CN107538498A - 辅助治疗喂饭系统、设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种辅助治疗喂饭系统、设备及方法,包括:辅助喂饭装置、辅助擦拭装置、运算控制装置、图像采集装置、输入装置;辅助喂饭装置、辅助擦拭装置、图像采集装置、输入装置分别与运算控制装置连接;辅助喂饭装置根据输入装置的指令在运算控制装置的控制下,完成机械辅助喂饭的过程;图像采集装置扫描面部图像,运算控制装置根据扫描得到的面部图像与原始图像对比,判断是否需要擦拭;辅助擦拭装置在运算控制装置的控制下完成自动清洁擦拭。本发明的辅助治疗喂饭系统、设备及方法能够自动进行擦拭操作,提供自动辅助进餐的人性化关怀,提高用户体验。
Description
技术领域
本发明涉及一种辅助治疗喂饭系统、设备及方法,特别是辅助患有肢体障碍疾病人群进行自主进餐的辅助治疗喂饭系统、设备及方法。
背景技术
随着全球大部分地区营养过剩问题的突出,中年人、老年人肥胖较大概率出现心血管疾病,而且有年轻化的趋势,且趋势越来越明显。而且社会人口老龄化问题的日益严重、还有一些具有肢体残疾或患有肢体障碍疾病的人群,在饮食方面不能自理,譬如手部或上肢残疾、多发性硬化症、运动神经元病、脑性瘫痪、帕金森病或脑脊损伤等人群,无法自主进餐,需要他人进行喂饭,长期的人工护理给家属和护理人员带来较重的护理负担,长期的护理也给病人自己带来较大的心理压力。
目前市场上,也出现了一些可以进行喂饭的设备,但这些设备往往过于机械,操作不够智能化、人性化,比如,在喂饭的过程中,会出现食物流淌到嘴巴外面,而病人因为自己无法感知,或者即使能够感知但是上肢无法自主进行擦拭,造成不便,也伤害病人的自尊心。给病人的心理造成了极大的负面影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种更加智能化、人性化的辅助喂饭设备,以克服现有技术的不足,同时具有辅助喂饭装置、辅助擦拭装置,不但可以完成自动喂饭过程,还能智能感知用户脸部脏污的程度或者直接根据使用者的反馈信息,自动进行擦拭操作,提供自动辅助进餐的人性化关怀,提高用户体验。
为解决上述问题,本发明提供一种所述辅助治疗喂饭系统包括:辅助喂饭装置、辅助擦拭装置、运算控制装置、图像采集装置、输入装置;所述辅助喂饭装置、辅助擦拭装置、图像采集装置、输入装置分别与运算控制装置连接;
所述辅助喂饭装置根据输入装置的指令在运算控制装置的控制下,完成机械辅助喂饭的过程;
所述图像采集装置扫描面部图像,运算控制装置根据扫描得到的面部图像与原始图像对比,判断是否需要擦拭;
所述辅助擦拭装置在运算控制装置的控制下完成自动清洁擦拭。
作为本发明的进一步改进,所述运算控制装置设有图像采集存储单元、图像对比单元;图像采集存储单元将图像采集装置获取的图像存储,图像对比单元判断实时获得的图像与原始获取的图像进行对比,判断用户面部脏污程度是否超过预先设置的阈值。
作为本发明的进一步改进,所述辅助治疗喂饭系统包括显示输出装置,显示输出装置与运算控制装置连接。
作为本发明的进一步改进,所述辅助擦拭装置的机械臂包括肩、下臂、中臂、过渡臂、腕臂、抓手组件;所述第二下臂的两端分别与第二肩和第二中臂连接;所述第二过渡臂的两端分别与第二中臂和腕臂连接;所述腕臂的另一端与抓手组件连接;所述抓手组件可以自动夹紧及打开。
本发明提供一种辅助治疗喂饭设备包括:辅助喂饭装置、辅助擦拭装置、运算控制装置、图像采集装置、输入装置;所述辅助喂饭装置、辅助擦拭装置、图像采集装置、输入装置分别与运算控制装置连接;所述辅助擦拭装置的机械臂包括肩、下臂、中臂、过渡臂、腕臂、抓手组件;所述第二下臂的两端分别与第二肩和第二中臂连接;所述第二过渡臂的两端分别与第二中臂和腕臂连接;所述腕臂的另一端与抓手组件连接;所述抓手组件可以自动夹紧及打开。
作为本发明的进一步改进,所述辅助治疗喂饭设备包括餐盒,底座;所述辅助喂饭装置、辅助擦拭装置、餐盒安装在底座上;所述辅助治疗喂饭设备上设有硬擦体,抓手组件可以自动夹紧或松开硬擦体。
作为本发明的进一步改进,所述辅助治疗喂饭设备包括硬擦体放置盒,硬擦体放置盒中设置至少一个放置硬擦体的容纳腔。
作为本发明的进一步改进,所述抓手组件包括第一抓手、第二抓手、第一连杆、第二连杆、连接构件、平移构件;所述第一抓手、第二抓手安装在连接构件上,所述第一抓手、第二抓手可相对于连接构件在X方向上相反方向同时平移;所述平移构件在动力源的驱动下可相对连接构件沿Y方向平移;所述第一连杆安装在第一抓手和平移构件之间;所述第二连杆安装在第二抓手和平移构件之间;当平移构件相对连接构件在Y方向上来回移动时,可实现第一抓手和第二抓手之间的相对开合。
本发明提供一种辅助治疗就餐设备的控制方法,其步骤包括:
S1、开启辅助治疗就餐设备;
S2、图像采集装置采集面部图像,图像采集存储单元将采集的面部图像保存并设为原始对比图像P1;
S3、通过输入装置发出指令,辅助喂饭装置启动选取食物;
S4、运算控制装置控制辅助喂饭装置实现自动喂饭,辅助喂饭装置退回重新选取食物;
S5、图像采集装置采集的面部图像传输到运算控制装置中;
S6、图像对比单元将实时采集的图像与存储的原始对比图像P1进行对比,根据预先设置的脏污预设值的阈值进行区分人脸的脏污程度;若超过阈值,则进入S7,中止喂饭过程;若未超过阈值则进入S11,继续喂饭过程;
S7、运算控制装置控制辅助喂饭装置中止喂饭过程,喂饭装置退回;
S8、运算控制装置控制辅助擦拭装置启动擦拭臂选择硬擦体;
S9、擦拭臂擦拭面部脏污位置;
S10、擦拭臂归位,进入步骤S11;
S11、通过输入装置发出指令或上一次输入的指令,辅助喂饭装置启动根据指令开始选取食物;
S12、运算控制装置控制辅助喂饭装置实现自动喂饭。
本发明的有益效果是: 通过本发明的辅助治疗喂饭设备,运算控制装置控制辅助喂饭装置进行自动喂饭操作。具有图像采集装置,可以实时采集用户面部信息,并与系统中存储的初始对比图像进行图像对比分析,判断用户脸部脏污程度,并根据判断结果控制辅助擦拭装置进行相应的反应。辅助擦拭装置的机械臂的端部具有可自动夹紧和松开的结构,可以自动更换硬擦体,保持硬擦体的清洁。
附图说明:
图1为本发明的辅助治疗喂饭设备的总体示意图。
图2为本发明的辅助治疗喂饭设备的系统示意图。
图3为本发明的辅助治疗喂饭设备实现擦拭功能的流程示意图。
图4 为本发明的辅助治疗喂饭设备的辅助喂饭装置的构成示意图。
图5 为本发明的辅助治疗喂饭设备的辅助擦拭装置的构成示意图。
图6 为本发明的辅助治疗喂饭设备的抓手组件另一个角度的构成示意图。
图7 为本发明的辅助治疗喂饭设备使用的硬擦体的剖面图。
图8 为本发明的辅助治疗喂饭设备使用的带可拆卸外壳的硬擦体的剖面图。
图9为本发明的另一实施例的辅助擦拭装置的局部构成图
图10为本发明的另一实施例的辅助擦拭装置的局部构成图的剖面图
图中标记说明:100-输入装置,200-辅助喂饭装置,210-第一肩,220-第一下臂,230-第一中臂,240-第一过渡臂,250-夹紧装置,300-辅助擦拭装置,310-第二肩,320-第二下臂,330-第二中臂,340-第二过渡臂,350-腕臂,360-抓手组件,361-第一抓手,362-第二抓手,363-第一连杆,364-第二连杆,365-连接构件,366-平移构件,370-磁吸组件,371-拾取构件,3711-凹槽,372-电磁元件,400-运算控制装置,410-输入信息接收单元,420-辅助喂饭装置控制单元,430-辅助擦拭装置控制单元、440-图像采集存储单元、450-图像对比单元,460-显示控制单元,500-图像采集装置,510-摄像头,600-显示输出装置,700-硬擦体放置盒,710-硬擦体,711-软布层,712海绵层,713-夹持外壳,800-餐盒,900-底座。
具体实施方式:
下面结合附图对本发明辅助治疗喂饭设备的具体实施方式作详细说明。附带说明,附图中表示的实施方式并不用于限制本发明。
如图1、图2所示:本发明的辅助治疗喂饭设备包括输入装置100、辅助喂饭装置200、辅助擦拭装置300、运算控制装置400、图像采集装置500、显示输出装置600、硬擦体放置盒700,餐盒800,底座900等。
辅助喂饭装置200、辅助擦拭装置300分别为在运算控制装置400控制下可实现自动操作的机械臂。辅助喂饭装置200、辅助擦拭装置300安装在底座900上。将辅助喂饭装置200、辅助擦拭装置300安装在底座900上,有利于整个设备的整体性,并增加设备运行过程中的定位准确性和运行的平稳性。
如图1、图4所示,辅助喂饭装置200包括第一肩210、第一下臂220、第一中臂230、第一过渡臂240、夹紧装置250。辅助喂饭装置200通过第一肩210与底座900连接,第一下臂220的两端分别与第一肩210和第一中臂230连接,第一过渡臂240的两端分别与第一中臂230和夹紧装置250连接。第一下臂220与第一肩210的旋转自由度R2,第一下臂220与第一中臂230连接具有旋转自由度R3,第一肩210与底座900之间具有旋转自由度R1,第一过渡臂240的两端分别与第一中臂230和夹紧装置250连接,并分别具有旋转自由度R4和R5。夹紧装置250可以自动夹紧和松开一定类型的餐具,如勺子、叉子等。
如图1、图5所示,辅助擦拭装置300包括第二肩310、第二下臂320、第二中臂330、第二过渡臂340、腕臂350、抓手组件360。辅助擦拭装置300通过第二肩310与底座900连接,第二下臂320的两端分别与第二肩310和第二中臂330连接,第二过渡臂340的两端分别与第二中臂330和腕臂350连接,腕臂350的另一端与抓手组件360连接。
辅助擦拭装置300通过第二肩310与底座900连接,第二肩310与底座900之间具有旋转自由度∅1,第二下臂320的两端分别与第二肩310和第二中臂330连接,并分别具有旋转自由度∅2和∅3,第二过渡臂340的两端分别与第二中臂330和腕臂350连接,并分别具有旋转自由度∅4和∅5,腕臂350的另一端与抓手组件360连接,且具有自由度∅6。
如图5、图6所示,抓手组件360包括第一抓手361、第二抓手362、第一连杆363、第二连杆364、连接构件365、平移构件366。
第一抓手361、第二抓手362安装在连接构件365上,可相对于连接构件365在X方向上相反方向同时平移,平移构件366在动力源的驱动下可相对连接构件365沿Y方向平移,动力源可以是电机,第一连杆363安装在第一抓手361和平移构件366之间、第二连杆364安装在第二抓手362和平移构件366之间,当平移构件366相对连接构件365在Y方向上来回移动时,可实现第一抓手361和第二抓手362之间的相对开合,从而夹取毛巾其他可实现擦拭功能的物品对用户脸部进行擦拭。在本实施例中,为了实现擦拭的方便性,防止变形对擦拭的影响,擦拭物品设置为硬擦体710。
如图7所示:硬擦体710设置为外部为软布层711,内部为海绵层712的擦拭块。方便抓手组件360进行夹持,同时,与人体接触时又柔软贴合,不会产生擦伤和不适感。
如图8所示:为了防止硬擦体710在被抓手组件360抓取时产生变形,对擦拭产生赢下,硬擦体710还可以设置硬质的夹持外壳713,可以将如图7卡合在夹持外壳713中使用,使用完成后进行更换,夹持外壳713可重复使用。
运算控制装置400设置在底座900内部,并与输入装置100、辅助喂饭装置200、辅助擦拭装置300、图像采集装置500、显示输出装置600之间连接,运算控制装置400包括输入信息接收单元410、辅助喂饭装置控制单元420、辅助擦拭装置控制单元430、图像采集存储单元440、图像对比单元450、显示控制单元460。
用户通过输入装置100输入简单的控制信号。输入装置100可以为多种输入形式,如下巴输入、脚踏输入,声控输入等,也可以根据用户的实际情况进行定制,如对于手指能够活动,但是没有办法平稳握持餐具的用户,可以将输入装置设置为类似手套的多个手指操控的输入盒等,而对于完全无法自主进行信号输入的用户,则由护理人员输入初始的控制指令后,完全由设备本来智能完成就餐过程。输入装置(100)为按键、声控设备、显示器、按钮、鼠标、等各种输入指令的硬件或者显示屏上的操作软按键。
运算控制装置400的输入信息接收单元410接收输入装置100输入的信号,并将其转换为控制其他装置的指令。
运算控制装置400的辅助喂饭装置控制单元420、辅助擦拭装置控制单元430分别向辅助喂饭装置和辅助擦拭装置各自的机械臂发送控制信号和接收感应信号,从而控制机械臂的活动和夹钳的锁紧和松开。
图像采集装置500包括至少一个摄像头510,设置在能够扫描用户脸部的位置。图像采集装置500采集的人脸图像传输到运算控制装置400的图像采集存储单元440中。在进行初始设置时,需采集用户脸部清洁状态信息进行存储和特征提取,作为对比版本图像。而对于设备运行过程中实时采集的人脸图像,需通过图像对比单元450进行过程状态和初始状态的人脸对比,判断用户脸部是否有食物残渣等脏污。
显示输出装置600为显示器,可以为普通显示器,也可以为具有触摸功能的显示器。显示输出装置600接收显示控制单元460的信号,可以将图像采集装置500采集的图像显示出来,让用户随时了解自己的面部信息情况,特别是对于一些感觉机能退化的用户,无法正确感知面部是否有食物残渣,可以通过显示器显示出来的图像清楚看到面部信息。也可以显示辅助喂饭装置200和辅助擦拭装置的运行程序图,让用户直观了解设备下一步的操作程序,实现人和机器间良好的交互体验。
在本实施例中,为了便于机械臂的操作和图像的采集、显示,图像采集装置500和显示输出装置600设置在用户的正对面,而辅助喂饭装置200、辅助擦拭装置300分别设置于设备左右两边。各个部分的设置还可以根据实际情况做其他可能性的设置。
为了辅助擦拭装置300能正确定位夹取及更换硬擦体710,在底座900的特定位置设置硬擦体放置盒700,硬擦体放置盒700中设置多个容纳硬擦体710的容纳腔。在设备运行过程中,辅助擦拭装置300的抓手组件360按顺序夹取干净的硬擦体710,并将脏污的硬擦体710放回原来位置,当所有的硬擦体710用完后,系统会发出提示,提醒进行硬擦体7110的更换。
餐盒800为特制餐盒,以一定的规则放置在底座900的相应位置,方便辅助喂饭装置准确定位食物位置。
如图3所示,本发明的辅助治疗喂饭设备实现擦拭功能的流程示意图。当使用本发明的辅助治疗喂饭设备时,首先进行初始设置,通过图像采集装置500采集用户脸部清洁状态信息进行存储和特征提取,作为对比版本图像,存储在运算控制装置400中。初始设置不需要每次进行设置,设备会自动保存记忆。可以只输入特定用户的脸部图像信息进行保存,对于多个用户公用一个设备的情况,可以输入多个用户的初始对比图像信息,实际使用时,可以人工设置或者设备根据人脸识别技术智能提取特定用户信息。
当开始就餐时,按以下步骤实现就餐过程
S1、开启辅助治疗就餐设备;用户自己或者护理人员协助开启设备。
S2、图像采集装置500采集面部图像,图像采集存储单元440将采集的面部图像保存并设为原始对比图像P1。
S3、通过输入装置100发出指令,开始喂饭程序,辅助喂饭装置200启动,到达指定位置,根据指令开始选取食物。
S4、运算控制装置400控制辅助喂饭装置200实现自动喂饭。辅助喂饭装置退回装饭时,人脸部没有东西遮挡,图像采集装置500开始面部图像采集,进入步骤S5。
S5、图像采集装置500采集的人脸图像传输到运算控制装置(400)中。
S6、图像对比单元450将实时采集的图像与存储的原始对比图像P1进行对比,根据预先设置的脏污预设值的阈值进行区分人脸的脏污程度;同时显示输出装置600将实时人脸图像显示出来,供用户了解自己面部清洁状况;图像对比单元450判断是否超过预先设置的阈值,若超过阈值,则进入S7,中止喂饭过程,辅助喂饭装置退回,若未超过阈值则进入S11,继续喂饭过程;在此过程中,若系统并未判断出脸部脏污,用户自己通过显示输出装置600观察到自己脸部有脏污,或者感觉不舒服想要进行擦拭,可以通过输入装置100输入相应的指令,则系统进入S7终止喂饭过程,同样,若设备判断用户脸部为脏,而用户自己并不想进行擦拭,也可以通过输入装置100提出不进行擦拭的指令,系统计进入S11,继续喂饭过程。
S7、运算控制装置400控制辅助喂饭装置200中止喂饭过程,复制喂饭装置200退回。
S8、运算控制装置400控制辅助擦拭装置300启动擦拭臂选择硬擦体710 。
S9、擦拭臂擦拭面部脏污位置。
S10、擦拭臂归位,进入步骤S11。
S11、通过输入装置100发出指令或上一次输入的指令,辅助喂饭装置200启动根据指令开始选取食物。
S12、运算控制装置400控制辅助喂饭装置200实现自动喂饭。辅助喂饭装置退回时,人脸部没有东西遮挡,图像采集装置500开始面部图像采集,进入步骤S5。
如图9、图10所示:在本发明的另一个实施例中,采用磁吸组件370代替抓手组件360。磁吸组件370包括拾取构件371,拾取构件371中设置电磁元件372。硬擦体需使用图8所示的带夹持外壳713的硬擦体,夹持外壳713设置为可被磁铁吸引的金属外壳,或者塑料的夹持外壳713中嵌入金属器件。拾取构件371的端部具有可容纳夹持外壳713凹槽3711。电磁元件372正常处于断电状态,当需要拾取硬擦体时,先移的动到指定位置,夹持外壳713进入凹槽3711,电磁元件372工作,拾取硬擦体710进行擦拭。
以上只是本发明特定实施例的描述,应当理解成在本领域的技术人员不脱离本发明的真实精神和范围下,通过其他各种简单变化和等同物进行取代修改,达到本发明所述目的,这样的修改都被所附权利要求的范围内。
Claims (10)
1.一种辅助治疗喂饭系统,其特征在于:所述辅助治疗喂饭系统包括:辅助喂饭装置(200)、辅助擦拭装置(300)、运算控制装置(400)、图像采集装置(500)、输入装置(100);所述辅助喂饭装置(200)、辅助擦拭装置(300)、图像采集装置(500)、输入装置(100)分别与运算控制装置(400)连接;
所述辅助喂饭装置(200)根据输入装置(100)的指令在运算控制装置(400)的控制下,完成机械辅助喂饭的过程;
所述图像采集装置(500)扫描面部图像,运算控制装置(400)根据扫描得到的面部图像与原始图像对比,判断是否需要擦拭;
所述辅助擦拭装置(300)在运算控制装置(400)的控制下完成自动清洁擦拭。
2.如权利要求2所述的辅助治疗喂饭系统,其特征在于:所述运算控制装置(400)设有图像采集存储单元(440)、图像对比单元(450);图像采集存储单元(440)将图像采集装置(500)获取的图像存储,图像对比单元(450)判断实时获得的图像与原始获取的图像进行对比,判断用户面部脏污程度是否超过预先设置的阈值。
3.如权利要求1或2所述的辅助治疗喂饭系统,其特征在于:所述辅助治疗喂饭系统包括显示输出装置(600),显示输出装置(600)与运算控制装置(400)连接。
4.如权利要求1所述的辅助治疗喂饭系统,其特征在于:所述辅助擦拭装置(300)的机械臂包括肩(310)、下臂(320)、中臂(330)、过渡臂(340)、腕臂(350)、抓手组件(360);所述第二下臂(320)的两端分别与第二肩(310)和第二中臂(330)连接;所述第二过渡臂(340)的两端分别与第二中臂(330)和腕臂(350)连接;所述腕臂(350)的另一端与抓手组件(360)连接;所述抓手组件(360)可以自动夹紧及打开。
5.一种辅助治疗喂饭设备,其特征在于:所述辅助治疗喂饭设备包括:辅助喂饭装置(200)、辅助擦拭装置(300)、运算控制装置(400)、图像采集装置(500)、输入装置(100);所述辅助喂饭装置(200)、辅助擦拭装置(300)、图像采集装置(500)、输入装置(100)分别与运算控制装置(400)连接;所述辅助擦拭装置(300)的机械臂包括肩(310)、下臂(320)、中臂(330)、过渡臂(340)、腕臂(350)、抓手组件(360);所述第二下臂(320)的两端分别与第二肩(310)和第二中臂(330)连接;所述第二过渡臂(340)的两端分别与第二中臂(330)和腕臂(350)连接;所述腕臂(350)的另一端与抓手组件(360)连接;所述抓手组件(360)可以自动夹紧及打开。
6.如权利要求5所述的辅助治疗喂饭设备,其特征在于:所述辅助治疗喂饭设备包括餐盒(800),底座(900);所述辅助喂饭装置(200)、辅助擦拭装置(300)、餐盒(800)安装在底座(900)上;所述辅助治疗喂饭设备上设有硬擦体(710),抓手组件(360)可以自动夹紧或松开硬擦体(710)。
7.如权利要求6所述的辅助治疗喂饭设备,其特征在于:所述辅助治疗喂饭设备包括硬擦体放置盒(700),硬擦体放置盒(700)中设置至少一个放置硬擦体(710)的容纳腔。
8.如权利要求5所述的辅助治疗喂饭设备,其特征在于:所述抓手组件(360)包括第一抓手(361)、第二抓手(362)、第一连杆(363)、第二连杆(364)、连接构件(365)、平移构件(366);所述第一抓手(361)、第二抓手(362)安装在连接构件(365)上,所述第一抓手(361)、第二抓手(362)可相对于连接构件(365)在X方向上相反方向同时平移;所述平移构件(366)在动力源的驱动下可相对连接构件(365)沿Y方向平移;所述第一连杆(363)安装在第一抓手(361)和平移构件(366)之间;所述第二连杆(364)安装在第二抓手(362)和平移构件(366)之间;当平移构件(366)相对连接构件(365)在Y方向上来回移动时,可实现第一抓手(361)和第二抓手(362)之间的相对开合。
9.如权利要求6所述的辅助治疗喂饭设备,其特征在于:所述辅助治疗喂饭设备包括硬擦体放置盒(700),硬擦体放置盒(700)中设置至少一个放置硬擦体(710)的容纳腔。
10.一种辅助治疗就餐设备的控制方法,其步骤包括:
S1、开启辅助治疗就餐设备;
S2、图像采集装置(500)采集面部图像,图像采集存储单元(440)将采集的面部图像保存并设为原始对比图像P1;
S3、通过输入装置(100)发出指令,辅助喂饭装置(200)启动选取食物;
S4、运算控制装置(400)控制辅助喂饭装置(200)实现自动喂饭,辅助喂饭装置退回重新选取食物;
S5、图像采集装置(500)采集的面部图像传输到运算控制装置(400)中;
S6、图像对比单元(450)将实时采集的图像与存储的原始对比图像P1进行对比,根据预先设置的脏污预设值的阈值进行区分人脸的脏污程度;若超过阈值,则进入S7,中止喂饭过程;若未超过阈值则进入S11,继续喂饭过程;
S7、运算控制装置(400)控制辅助喂饭装置(200)中止喂饭过程,喂饭装置(200)退回;
S8、运算控制装置(400)控制辅助擦拭装置(300)启动擦拭臂选择硬擦体(710) ;
S9、擦拭臂擦拭面部脏污位置;
S10、擦拭臂归位,进入步骤S11;
S11、通过输入装置(100)发出指令或上一次输入的指令,辅助喂饭装置(200)启动根据指令开始选取食物;
S12、运算控制装置(400)控制辅助喂饭装置(200)实现自动喂饭。
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