CN110477702A - 一种基于人工智能物联网的智能餐具 - Google Patents

Abstract

本发明利用人工智能物联网技术，将餐具赋予智能化、趣味性。通过人机交互的技术手段，结合儿童的兴趣点引入电子宠物等趣味概念，持续引导培养良好的饮食习惯；同时配有收纳、充电兼消毒功能的餐盒，解决了原有儿童餐具的消毒难问题。餐具包括智能碗、智能勺以及智能客户端；智能碗包括碗体和智能主机，碗体可拆卸的装设在智能主机上；智能勺包括勺体和智能手柄，勺体和智能手柄可拆卸连接；智能勺柄和智能主机上均设有蓝牙通信模块，智能勺柄和智能主机通过蓝牙通信模块通信连接；智能客户端包括云服务器和APP，智能主机还包括通信模块，通过通信模块将智能主机采集分析的信息上传至云服务器并可由APP进行下载；同时通过云服务器将APP下达的指令传输至智能主机。

Description

一种基于人工智能物联网的智能餐具

技术领域

本发明涉及餐具领域，特别是一种基于人工智能物联网的智能餐具。

背景技术

如今生活中，小孩一餐饭吃2个小时、嘴巴光嚼不吞、一餐饭吃2勺就说饱了、挑食只吃肉不吃青菜…各种情况层出不穷，伴随着国家二胎开放，新生儿出生率正逐渐增加，这样的现象在未来将更加普遍。

目前，儿童使用的碗勺等餐具一般只具有简单的容器功能，除了满足基本的喂食需求外，更多的是在外形形状或图案等进行设计，营造色彩和美学感官。虽然外形可能新颖或具有一定展示功能和趣味性，但是其本质结构简单，功能单一，并无法帮助家长更有效的解决孩子在吃饭时经常分心或厌食等问题。

目前市场上现有的儿童智能碗大多采用碗底加一个重量感应元器件，或一个碗加上一个重感应底座，来判断碗中食物量的减少。但由于儿童进食的量很少，而且家长喂食中可能不断添加其他食物于碗中，而且儿童在进食中，免不了会用手或勺子接触到碗体，这样也会干扰重量感应，两种情况都会导致测量结果不准确，不如家长目测经验来的直接，同时也未能实现让儿童调动饮食积极性的功能，导致该类型儿童智能碗未能得到普及应用。

还有一些简单带LED显示屏笑脸显示或者声音提示鼓励的电子碗，缺乏持久乐趣，儿童往往只是图新鲜感，用几次后就感到乏味。简单视觉回馈、声音回馈的电子碗，效果单一，缺少人机互动，没有抓住2-8岁孩子兴趣点所在，缺乏培养孩子的持久乐趣，无法真正调动儿童的饮食积极性。最终都沦为和传统碗勺相同的喂食功能，成本却又远高于后者，所以目前都未得到普及应用。

所有儿童餐具皆有共同的问题，就是消毒麻烦。加入元器件后碗具无法整体放入消毒柜内消毒，否则会破坏元器件。

发明内容

本发明利用人工智能物联网技术，将餐具赋予智能化、趣味性。通过人机交互的技术手段，结合儿童的兴趣点引入电子宠物等趣味概念，持续引导培养良好的饮食习惯；同时配有收纳、充电兼消毒功能的餐盒，解决了原有儿童餐具的消毒难问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于人工智能物联网的智能餐具，所述餐具包括智能碗、智能勺以及智能客户端；

所述智能碗包括碗体和智能主机，所述碗体可拆卸的装设在所述智能主机上；

所述智能勺包括勺体和智能手柄，所述勺体和所述智能手柄可拆卸连接；

所述智能勺柄和所述智能主机上均设有蓝牙通信模块，所述智能勺柄和所述智能主机通过蓝牙通信模块通信连接；

所述智能客户端包括云服务器和APP，所述智能主机还包括通信模块，通过所述通信模块将所述智能主机采集分析的信息上传至所述云服务器并可由所述APP进行下载；同时通过所述云服务器将所述APP下达的指令传输至所述智能主机。

进一步的，所述智能主机还包括显示模块、音频模块、重力感应模块、第一倾角感应模块以及信号处理模块；所述显示模块、所述音频模块、所述重力感应模块、所述第一倾角感应模块、所述智能主机内的蓝牙通信模块以及所述通信模块均与所述信号处理模块连接；

所述重力感应模块装设于所述碗体与所述智能主机相接处，用以实时采集所述碗体内盛放物品的重量，并将采集到的信号传输至所述信号处理模块；

所述第一倾角感应模块装设于所述智能主机内，用以实时采集所述智能主机的倾斜角度，并将采集到的信号传输至所述信号处理模块；

所述信号处理模块将所述重力感应模块、所述第一倾角感应模块上传的数据进行处理后判断所述碗体内食物的增减情况，并通过与碗体的倾斜角度进行结合判断智能碗的实时使用情况；并通过所述通信模块将处理后的信息上传至所述云服务器；

所述信号处理模块同时接收所述APP下达的指令、接收和分析所述智能手柄上传的信息，将上述信息整合后通过所述音频模块和所述显示模块进行表达。

进一步的，所述智能手柄还包括图像采集模块、第二倾角感应模块、加速度感应模块；所述图像采集模块、所述第二倾角感应模块和所述加速度感应模块采集到的信息均通过所述智能手柄的蓝牙模块传送至所述信号处理模块，并通过所述信号处理模块处理后通过所述显示模块同步显示并上传至所述云服务器。

进一步的，所述智能主机和所述智能手柄上均均装设有蓝牙感应开关，当所述智能主机或/和所述智能手柄离开所述智能盒体后，所述蓝牙感应开关开启相应的蓝牙模块，并实现所述智能主机和所述智能手柄的蓝牙配对连接。

进一步的，还包括智能餐盒，所述智能餐盒包括盒体、盒盖、充电模块、感应模块以及消毒模块；所述盒体分为充电单元和消毒单元；

所述充电单元内装设有充电模块，所述智能主机和智能手柄装入在所述充电单元内，所述智能主机和所述智能手柄内均设有充电电池，通过所述充电模块对所述智能主机和所述智能手柄进行充电；

所述消毒单元内设置有消毒模块，所述碗体和所述勺体均装设在所述消毒单元内；

所述盒体上设有感应模块，所述感应模块与所述消毒模块的开关相连，所述感应模块感应所述盒盖的启闭，进而控制所述消毒模块的启闭。

进一步的，所述APP包括基本信息设置单元、输出信息设置单元以及饮食信息反馈单元；通过所述基本信息设置单元设置餐具使用者的信息；通过所述输出信息设置单元设置所述智能主机上输出的视频和音频内容；通过所述饮食信息反馈单元了解餐具使用者的饮食情况并进行排名和比对。

进一步的，所述图像采集模块包括设置于所述智能手柄远离所述勺体一端的摄像头和相应的电路；所述摄像头采集餐具使用者的嘴部动作；

所述第二倾角感应模块和所述加速度感应模块采集餐具使用者的每次使用所述智能勺的手部动作；

所述信号处理模块将接收到的嘴部动作和手部动作信息分析处理，由所述显示模块上的形象同步显示进餐动作；所述显示模块上显示的形象为预先由所述APP设置，该形象可以为卡通形象或者真人图像。

进一步的，所述智能主机和所述APP均包括学习娱乐模块，根据所述云服务器收集的餐具使用数据对所述学习娱乐模块的使用权限进行控制。

由上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：

一、本发明利用AIOT(人工智能物联网)技术，将餐具赋予智能化、趣味性。结合儿童的兴趣点引入电子宠物等趣味概念，通过人机交互的技术手段使得宠物和儿童同步进食，帮助家长更有效的解决孩子在吃饭时经常分心、进食偏少或厌食等问题。

二、本发明品不仅具有收纳、充电还兼具对儿童餐具消毒功能，专属专用，避免和成人餐具保藏可能产生的卫生交叉污染等问题。

三、本发明综合智能计算儿童的每餐次进食量，可通过app根据儿童的年龄、性别、身高等参数信息，进行相关大数据分析和对比，有利于统计分析中国儿童饮食健康状况，并为家长提供辅助建议。

四、本发明智能主机和手机APP后期可衍生多种学习和娱乐模式，通过健康饮食的餐次数量关联控制学习和娱乐的时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明智能餐具的结构示意图；

图2为本发明智能碗和智能勺使用状态示意图；

图3为本发明智能碗的结构示意图；

图4为本发明智能勺的结构示意图；

图5为本发明智能餐盒的结构示意图；

图6为本发明使用过程的逻辑框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1-图6，一种基于人工智能物联网的智能餐具，所述餐具包括智能碗1、智能勺2以及智能客户端；

所述智能碗1包括碗体10和智能主机11，所述碗体10可拆卸的装设在所述智能主机11上；

所述智能勺2包括勺体20和智能手柄21，所述勺体20和所述智能手柄21可拆卸连接；

所述智能勺2柄和所述智能主机11上均设有蓝牙通信模块4，所述智能勺2柄和所述智能主机11通过蓝牙通信模块4通信连接；

所述智能客户端包括云服务器30和APP31，所述智能主机11还包括通信模块110，通过所述通信模块110将所述智能主机11采集分析的信息上传至所述云服务器30并可由所述APP31进行下载；同时通过所述云服务器30将所述APP31下达的指令传输至所述智能主机11。

所述智能主机11还包括显示模块111、音频模块112、重力感应模块113、第一倾角感应模块114以及信号处理模块115；所述显示模块111、所述音频模块112、所述重力感应模块113、所述第一倾角感应模块114、所述智能主机11内的蓝牙通信模块4以及所述通信模块110均与所述信号处理模块115连接；

所述重力感应模块113装设于所述碗体10与所述智能主机11相接处，用以实时采集所述碗体10内盛放物品的重量，并将采集到的信号传输至所述信号处理模块115；

所述第一倾角感应模块114装设于所述智能主机11内，用以实时采集所述智能主机11的倾斜角度，并将采集到的信号传输至所述信号处理模块115；

所述信号处理模块115将所述重力感应模块113、所述第一倾角感应模块114上传的数据进行处理后判断所述碗体10内食物的增减情况，并通过与碗体10的倾斜角度进行结合判断智能碗1的实时使用情况；并通过所述通信模块110将处理后的信息上传至所述云服务器30；

所述信号处理模块115同时接收所述APP31下达的指令、接收和分析所述智能手柄21上传的信息，将上述信息整合后通过所述音频模块112和所述显示模块111进行表达。

所述智能手柄21还包括图像采集模块210、第二倾角感应模块211、加速度感应模块212；所述图像采集模块210、所述第二倾角感应模块211和所述加速度感应模块212采集到的信息均通过所述智能手柄21的蓝牙模块传送至所述信号处理模块115，并通过所述信号处理模块115处理后通过所述显示模块111同步显示并上传至所述云服务器30。

所述智能主机11和所述智能手柄21上均均装设有蓝牙感应开关，当所述智能主机11或/和所述智能手柄21离开所述智能盒体后，所述蓝牙感应开关开启相应的蓝牙模块，并实现所述智能主机11和所述智能手柄21的蓝牙配对连接。

所述图像采集模块210包括设置于所述智能手柄21远离所述勺体20一端的摄像头5和相应的电路；所述摄像头5采集餐具使用者的嘴部动作；

所述第二倾角感应模块211和所述加速度感应模块212采集餐具使用者的每次使用所述智能勺2的手部动作；

所述信号处理模块115将接收到的嘴部动作和手部动作信息分析处理，由所述显示模块111上的形象同步显示进餐动作；所述显示模块111上显示的形象为预先由所述APP31设置，该形象可以为卡通形象或者真人图像。

使用中，勺体20可以通过旋转或插入智能手柄21的一端组成一个完整的智能勺2，碗体10装入智能主机11后组成完整的智能碗1，智能勺2与智能碗1蓝牙连接，智能主机11与APP31连接；通过APP31设置儿童信息(包括体重、需要进食的食物等)、卡通形象和语音内容；使用中通过智能手柄21采集儿童进食的实时动作和影像并通过信号处理模块115处理后由显示模块111同部显示，实现儿童吃饭与主机内的电子宠物同步进食，同步成长的效果，同时可以通过电子宠物控制每口饭的咀嚼时间，达到合理进食目的，例如电子宠物会通过音频模块112发出语音提示“吃一口青菜，要嚼20下才能吞下噢”来和孩子互动吃饭的过程。儿童的每吃一口饭，趣味主机内的电子宠物都有一定的动作和声音与儿童主人互动。在固定的吃饭时间段，智能主机11拿出自动开启，电子宠物会有一定的语音来吸引儿童参与积极吃饭，例如电子宠物通过音频模块112发出语音“我饿死啦，我们要开始一起吃饭啦”，调动孩子的兴趣和养宠物的善心，进而调动吃饭积极性。

进一步的，智能主机11可通过WIFI、4G网等无线通讯模块将数据信息传输到云服务器30上，通过云服务器30与APP31加载端进行数据通讯，通过云服务器30作为中央处理系统的载体，可将APP31数据同步智能主机11的传来信息，例如可在APP31上查看电子宠物界面、状态等。也可通过APP31对电子宠物进行定制化设置，例如在APP31设置“我想吃青菜，不然就不健康长不大了”，智能主机11上的电子宠物就会念出这句话，促使厌食的儿童要吃青菜，吃完青菜，宠物会对主人进行赞美和夸奖。此外，电子宠物的类型选择、成长健康情况等因素和儿童每日的进食情况息息相关，还能进行不同账号的排名对比，从而了解儿童伙伴之间的排名情况，并进行宠物互动游戏。

于此同时，使用中通过智能勺2和之智能碗1收集进食信息，并送入智能主机11中的信号处理模块115进行处理，处理的信息内容和流程包括：①重力传感检测：当智能碗1开机启动后，家长向碗内装入一定量食物，重力传感检测当前重量为H1，当家长从碗里取食后，重量变为H2，过数秒后再次喂食，重量为H3，以此类推记录。②重力变化分析：可见碗体10内的食物重量变化H为每次重量变化之和，即H＝(H1-H2)+(H2-H3)+(H3-H4)+…….。以下情况会影响H值的准确性，需系统分析排除干扰。例如，可能由于碗体10内食物孩子不喜欢，家长会用餐具舀出，此时舀出动作往往是连贯性动作，每次舀出时间间隔少于3s，当重量传感器检测以3s以内重量快速减少时，重量计算就要扣除这部分的重量变化即减掉(Hn+1-Hn+2)；③倾角计算：通过倾角传感器计算智能碗1体和水平方向的倾角变化，通常智能碗1体放桌上，倾角为0°，若拿在手中，由于会轻微晃动，所以倾角预设为±15°。当倾角大于45°，并呈现增加趋势至超过90°时，重量变化分析单元会判断智能碗1内的食物被倒掉了，此时的变化量(H＇n-H＇n+1)也应在最后计算有效减少变化量中扣除；④重力变化计算：综上所述，智能碗1内的有效减少的变化量Hn＝H-(Hn+1-Hn+2)-(H＇n-H＇n+1)，(Hn+1-Hn+2)，则是在上述情况发生时存在，否则值为0。(H＇n-H＇n+1)也是在倾角传感器监测到倾角变化符合上述规律时存在，否则值为0。

智能碗1结合重力传感器和倾角传感器等计算单元，信号处理模块115通过上述算法，最后计算智能碗1内的有效减少的变化量Hn。同时智能手柄21通过捕捉吃饭动作的次数Xn，再乘以勺体20固定设计好的的标准装食固定量Y，计算喂食的总量Xn*Y＝Zn情况。结合碗体10内饭量的重量变化Hn和勺体20喂食的总量Zn进行比对，二者误差≤20％时，取平均值计算本次进食量，若二者误差＞20％且Zn＞Hn，说明可能用饭勺喂食次数中有部分动作未从碗里取食，而是直接从菜碟里取食，未影响Z1的变化，所以以Zn计算本次进食量。若二者误差＞20％且Zn＜Hn，说明可能用其他餐具从碗里取食，未影响Zn的变化，所以以Hn计算儿童本次进食量；于此同时，每餐进食量数据可用于成长期间统计分析，并和中国儿童年龄层进食量与健康相关指标的大数据进行对比分析。

还包括智能餐盒6，所述智能餐盒6包括盒体60、盒盖61、充电模块62、感应模块63以及消毒模块64；所述盒体60分为充电单元600和消毒单元601；

所述充电单元600内装设有充电模块62，所述智能主机11和智能手柄21装入在所述充电单元600内，所述智能主机11和所述智能手柄21内均设有充电电池，通过所述充电模块62对所述智能主机11和所述智能手柄21进行充电；

作为一较佳实施例，该充电模块62为蓄电池，通过外接电源可以对该蓄电池进行充电；当蓄电池内存有电量，将智能主机11和智能手柄21与该蓄电池连接，即可以进行充电；

本发明也可以采用另一个较佳的实施例，即该充电模块62包括蓄电池和无线充电底座620，智能主机11和智能手柄21上均安装有无线充电模块7，只需将智能主机11和智能手柄21放置于充电模块62上，即可进行无线充电。

上述两个实施例中，智能餐盒6不但作为充电媒介，也可以作为与智能主机11和智能手柄21相适配的“充电宝”，便于外出时餐具的使用和消毒。

所述消毒单元601内设置有消毒模块64，所述碗体10和所述勺体20均装设在所述消毒单元601内；

所述盒体60上设有感应模块63，所述感应模块63与所述消毒模块64的开关相连，所述感应模块63感应所述盒盖61的启闭，进而控制所述消毒模块64的启闭。

作为优选的，消毒单元601选择紫外消毒灯，智能餐盒6外设有消毒开关65，同时感应模块63也共同作用于消毒单元601，感应模块63优选为光感元件，当感应模块63感应到外接光强，判断此时盒盖61尚未关闭，则按下消毒开关65后紫外消毒灯不开启，只有当感应模块63感应到盒盖61关闭时才进行紫外消毒，确保紫外消毒灯的使用安全。

所述APP31包括基本信息设置单元、输出信息设置单元以及饮食信息反馈单元；通过所述基本信息设置单元设置餐具使用者的信息；通过所述输出信息设置单元设置所述智能主机11上输出的视频和音频内容；通过所述饮食信息反馈单元了解餐具使用者的饮食情况并进行排名和比对。

所述智能主机11和所述APP31均包括学习娱乐模块，根据所述云服务器收集的餐具使用数据对所述学习娱乐模块的使用权限进行控制。智能主机11还可拓展音乐、念唐诗、讲故事等功能，可以语音控制儿童自己专属的电子宠物来为儿童讲故事，听音乐，读唐诗。也可拓展APP31的游戏关卡功能，通过持续多少次正常吃饭，来逐渐解锁游戏关卡，同时又能控制儿童在APP31的游戏玩乐时间。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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)

1.一种基于人工智能物联网的智能餐具，其特征在于：所述餐具包括智能碗、智能勺以及智能客户端；

所述智能碗包括碗体和智能主机，所述碗体可拆卸的装设在所述智能主机上；

所述智能勺包括勺体和智能手柄，所述勺体和所述智能手柄可拆卸连接；

所述智能勺柄和所述智能主机上均设有蓝牙通信模块，所述智能勺柄和所述智能主机通过蓝牙通信模块通信连接；

所述智能客户端包括云服务器和APP，所述智能主机还包括通信模块，通过所述通信模块将所述智能主机采集分析的信息上传至所述云服务器并可由所述APP进行下载；同时通过所述云服务器将所述APP下达的指令传输至所述智能主机。

2.如权利要求1所述的一种基于人工智能物联网的智能餐具，其特征在于：所述智能主机还包括显示模块、音频模块、重力感应模块、第一倾角感应模块以及信号处理模块；所述显示模块、所述音频模块、所述重力感应模块、所述第一倾角感应模块、所述智能主机内的蓝牙通信模块以及所述通信模块均与所述信号处理模块连接；

所述重力感应模块装设于所述碗体与所述智能主机相接处，用以实时采集所述碗体内盛放物品的重量，并将采集到的信号传输至所述信号处理模块；

所述第一倾角感应模块装设于所述智能主机内，用以实时采集所述智能主机的倾斜角度，并将采集到的信号传输至所述信号处理模块；

所述信号处理模块将所述重力感应模块、所述第一倾角感应模块上传的数据进行处理后判断所述碗体内食物的增减情况，并通过与碗体的倾斜角度进行结合判断智能碗的实时使用情况；并通过所述通信模块将处理后的信息上传至所述云服务器；

所述信号处理模块同时接收所述APP下达的指令、接收和分析所述智能手柄上传的信息，将上述信息整合后通过所述音频模块和所述显示模块进行表达。

3.如权利要求2所述的一种基于人工智能物联网的智能餐具，其特征在于：所述智能手柄还包括图像采集模块、第二倾角感应模块、加速度感应模块；所述图像采集模块、所述第二倾角感应模块和所述加速度感应模块采集到的信息均通过所述智能手柄的蓝牙模块传送至所述信号处理模块，并通过所述信号处理模块处理后通过所述显示模块同步显示并上传至所述云服务器。

4.如权利要求3所述的一种基于人工智能物联网的智能餐具，其特征在于：所述智能主机和所述智能手柄上均均装设有蓝牙感应开关，当所述智能主机或/和所述智能手柄离开所述智能盒体后，所述蓝牙感应开关开启相应的蓝牙模块，并实现所述智能主机和所述智能手柄的蓝牙配对连接。

5.如权利要求4所述的一种基于人工智能物联网的智能餐具，其特征在于：还包括智能餐盒，所述智能餐盒包括盒体、盒盖、充电模块、感应模块以及消毒模块；所述盒体分为充电单元和消毒单元；

所述充电单元内装设有充电模块，所述智能主机和智能手柄装入在所述充电单元内，所述智能主机和所述智能手柄内均设有充电电池，通过所述充电模块对所述智能主机和所述智能手柄进行充电；

所述消毒单元内设置有消毒模块，所述碗体和所述勺体均装设在所述消毒单元内；

所述盒体上设有感应模块，所述感应模块与所述消毒模块的开关相连，所述感应模块感应所述盒盖的启闭，进而控制所述消毒模块的启闭。

6.如权利要求5所述的一种基于人工智能物联网的智能餐具，其特征在于：所述APP包括基本信息设置单元、输出信息设置单元以及饮食信息反馈单元；通过所述基本信息设置单元设置餐具使用者的信息；通过所述输出信息设置单元设置所述智能主机上输出的视频和音频内容；通过所述饮食信息反馈单元了解餐具使用者的饮食情况并进行相关大数据的比对。

7.如权利要求6所述的一种基于人工智能物联网的智能餐具，其特征在于：所述图像采集模块包括设置于所述智能手柄远离所述勺体一端的摄像头和相应的电路；所述摄像头采集餐具使用者的嘴部动作；

所述第二倾角感应模块和所述加速度感应模块采集餐具使用者的每次使用所述智能勺的手部动作；

所述信号处理模块将接收到的嘴部动作和手部动作信息分析处理，由所述显示模块上的形象同步显示进餐动作；所述显示模块上显示的形象为预先由所述APP设置，该形象可以为卡通形象或者真人图像。

8.如权利要求7所述的一种基于人工智能物联网的智能餐具，其特征在于：所述智能主机和所述APP均包括学习娱乐模块，根据所述云服务器收集的餐具使用数据对所述学习娱乐模块的使用权限进行控制。