一种可智能看护的老年人生活辅助机器人及其工作方法

摘要

本发明公开了一种可智能看护的老年人生活辅助机器人及其工作方法，包括设有座垫的底座，所述底座上沿竖直方向安装有靠背，所述靠背上部的两侧安装有抓取机构；所述底座的下方安装有行走机构；所述底座的下方安装有向靠背后方伸出的底板，所述底板上安装有扶手机构；所述底板上安装有导滑杆，导滑杆的上安装有水平板，所述底板上设有后侧板，所述后侧板上安装有液晶的集成控制操作面板，所述水平板上安装有摄像头；该辅助机器人可智能看护、辅助老年人完成日常生活中出行、取物等简单生活必须动作，避免空巢老年人的一些常见的问题，比如忘记按时服药、登高取物、摔倒不起、上下楼梯困难、行路劳累、迷路丢失、突发病无法及时求救等。

说明书

技术领域

本发明涉及看护、辅助老年人独自生活的机器人技术领域，尤其涉及一种可智能看护的老年人生活辅助机器人及其工作方法。

背景技术

随着上世纪五六十年代出生的人逐步进入老年，中国进入了人口老龄化快速发展阶段。到截止2013年底，我国60周岁及以上人口占总人口的14.9％，65周岁及以上人口占总人口的9.7％。中国现有老龄人口已超过2亿，且每年以近1000万的速度增加，有关专家预测，到2050年，中国老龄人口将达到总人口的三分之一。与此同时，中国社会的很多家庭都是独生子女家庭，很多情况都是夫妻二人需要照看四位老人。但很多时候由于各种原因，子女很难将老人照顾周全；随着空巢老人的不断增加，一旦发生突发状况，如果老人不能得到及时的发现和治疗，将耽误病情，造成不可挽回的严重后果，因而对老年人及时、有效的护理就显得格外重要。但我国现有的各类老年福利机构所能提供的服务，甚至不足老龄人口1.5％，远远不能满足需要。由此，利用机器人弥补人手不足正成为一个新的解决途径。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术上的缺陷，提供一种可智能看护、辅助老年人完成日常生活中出行、取物等简单生活必须动作，避免空巢老年人的一些常见的问题，比如忘记按时服药、登高取物、摔倒不起、上下楼梯困难、行路劳累、迷路丢失、突发病无法及时求救等。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种可智能看护的老年人生活辅助机器人，包括设有座垫的底座，所述底座上沿竖直方向安装有靠背，所述靠背上部的两侧安装有抓取机构；所述底座的下方安装有行走机构；所述底座的下方安装有向靠背后方伸出的底板，所述底板上安装有扶手机构；所述扶手机构包括沿竖直方向安装所述底板上的两个平行设置的导滑杆，所述底板上在两个导滑杆中间安装有沿竖直方向设置的第一电动推杆，所述第一电动推杆的伸缩端通过横杆转动连接有滑轮，所述横杆的两端通过第一滑块分别滑动连接在导滑杆上；所述导滑杆上通过第二滑块滑动连接有挂板，所述挂板上通过两个支撑座转动连接有与所述导滑杆垂直的第一转轴，所述第一转轴的两端沿垂直于第一转轴的方向安装有扶手臂，所述扶手臂上在远离第一转轴的一端安装有扶手，以及用于驱动扶手转动的扶手电机；所述挂板上安装有第一驱动电机，所述第一驱动电机通过减速箱驱动第一转轴转动；所述挂板上在所述第一驱动电机、减速箱、第一转轴的外侧安装有盖板；所述滑轮上安装有提升链条，所述提升链条的一端与底板固定连接、另一端与所述盖板固定连接；

所述导滑杆的上端安装有水平板，所述底板上沿竖直方向设有上端与所述水平板连接的后侧板，所述后侧板上安装有用于控制机器人动作的液晶的集成控制操作面板，所述水平板上安装有与所述集成操作控制面板电连接的摄像头。

进一步的技术方案中，所述抓取机构包括安装在所述靠背上转臂，所述转臂上安装有用于驱动转臂转动的第二驱动电机，所述转臂上在远离靠背的一端安装有第一机械臂；所述第一机械臂上在其与所述转臂安装处设有用于驱动第一机械臂转动的第三驱动电机，所述第一机械臂上在远离所述转臂的一端安装有第二机械臂，以及用于驱动第二机械臂转动的第四驱动电机；所述第二机械臂上在远离第一机械臂的一端安装有第五驱动电机，且第五驱动电机的输出轴沿第二机械臂的长度方向设置，所述第五驱动电机的输出轴上安装有第三机械臂，所述第三机械臂在远离第五驱动电机的一端安装有第四机械臂，所述第四机械臂上在其与所述第三机械臂安装处设有用于驱动第四机械臂转动的第六驱动电机；所述第四机械臂上在远离第三机械臂的一端安装有第七驱动电机，且第七驱动电机的输出轴沿第四机械臂的长度方向设置；所述第七驱动电机的输出轴上安装有第五机械臂，所述第五机械臂上在远离第七驱动电机的一端安装有第八驱动电机，且所述第八驱动电机的输出轴与第五机械臂垂直；所述第八驱动电机的输出轴上安装有夹爪机构。

进一步的技术方案中，所述夹爪机构包括第一夹杆、第二夹杆、以及安装在第八驱动电机输出轴上的夹爪基板，所述夹爪基板上安装有第二电动推杆，所述夹爪基板上在第二电动推杆的两侧分别转动连接有对称设置的第一主动杆第二主动杆，所述第一主动杆和第二主动杆结构相同均包括转动连接在夹爪基板上的齿轮部，以及设置在齿轮部上的主动杆部；所述第二电动推杆的伸缩端安装有用于驱动齿轮部转动的齿条杆；所述夹爪基板上在第二电动推杆的两侧分别铰接有第一支撑杆和第二支撑杆，所述第一夹杆的一端与第一主动杆铰接，所述第一夹杆的杆身与第一支撑杆铰接；所述第二夹杆的一端与第二主动杆铰接，所述第二夹杆的杆身与第二支撑杆铰接；所述第一夹杆上在远离第一主动杆的一端安装有第一夹块，所述第二夹杆上在远离第二主动杆的一端安装有与所述第一夹块配合使用的第二夹块；所述夹爪基板上安装有与夹爪盖板，所述夹爪盖板上沿第二电动推杆的运动方向设有第一滑槽，所述齿条杆上设有插接在所述第一滑槽内的导向块。

进一步的技术方案中，所述行走机构包括沿水平方向安装在底座下方的主梁，所述底座的下方安装有用于驱动主梁转动的第一电机；所述主梁的两端沿垂直于主梁方向安装有两端向下弯折的轮架，所述轮架的弯折部均铰接有支脚，所述支脚上安装转轮架，以及用于驱动转轮架转动的转向电机；所述转轮架内安装有行进轮，以及用于驱动行进轮转动的行进电机；所述轮架上安装有用于驱动支脚撑起或者收纳的第三电动推杆；

所述轮架的两端转动连接有转轴，所述转轴的侧面上绕所述转轴的轴线间隔均匀地设有三个支腿板，所述支腿板上沿所述转轴的径向均安装有第四电动推杆，所述第四电动推杆的伸缩端安装有防滑橡胶垫。

进一步的技术方案中，所述靠背的侧面设有插接槽，所述插接槽内滑动连接有用于放置药品的药盒；所述靠背内设有用于控制所述药盒打开的自动锁，且所述自动锁与集成控制操作面板电连接。

一种可智能看护的老年人生活辅助机器人的工作方法，首先设置在水平板上的摄像头对被看护老人进行人脸识别，使得系统可以认出被看护老人，并执行其他职能，对被看护老人进行服务；

当需要被看护老人定时服用所需药物时，首先通过集成控制面板选定按时服药程序，设定所需服用药物的时间和计量，然后选择开锁，自动锁将药盒打开，将药物放入药盒中，再将药盒推上使其自动锁好，当到了设定的服药时间时，辅助机器人内置的扬声器会发出语音提示老人服药和服药剂量，并且自动锁打开将药盒弹出，被看护老人根据语音提示进行取药并服用，取药后关闭关闭药盒自动锁上锁，避免老人重复服药；

当被看护老人需要取位置过高的物体或需要拾起地面物体时，首先通过集成控制面板选定取物程序，辅助机器人的摄像头将捕捉周围物品，并显示在集成控制面板上，被看护老人选取所需要的物品后，摄像头进一步捕捉并锁定该物品，取物程序控制辅助机器人靠背上的两个抓取机构动作将物品放在辅助机器人的底座上，等被看护老人自行取走；

当被看护老人需要上下楼梯时，首先被看护老人需在集成控制面板上选定上下楼梯程序，并选择辅助上下楼或乘坐上下楼，当选择辅助上下楼时，辅助机器人的扶手机构将会向后旋转，被看护老人可以在扶手机构的辅助下跟随辅助机器人通过行走机构一同上下楼，当选乘坐上楼时，辅助机器人的抓取机构将移动到辅助机器人两侧，老人坐在辅助机器人的底座上，辅助机器人承载被看护老人通过行走机构一同上下楼；

当被看护老人需要外出时，首先被看护老人需在集成控制面板上选定随行程序，辅助机器人会根据摄像头捕捉老人，并在距老人1m的范围内跟随老人行走，同时集成控制面板通过GPS导航程序显示地图和辅助机器人所在位置,用以辅助被看护老人查找位置；

当被看护老人外出劳累时，首先被看护老人需在集成控制面板上选定临时休息程序，辅助机器人将抓取机构移动到辅助机器人两侧，将底座空出，被看护老人可以坐在底座上进行休息；

当被看护老人行走困难时，首先被看护老人需在集成控制面板上选定辅助行走程序，辅助机器人控制扶手机构向后旋转且保持水平，被看护老人可以通过扶手机构缓慢行走；

当被看护老人出现意外摔倒情况时，辅助机器人摄像头捕捉到老人摔倒在地则会自动启动扶起程序，辅助机器人通过行走机构运动到摔倒的被看护老人的后面然后通过扶手机构将被看护老人慢慢扶起直到使其自己可以站立；

当被看护老人出现突发病需要紧急呼救时，辅助机器人摄像头捕捉到被看护老人出现10min倒地不动会自动启动紧急呼救程序，辅助机器人内置的扬声器会发出求救语音，并自动拨打医院急救电话，通知医院进行抢救从而达到突发事件应急抢救。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

(1)随身随行，避免老人丢失，还可根据路线引路带领迷路老人自己回家；

(2)紧急呼救，在老人发生突发病时可联系医院，及时救治；

(3)定时吃药提醒，提醒老人按时按量服用药物；

(4)可辅助老人上下楼梯，也可乘坐该机器人上下楼梯；

(5)随时可提供座椅休息，也可辅助老年人行走；

(6)老年人意外摔倒可将其扶起；

(7)可帮助老年人取高处物品，也可将地面物品拾起，避免老人登高、下蹲减少危险。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的正视图；

图3为本发明的左视图；

图4为本发明的抓取机构示意图；

图5为本发明的夹爪机构立体示意图；

图6为本发明的夹爪机构的内部结构示意图；

图7为本发明取高处物品和拾起地面物品的工作示意图；

图8为本发明行走机构的结构示意图；

图9-1至9-4为本发明上下楼梯时的结构示意图；

图10为本发明扶手机构的正视图；

图11为本发明扶手机构的左视图；

图12为本发明扶手机构部分示意图一；

图13为本发明扶手机构部分示意图二；

图14为本发明行走机构的部分结构示意图；

图15-1至图15-5为本发明扶起老人的步骤图；

图16为本发明的在药盒伸出时的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1-16所示，一种可智能看护的老年人生活辅助机器人，包括设有座垫11的底座10，所述底座10上沿竖直方向安装有靠背12，所述靠背12上部的两侧安装有抓取机构；所述底座10的下方安装有行走机构；所述底座10的下方安装有向靠背12后方伸出的底板23，所述底板23上安装有扶手机构；所述扶手机构包括沿竖直方向安装所述底板23上的两个平行设置的导滑杆19，所述底板23上在两个导滑杆19中间安装有沿竖直方向设置的第一电动推杆17，所述第一电动推杆17的伸缩端通过横杆21转动连接有滑轮22，所述横杆21的两端分别通过第一滑块20a滑动连接在导滑杆19上；所述导滑杆19上通过第二滑块20b滑动连接有挂板29，所述挂板29上通过两个支撑座28转动连接有与所述导滑杆19垂直的第一转轴26，所述第一转轴26的两端沿垂直于第一转轴26的方向安装有扶手臂6，所述扶手臂6上在远离第一转轴26的一端安装有扶手6a，以及用于驱动扶手6a转动的扶手电机6b；所述挂板29上通过螺栓安装有第一驱动电机24，所述第一驱动电机24通过减速箱25驱动第一转轴26转动；所述挂板29上在所述第一驱动电机24、减速箱25、第一转轴26的外侧安装有盖板16；所述滑轮22上安装有提升链条18，所述提升链条18的一端与底板23固定连接、另一端与所述盖板16固定连接；

所述导滑杆19的上端安装有水平板27，所述底板23上沿竖直方向设有上端与所述水平板27连接的后侧板3，所述后侧板3上安装有用于控制机器人动作的液晶的集成控制操作面板30，所述水平板27上安装有与所述集成操作控制面板30电连接的摄像头4。

所述抓取机构包括安装在所述靠背12上转臂13a，所述转臂13a上安装有用于驱动转臂13a转动的第二驱动电机13m，所述转臂13a上在远离靠背12的一端安装有第一机械臂13b；所述第一机械臂上13b在其与所述转臂13a安装处设有用于驱动第一机械臂13b转动的第三驱动电机13l，所述第一机械臂13b上在远离所述转臂13a的一端安装有第二机械臂13c，以及用于驱动第二机械臂13c转动的第四驱动电机13k；所述第二机械臂13c上在远离第一机械臂13b的一端安装有第五驱动电机13h，且第五驱动电机13h的输出轴沿第二机械臂13c的长度方向设置，所述第五驱动电机13h的输出轴上安装有第三机械臂13d，所述第三机械臂13d在远离第五驱动电机13h的一端安装有第四机械臂13e，所述第四机械臂13e上在其与所述第三机械臂13d安装处设有用于驱动第四机械臂13e转动的第六驱动电机13j；所述第四机械臂13e上在远离第三机械臂13d的一端安装有第七驱动电机13g，且第七驱动电机13g的输出轴沿第四机械臂13e的长度方向设置；所述第七驱动电机13g的输出轴上安装有第五机械臂13f，所述第五机械臂13f上在远离第七驱动电机13g的一端安装有第八驱动电机13i，且所述第八驱动电机13i的输出轴与第五机械臂13f垂直；所述第八驱动电机13i的输出轴上安装有夹爪机构。

所述夹爪机构包括第一夹杆16i、第二夹杆16f、以及安装在第八驱动电机13i输出轴上的夹爪基板16，所述夹爪基板16上安装有第二电动推杆16b，所述夹爪基板16上在第二电动推杆16b的两侧分别转动连接有对称设置的第一主动杆16h第二主动杆16d，所述第一主动杆16h和第二主动杆16d结构相同均包括转动连接在夹爪基板16上的齿轮部，以及设置在齿轮部上的主动杆部；所述第二电动推杆16b的伸缩端安装有用于驱动齿轮部转动的齿条杆16c；所述夹爪基板16上在第二电动推杆16b的两侧分别铰接有第一支撑杆16j和第二支撑杆16e，所述第一夹杆16i的一端与第一主动杆16h铰接，所述第一夹杆16i的杆身与第一支撑杆16j铰接；所述第二夹杆16f的一端与第二主动杆16d铰接，所述第二夹杆16f的杆身与第二支撑杆16e铰接；所述第一夹杆16i上在远离第一主动杆16h的一端安装有第一夹块16k，所述第二夹杆16f上在远离第二主动杆16d的一端安装有与所述第一夹块16k配合使用的第二夹块16g；所述夹爪基板16上安装有与夹爪盖板16a，所述夹爪盖板16a上沿第二电动推杆16b的运动方向设有第一滑槽，所述齿条杆16c上设有插接在所述第一滑槽内的导向块。夹爪机构工作时第二电动推杆16b动作带动齿条杆16c动作，齿条杆16c通过第一主动杆16h和第二主动杆16d上的齿轮部带动第一主动杆16h和第二主动杆16d运动，进而在第一支撑杆16j和第二支撑杆16e的作用下带动第一夹杆16i和第二夹杆16f运动，实现夹爪机构的动作。

所述行走机构包括沿水平方向安装在底座10下方的主梁1，所述底座10的下方安装有用于驱动主梁1转动的第一电机2；所述主梁1的两端沿垂直于主梁1方向安装有两端向下弯折的轮架7，所述轮架7的弯折部均铰接有支脚9a，所述支脚9a上安装转轮架9，以及用于驱动转轮架9转动的转向电机9c；所述转轮架9c内安装有行进轮9e，以及用于驱动行进轮9e转动的行进电机9d；所述轮架7上安装有用于驱动支脚9a撑起或者收纳的第三电动推杆9b；所述轮架7的两端转动连接有转轴8d，所述转轴8d的侧面上绕所述转轴8d的轴线间隔均匀地设有三个支腿板8b，所述支腿板8b上沿所述转轴8d的径向均安装有第四电动推杆8a，所述第四电动推杆8a的伸缩端安装有防滑橡胶垫8e。行走机构在正常情况下由第三电动推杆9b推动支脚9a向下伸出，使得安装在转轮架9c内的行进轮9e接触地面，并且由行进电机9d驱动行进轮9e转动行进，由转向电机9c驱动转轮架9转动进行换向；当需要上下楼梯时第三电动推杆9b收缩，联动支脚9a将行进轮9e收起，不接触地面，此时使用安装在转轴8d上的三个支腿板8b来进行上下楼梯动作，支腿板8b通过调解第四电动推杆8a的长度来适应楼梯台阶的高低，当安装在转轴8d上的三个支腿板8b旋转上下楼梯时，使得楼梯的棱角埋入在轮架7的弯折部，从而达到互补，使机器人能够在楼梯上自由移动；在辅助机器人上下楼梯时底座10上的第一电机2带动底座10转动，使得在上下楼梯的过程中，辅助机器人的始终保持竖直，不会给乘坐的被看护老人带来不适。

所述靠背12的侧面设有插接槽，所述插接槽内滑动连接有用于放置药品的药盒15；所述靠背12内设有用于控制所述药盒15打开的自动锁，且所述自动锁与集成控制操作面板30电连接。

一种可智能看护的老年人生活辅助机器人的工作方法，首先设置在水平板上的摄像头4对被看护老人进行人脸识别，使得系统可以认出被看护老人，并执行其他职能，对被看护老人进行服务；

当需要被看护老人定时服用所需药物时，首先通过集成控制面板30选定按时服药程序，设定所需服用药物的时间和计量，然后选择开锁，自动锁将药盒15打开，将药物放入药盒15中，再将药盒15推上使其自动锁好，当到了设定的服药时间时，辅助机器人内置的扬声器会发出语音提示老人服药和服药剂量，并且自动锁打开将药盒15弹出，被看护老人根据语音提示进行取药并服用，取药后关闭关闭药盒自动锁上锁，避免老人重复服药；

当被看护老人需要取位置过高的物体或需要拾起地面物体时，首先通过集成控制面板30选定取物程序，辅助机器人的摄像头4将捕捉周围物品，并显示在集成控制面板30上，被看护老人选取所需要的物品后，摄像头进一步捕捉并锁定该物品，取物程序控制辅助机器人靠背上的两个抓取机构动作将物品放在辅助机器人的底座上，等被看护老人自行取走；

当被看护老人需要上下楼梯时，首先被看护老人需在集成控制面板30上选定上下楼梯程序，并选择辅助上下楼或乘坐上下楼，当选择辅助上下楼时，辅助机器人的扶手机构将会向后旋转，被看护老人可以在扶手机构的辅助下跟随辅助机器人通过行走机构一同上下楼，当选乘坐上楼时，辅助机器人的抓取机构将移动到辅助机器人两侧，老人坐在辅助机器人的底座上，辅助机器人承载被看护老人通过行走机构一同上下楼；

当被看护老人需要外出时，首先被看护老人需在集成控制面板30上选定随行程序，辅助机器人会根据摄像头捕捉老人，并在距老人1m的范围内跟随老人行走，同时集成控制面板通过GPS导航程序显示地图和辅助机器人所在位置,用以辅助被看护老人查找位置；

当被看护老人外出劳累时，首先被看护老人需在集成控制面板30上选定临时休息程序，辅助机器人将抓取机构移动到辅助机器人两侧，将底座空出，被看护老人可以坐在底座上进行休息；

当被看护老人行走困难时，首先被看护老人需在集成控制面板30上选定辅助行走程序，辅助机器人控制扶手机构向后旋转且保持水平，被看护老人可以通过扶手机构缓慢行走；

当被看护老人出现意外摔倒情况时，辅助机器人摄像头4捕捉到老人摔倒在地则会自动启动扶起程序，辅助机器人通过行走机构运动到摔倒的被看护老人的后面然后通过扶手机构将被看护老人慢慢扶起直到使其自己可以站立；

当被看护老人出现突发病需要紧急呼救时，辅助机器人摄像头4捕捉到被看护老人出现10min倒地不动会自动启动紧急呼救程序，辅助机器人内置的扬声器会发出求救语音，并自动拨打医院急救电话，通知医院进行抢救从而达到突发事件应急抢救。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。