器。
进一步的，所述勺子柄部分8由绝缘材料构成，减轻本发明重量，便于老年人以及患者使用，同时绝缘材料能避免漏电等因素所导致的意外事故。
进一步的，所述无线传输装置7设置有Flash，用于储存角度信息和当前时间，为使用者的治疗方案提供具体准确的参考。
进一步的，所述角度传感器2采用型号为MPU6050的陀螺仪采集角速度计算勺子部分1的角度。
进一步的，所述控制装置5采用增量式PID算法控制PWM波的输出电压，从而控制电机3运转，减小因抖动给饮食带来的影响。
进一步的，所述自稳定饭勺还包括电源模块6，用于为装置整体供电。
进一步的，所述勺子柄部分8与电机3固定连接。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例
如图1所示，一种自稳定饭勺系统，包括勺子本体、电机3、驱动装置4、控制装置5和无线数据传输模块7；所述勺子本体包括勺子部分1与勺子柄部分8；
所述勺子部分1设置有角度检测装置2，用于测量勺子部分1转动角度；角度检测装置使用MPU6050进行角度的换算，固定在勺子部分后端，尽量减小温度等环境变化对传感器产生的影响，角度检测装置与控制装置连接，将角度信息转化为数字量并传输给控制装置。
所述控制装置5通过驱动装置4连接电机3，带动勺子部分1转动，控制装置5根据角度检测装置2的反馈信息和控制算法，产生相应电机控制输出，实现对电机的速度控制，使电机根据指令旋转，从而驱动勺子部分1转动。
所述勺子本体上设有无线数据传输模块，所述无线传输模块使用蓝牙模块，并与控制装置相连，用于饭勺和远端监控平台之间的数据交换，为相关机构提供使用者身体状况的数据，为后续治疗方案以及病情的观察提供依据。
所述控制装置使用AVR的Atmega8单片机作为核心，成本较低且功能完善，性价比高，在完成基本功能的同时还能够完成角度检测装置所需的IIC通讯以及无线通讯模块所需的串口通讯。
本发明设有电源模块，所述电源模块采用两块可充电的电压为3V的纽扣电池，节能环保，使用方便；
所述勺子本体应由绝缘材料制成，在减轻勺子重量的同时避免漏电带来的不良影响。
本发明利用单片机的定时计数器T/C1来产生用户设定速度值相对应的PWM脉冲波信号；定时计数器用来对输入的脉冲信号进行计数，然后计算出当前实时的电机转速值。利用PID调节器对转速值进行闭环控制。由于单片机是对转速进行采样控制，处理的是数字信号，故本控制系统采用的是数字PID控制算法。数字PID是由于单片机控制技术的发展而出现的，用单片机程序来实现PID控制，即用软件PID算法单片机产生的PWM技术来实现精确的速度控制。数字PID表达式为：
式中：k是采样的序列号，k＝0，1，2，3…；u(k)是第k次采样的单片机输出值；E(k)是第k次采样的输入差值；E(k-l)是第k-l次采样的输入差值；T是采样周期；Ki是积分常数；Kd是微分常数，Kp为比例系数。
根据上面的数字PID的算法，采用单片机来实现速度的闭环控制。在程序的编写中定义一些算法中的关键变量，包括给定的转速值、实际的转速值、上次的偏差值、目前的偏差值，累加的偏差值、比例系数、积分系数和微分系数。按照式(1)编写程序使单片机产生PWM波，通过占空比的不同来改变电压值，从而实现对转速PID的闭环控制。
本发明所述的自稳定饭勺工作原理如图2所示，当开启开关后，机器开始运行，首先蓝牙模块会检测是否有可以配对的蓝牙装置，配对成功后可将所储存的数据传输给远程平台，随后删除芯片内存储的相关数据，若没有检测到已配对的蓝牙装置，则进入使用阶段。
在使用阶段中，角度传感器会以50Hz的频率检测勺子部分运动的角速度角加速度，并将相关数据反馈回控制装置，控制装置利用控制算法计算出此时勺子部分的角度，并依此输出PWM控制信号驱动电机运转，对勺子部分的角度进行微调，从而使得勺子部分能够处于一个相对稳定的状态之中，减少因为手部的抖动而导致的食物尤其是汤汁外洒，同时计算采集到数据的平均值与方差，将其存入存储装置，作为使用者情况的参考。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自稳定饭勺，其特征在于，包括勺子本体、电机(3)、驱动装置(4)、控制装置(5)和无线数据传输模块(7)，所述勺子本体包括勺子部分(1)与勺子柄部分(8)；
所述勺子部分(1)设置有角度检测装置(2)，用于测量勺子部分(1)转动角度，并将角度信息发送给控制装置(5)；所述控制装置(5)根据接收到的角度信息确定补偿量，通过驱动装置(4)连接电机(3)，电机(3)转轴与勺子部分(1)连接，带动勺子部分(1)绕电机转轴转动；所述无线数据传输模块(7)用于将角度信息和当前时间发送给监控平台。
2.根据权利要求1所述的自稳定饭勺，其特征在于：所述电机(3)连接有减速器。
3.根据权利要求1所述的自稳定饭勺，其特征在于：所述勺子柄部分(8)由绝缘材料构成。
4.根据权利要求1所述的自稳定饭勺，其特征在于：所述无线传输装置(7)设置有Flash，用于储存角度信息和当前时间。
5.根据权利要求1所述的自稳定饭勺，其特征在于：所述角度传感器(2)采用型号为MPU6050的陀螺仪采集角速度计算勺子部分(1)的角度。
6.根据权利要求1所述的自稳定饭勺，其特征在于：所述控制模块(5)采用增量式PID算法控制PWM波的输出电压，从而控制电机(3)运转。
7.根据权利要求1所述的自稳定饭勺，其特征在于：自稳定饭勺还包括电源模块(6)，用于为装置整体供电。
8.根据权利要求1所述的自稳定饭勺，其特征在于：所述勺子柄部分(8)与电机(3)固定连接。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109984543A (zh) * 2019-04-09 2019-07-09 陈后森 一种养生健康勺子
CN110584428A (zh) * 2019-09-25 2019-12-20 北京科技大学 一种电子防抖餐具
CN111466766A (zh) * 2020-04-24 2020-07-31 合肥工业大学 一种防抖筷
KR20210017440A (ko) * 2019-08-08 2021-02-17 인제대학교 산학협력단 스마트 조리 센서 시스템

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203424721U (zh) * 2013-07-11 2014-02-12 吕龙飞 护理病人防抖汤勺
CN203646979U (zh) * 2013-11-21 2014-06-18 濮汝钦 一种防抖勺
WO2015003133A1 (en) * 2013-07-03 2015-01-08 Anupam Pathak Stabilizing unintentional muscle movements
CN204218557U (zh) * 2014-11-27 2015-03-25 季云 电子防抖勺
CN104490211A (zh) * 2015-01-17 2015-04-08 范永禧 一种防抖勺子
CN104665472A (zh) * 2015-02-10 2015-06-03 柳州市金旭节能科技有限公司 一种多功能汤勺
CN104720492A (zh) * 2013-12-20 2015-06-24 西安博智教学研究院 一种三防汤勺
WO2015164128A1 (en) * 2014-04-21 2015-10-29 Google Inc. Adapter to attach implements to an actively controlled human tremor cancellation platform
CN205068178U (zh) * 2015-10-30 2016-03-02 洛阳卡瑞起重设备有限公司 一种仪器保持水平用的自动调节系统
CN105380480A (zh) * 2015-10-31 2016-03-09 重庆恒悦户外旅行用品有限公司 一种防抖的勺子
CN105686571A (zh) * 2014-11-27 2016-06-22 铂元智能科技(北京)有限公司 电子防抖勺
CN205513883U (zh) * 2016-02-17 2016-08-31 陕西理工学院 一种电子防抖勺
CN106108564A (zh) * 2016-06-12 2016-11-16 北京动力京工科技有限公司 一种帕金森病人手持稳定器及其消抖实现方法

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015003133A1 (en) * 2013-07-03 2015-01-08 Anupam Pathak Stabilizing unintentional muscle movements
CN203424721U (zh) * 2013-07-11 2014-02-12 吕龙飞 护理病人防抖汤勺
CN203646979U (zh) * 2013-11-21 2014-06-18 濮汝钦 一种防抖勺
CN104720492A (zh) * 2013-12-20 2015-06-24 西安博智教学研究院 一种三防汤勺
WO2015164128A1 (en) * 2014-04-21 2015-10-29 Google Inc. Adapter to attach implements to an actively controlled human tremor cancellation platform
CN204218557U (zh) * 2014-11-27 2015-03-25 季云 电子防抖勺
CN105686571A (zh) * 2014-11-27 2016-06-22 铂元智能科技(北京)有限公司 电子防抖勺
CN104490211A (zh) * 2015-01-17 2015-04-08 范永禧 一种防抖勺子
CN104665472A (zh) * 2015-02-10 2015-06-03 柳州市金旭节能科技有限公司 一种多功能汤勺
CN205068178U (zh) * 2015-10-30 2016-03-02 洛阳卡瑞起重设备有限公司 一种仪器保持水平用的自动调节系统
CN105380480A (zh) * 2015-10-31 2016-03-09 重庆恒悦户外旅行用品有限公司 一种防抖的勺子
CN205513883U (zh) * 2016-02-17 2016-08-31 陕西理工学院 一种电子防抖勺
CN106108564A (zh) * 2016-06-12 2016-11-16 北京动力京工科技有限公司 一种帕金森病人手持稳定器及其消抖实现方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109984543A (zh) * 2019-04-09 2019-07-09 陈后森 一种养生健康勺子
KR20210017440A (ko) * 2019-08-08 2021-02-17 인제대학교 산학협력단 스마트 조리 센서 시스템
KR102305343B1 (ko) 2019-08-08 2021-09-24 인제대학교 산학협력단 스마트 조리 센서 시스템
CN110584428A (zh) * 2019-09-25 2019-12-20 北京科技大学 一种电子防抖餐具
CN111466766A (zh) * 2020-04-24 2020-07-31 合肥工业大学 一种防抖筷

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