CN204748628U - 一种智能辅助饮食系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种智能辅助饮食系统，包括：用于承载水杯的旋转平台，用于驱动旋转平台运转的步进电机，用于抓取水杯的机械臂，用于控制整个系统的控制单元，用于检测水杯内的饮品量的压力传感器以及用于获取人脸图像的摄像头；所述旋转平台通过步进电机与控制单元连接，所述机械臂、压力传感器及摄像头均与控制单元连接。摄像头获得脸部图像，通过控制单元处理及图像分析定位出人脸嘴部的位置，再由控制单元产生的PWM波控制步进电机旋转装有饮品的旋转平台，并驱动机械臂夹取饮品送到使用者嘴边饮用以完成夹取运送的动作。本技术方案能够自动添加饮品并送饮品至使用者嘴边功能，适用于辅助无臂残疾人、病人和老人完成自主饮食行为。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种智能辅助饮食系统，尤其地，本实用新型涉及一种对无臂残疾人、病人和老人等无法进行自主饮食的人群的辅助饮食系统。
背景技术
在当今的社会中，残疾人，病人以及老人的饮食问题较为突出，由于该人群的体质原因，他们无法自主完成饮食的行为，因此他们必须由专人负责照顾他们的饮食，这样大量浪费了人力资源和时间资源。
正是如此，亟需一种智能辅助饮食系统，用于辅助该类人群自主饮食。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种智能辅助饮食系统，以便辅助无臂残疾人、病人和老人完成自主饮食行为。
为达到上述目的，本实用新型通过如下技术方案实现：
一种智能辅助饮食系统，包括：用于承载水杯的旋转平台，用于驱动旋转平台运转的步进电机，用于抓取水杯的机械臂，用于控制整个系统的控制单元，用于检测水杯内的饮品量的压力传感器以及用于获取人脸图像的摄像头；所述旋转平台通过步进电机与控制单元连接，所述机械臂、压力传感器及摄像头均与控制单元连接；所述控制单元包括图像处理模块和型号为NiosII控制器。
其中，所述旋转平台，包括上旋转平台和下旋转平台，所述上旋转平台和下旋转平台是同轴相连的，所述上旋转平台上设置有大水杯，所述下旋转平台上设置有小水杯。
其中，还包括电磁阀和控制所述电磁阀开关状态的继电器，所述电磁阀安装在上旋转平台上，所述电磁阀的入口连接上旋转平台上的大水杯，所述电磁阀的出口穿过上旋转平台安装在下旋转平台上的小水杯的正上方，所述电磁阀通过继电器与NiosII控制器连接。
其中，还包括与NiosII控制器连接的水温异常报警模块，所述水温异常报警模块包括用于检测上旋转平台上的大水杯内的水温的温度传感器和进行语音报警的扬声器，当温度传感器检测到水温超过指定温度，由NiosII控制器控制扬声器播放警告语音，所述温度传感器为型号DS18B20传感器。
其中，还包括语音识别模块以及指令判断模块，所述语音识别模块通过指令判断模块与NiosII控制器连接，所述语音识别模块为型号LD3320语音识别芯片，靠近系统最前方设置。
其中，用于检测下旋转平台上的小水杯重量的所述压力传感器为压阻式应变片，所述压阻式应变片依次通过型号为HX711AD转换模块、AD读写模块与NiosII控制器连接。
其中，所述机械臂为六自由度机械臂；
所述摄像头为TRDB_D5M_CCD摄像头，拍摄脸部图像并存到SRAM静态随机存储器中。
其中，所述摄像头通过SRAM静态随机存储器与图像处理模块连接，所述图像处理模块通过Avalon总线与所述NiosII控制器连接。
其中，还包括依次连接的VGA模块、VGADAC模块及VGA显示器，所述VGA模块与NiosII控制器连接。
其中，还包括分别与NiosII控制器连接的SD卡以及PWM模块，所述NiosII控制器通过PWM模块产生PWM波用于控制步进电机旋转装有饮品的旋转平台，以及驱动机械臂夹取饮品送到使用者嘴边饮用以完成夹取运送的动作。
有益效果：
本实用新型所述的一种智能辅助饮食系统，包括：用于承载水杯的旋转平台，用于驱动旋转平台运转的步进电机，用于抓取水杯的机械臂，用于控制整个系统的控制单元，用于检测水杯内的饮品量的压力传感器以及用于获取人脸图像的摄像头；所述旋转平台通过步进电机与控制单元连接，所述机械臂、压力传感器及摄像头均与控制单元连接；所述控制单元包括图像处理模块和型号为NiosII控制器。所述摄像头获得脸部图像，通过图像处理模块处理和NiosII控制器图像分析定位出人脸嘴部的位置，再由控制单元产生的PWM波控制步进电机旋转装有饮品的旋转平台，并驱动机械臂夹取饮品送到使用者嘴边饮用以完成夹取运送的动作。本技术方案所述的一种智能辅助饮食系统，能够辅助无臂残疾人、病人和老人完成自主饮食行为。
附图说明
下面结合附图，对本实用新型进行详细或者优选的描述，其中，
图1是本实用新型的一种智能辅助饮食系统的结构框图。
图2是本实用新型的一种智能辅助饮食系统的结构示意图。
图3是本实用新型的一种智能辅助饮食系统的机械图。
图中：
1-旋转平台；2-机械臂；3-步进电机；4-压力传感器；5-大水杯；6-小水杯；7-语音识别模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。
图1是本实用新型的一种智能辅助饮食系统的结构框图。图2是本实用新型的一种智能辅助饮食系统的结构示意图。图3是本实用新型的一种智能辅助饮食系统的机械图。如图1-3所示，本实用新型所述的一种智能辅助饮食系统，包括：用于承载水杯的旋转平台1，用于驱动旋转平台1运转的步进电机3，用于抓取水杯的机械臂2，用于控制整个系统的控制单元，用于检测水杯内的饮品量的压力传感器4以及用于获取人脸图像的摄像头；所述旋转平台1通过步进电机3与控制单元连接，所述机械臂2、压力传感器4及摄像头均与控制单元连接；所述控制单元包括图像处理模块和型号为NiosII控制器。
在本方案中，所述摄像头获得脸部图像，通过图像处理模块处理和NiosII控制器图像分析定位出人脸嘴部的位置，再由控制单元产生的PWM波控制步进电机3旋转装有饮品的旋转平台1，并驱动机械臂2夹取饮品送到使用者嘴边饮用以完成夹取运送的动作。本技术方案所述的一种智能辅助饮食系统，能够辅助无臂残疾人、病人和老人完成自主饮食行为。
如图2、图3所示，所述旋转平台1，包括上旋转平台和下旋转平台，所述上旋转平台和下旋转平台是同轴相连的，所述上旋转平台上的大水杯5用于存储饮品以便当下旋转平台上的小水杯6内的饮片量不足时进行添加，所述机械臂2夹取所述下旋转平台上的小水杯6送到使用者嘴边饮用。
如图3所示，本系统还包括电磁阀和控制所述电磁阀开关状态的继电器，所述电磁阀通过继电器与NiosII控制器连接，所述电磁阀安装在上旋转平台上，所述电磁阀的入口连接上旋转平台上的大水杯5，所述电磁阀的出口穿过上旋转平台安装在下旋转平台上的小水杯6的正上方，通过继电器控制电磁阀的开闭，从而实现加水的功能。
需要说明的是，用于检测下旋转平台上的小水杯6重量的所述压力传感器4为压阻式应变片，所述压阻式应变片依次通过型号为HX711AD转换模块、AD读写模块与NiosII控制器连接。优选地，所述压力传感器4设置在下旋转平台与小水杯6杯底接触处。
所述压力传感器4用于测量下旋转平台上的小水杯6的重量，然后通过HX711AD转换模块转换，所述AD读写模块用于读取压力传感器4测出来的重量数值并通过Avalon总线传入NiosII控制器。
在本方案中，通过压力传感器4检测下旋转平台上的小水杯6的重量，当水杯重量低于一阀值时，控制安装在上旋转平台上的电磁阀开启，使上旋转平台上的大水杯5为下旋转平台上的小水杯6添加饮品从而实现自动添水的功能。
如图1所示，所述系统还包括与NiosII控制器连接的水温异常报警模块，所述水温异常报警模块包括用于检测上旋转平台上的大水杯5内的水温的温度传感器和进行语音报警的扬声器，当温度传感器检测到水温超过指定温度，由NiosII控制器控制扬声器播放警告语音，所述温度传感器为型号DS18B20传感器。需要说明的是，温度传感器设置在上旋转平台上的大水杯5内。所述温度传感器用于测量饮品的温度并通过Avalon总线传入NiosII控制器。
所述系统，还包括语音识别模块7以及指令判断模块，所述语音识别模块7通过指令判断模块与NiosII控制器连接，所述语音识别模块7为型号LD3320语音识别芯片，靠近系统最前方设置。所述语音识别模块7用于检测使用者发出的指令并通过外围IO口传给NiosII控制器，所述指令判断模块用于判断使用者的指令是否正确。
优选地，所述机械臂2为六自由度机械臂2。
所述摄像头为TRDB_D5M_CCD摄像头，拍摄脸部图像并存到SRAM静态随机存储器中。所述摄像头通过SRAM静态随机存储器与图像处理模块连接，所述图像处理模块通过Avalon总线与所述NiosII控制器连接。所述摄像头用于将获得的脸部图像存到SRAM静态随机存储器中，通过图像处理模块处理和NiosII控制器图像分析定位出人脸嘴部的位置。
所述系统，还包括依次连接的VGA模块、VGADAC模块及VGA显示器，所述VGA模块与NiosII控制器连接。所述VGA显示器用于播放摄像头存在SRAM静态随机存储器中的图像。
所述系统，还包括分别与NiosII控制器连接的SD卡以及PWM模块，所述NiosII控制器通过PWM模块产生PWM波用于控制步进电机3旋转装有饮品的旋转平台1，以及驱动机械臂2夹取饮品送到使用者嘴边饮用以完成夹取运送的动作。
工作时，首先由摄像头拍摄使用者的头像存于SRAM，显示在VGA显示器上，接着由图像处理模块处理后经Avalon总线与NiosII控制器相连，NiosII控制器对图像分析得到嘴部位置。然后使用者发出指令选择饮品的种类，由语音识别模块7识别指令并通过外围IO口发送至指令判断模块，若指令正确，AD读写模块将读取压力传感器4测出来的饮品重量数值，若低于设定的数值，则打开电磁阀实现自动添加饮品的功能，NiosII控制器读取温度传感器测量的温度数值，若超过指定温度，则控制扬声器播放警告语音。当上述两种功能完成后，NiosII控制器将产生PWM波驱动步进电机3使旋转平台1旋转至对应的饮品，然后驱动六自由度机械臂2夹取水杯并送使用者的嘴边进行饮用。
容易理解，本实用新型的智能辅助饮食系统有效地辅助了无臂残疾人、病人和老人完成自主饮食行为，大大减少了人力资源和时间资源的浪费。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种智能辅助饮食系统，其特征在于，包括：用于承载水杯的旋转平台，用于驱动旋转平台运转的步进电机，用于抓取水杯的机械臂，用于控制整个系统的控制单元，用于检测水杯内的饮品量的压力传感器以及用于获取人脸图像的摄像头；所述旋转平台通过步进电机与控制单元连接，所述机械臂、压力传感器及摄像头均与控制单元连接；所述控制单元包括图像处理模块和型号为NiosII控制器。
2.如权利要求1所述智能辅助饮食系统，其特征在于，所述旋转平台，包括上旋转平台和下旋转平台，所述上旋转平台和下旋转平台是同轴相连的，所述上旋转平台上设置有大水杯，所述下旋转平台上设置有小水杯。
3.如权利要求2所述智能辅助饮食系统，其特征在于，还包括电磁阀和控制所述电磁阀开关状态的继电器，所述电磁阀安装在上旋转平台上，所述电磁阀的入口连接上旋转平台上的大水杯，所述电磁阀的出口穿过上旋转平台安装在下旋转平台上的小水杯的正上方，所述电磁阀通过继电器与NiosII控制器连接。
4.如权利要求3所述智能辅助饮食系统，其特征在于，还包括与NiosII控制器连接的水温异常报警模块，所述水温异常报警模块包括用于检测上旋转平台上的大水杯内的水温的温度传感器和进行语音报警的扬声器，当温度传感器检测到水温超过指定温度，由NiosII控制器控制扬声器播放警告语音，所述温度传感器为型号DS18B20传感器。
5.如权利要求4所述智能辅助饮食系统，其特征在于，还包括语音识别模块以及指令判断模块，所述语音识别模块通过指令判断模块与NiosII控制器连接，所述语音识别模块为型号LD3320语音识别芯片，靠近系统最前方设置。
6.如权利要求2所述智能辅助饮食系统，其特征在于，用于检测下旋转平台上的小水杯重量的所述压力传感器为压阻式应变片，所述压阻式应变片依次通过型号为HX711AD转换模块、AD读写模块与NiosII控制器连接。
7.如权利要求1所述智能辅助饮食系统，其特征在于，所述机械臂为六自由度机械臂；
所述摄像头为TRDB_D5M_CCD摄像头，拍摄脸部图像并存到SRAM静态随机存储器中。
8.如权利要求7所述智能辅助饮食系统，其特征在于，
所述摄像头通过SRAM静态随机存储器与图像处理模块连接，所述图像处理模块通过Avalon总线与所述NiosII控制器连接。
9.如权利要求1所述智能辅助饮食系统，其特征在于，还包括依次连接的VGA模块、VGADAC模块及VGA显示器，所述VGA模块与NiosII控制器连接。
10.如权利要求1所述智能辅助饮食系统，其特征在于，还包括分别与NiosII控制器连接的SD卡以及PWM模块，所述NiosII控制器通过PWM模块产生PWM波用于控制步进电机旋转装有饮品的旋转平台，以及驱动机械臂夹取饮品送到使用者嘴边饮用以完成夹取运送的动作。
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