阅读说明：本技术 一种电子防抖餐具 (Electronic anti-shake tableware ) 是由 付冬梅 宋广轩 秦昕 王美军 于 2019-09-25 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种电子防抖餐具,包括手持柄、餐具本体、伺服机构和餐具本体固定装置；其中,餐具本体固定装置通过伺服机构与手持柄连接,餐具本体与餐具本体固定装置可拆卸连接；手持柄内设有主板和为主板供电的电源,主板上设有微控制器和第一传感器；餐具本体固定装置内设有第二传感器；第一传感器用于实时采集手持柄的空间姿态数据,第二传感器用于实时采集餐具本体的空间姿态数据,微控制器用于根据手持柄空间姿态的动态变化,驱动伺服机构带动餐具本体相对于手持柄运动,保持其在空间中的位置相对稳定。本发明具有响应速度快,调节准确,使用范围广,餐具本体可更换,可无线充电的特点,能辅助震颤症患者解决因手部抖动带来的进食不便的问题。(The invention provides electronic anti-shake tableware, which comprises a handheld handle, a tableware body, a servo mechanism and a tableware body fixing device, wherein the handheld handle is arranged on the tableware body; the tableware body fixing device is connected with the handle through the servo mechanism, and the tableware body is detachably connected with the tableware body fixing device; a main board and a power supply for supplying power to the main board are arranged in the handheld handle, and a microcontroller and a first sensor are arranged on the main board; a second sensor is arranged in the tableware body fixing device; the first sensor is used for collecting the space attitude data of the handheld handle in real time, the second sensor is used for collecting the space attitude data of the tableware body in real time, and the microcontroller is used for driving the servo mechanism to drive the tableware body to move relative to the handheld handle according to the dynamic change of the space attitude of the handheld handle, so that the position of the tableware body in the space is kept relatively stable. The invention has the characteristics of high response speed, accurate adjustment, wide application range, replaceable tableware body and wireless charging, and can assist tremor patients to solve the problem of inconvenient eating caused by hand trembling.)

一种电子防抖餐具

技术领域

本发明涉及餐具技术领域，特别是指一种电子防抖餐具。

背景技术

震颤，在西医学领域中被作为诊断学的一个具有诊断意义的现象，肢体震颤是肢体的一种节律性、交替性摆动动作，临床上分为静止性震颤、生理性震颤、原发性震颤、意向性震颤等。帕金森综合征、肝豆状核变性、甲状腺功能亢进以及一些脑部疾病都会引起震颤现象。

一部分存在严重震颤现象的患者，因为手部抖动剧烈，在吃饭时使用餐具，食物会从餐具中抖落，致使患者生活不能自理，需要有人喂饭照顾。现有的餐具不能为存在严重震颤现象的患者提供稳定的平台或容器盛放食物，常令患者感到苦恼，严重者自尊心会受到较大的伤害。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电子防抖餐具，以辅助震颤症患者解决患者因手部抖动带来的自主进食不便的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电子防抖餐具，其包括手持柄、餐具本体、伺服机构和餐具本体固定装置；其中，

所述餐具本体固定装置通过所述伺服机构与所述手持柄传动连接，所述餐具本体与所述餐具本体固定装置可拆卸连接；所述手持柄内设置有主板和电源，所述主板和所述电源电性连接，所述主板上设置有微控制器和第一传感器；所述伺服机构和所述第一传感器均与所述微控制器电性连接；

所述第一传感器用于在使用过程中实时采集所述手持柄的空间姿态数据，并将所述手持柄的空间姿态数据实时传送给所述微控制器；所述微控制器用于根据所述手持柄的空间姿态的动态变化，生成控制信号并将所述控制信号传送给所述伺服机构，以驱动所述伺服机构通过所述餐具本体固定装置带动所述餐具本体相对于所述手持柄向与所述手持柄的抖动方向相反的方向运动，以抵消所述餐具本体因抖动造成的空间姿态变化，保持其在空间中的位置相对稳定。

进一步地，所述餐具本体固定装置内设置有第二传感器；所述第二传感器与所述微控制器电性连接，所述第二传感器用于在使用过程中实时采集餐具本体的空间姿态数据，并将餐具本体的空间姿态数据实时传送给所述微控制器；

所述微控制器还用于在根据所述手持柄的空间姿态的动态变化控制所述伺服机构的过程中，同时根据所述第二传感器实时传输的所述餐具本体的空间姿态数据，对所述控制信号进行补偿，以完成对所述伺服机构的闭环控制。

优选地，所述第一传感器和所述第二传感器的类型相同，均为电子陀螺仪与电子加速计的共轴组合，所述第一传感器与所述第二传感器的相对位置具有可用数学描述的空间位置关系。

进一步地，所述微控制器使用数据融合算法将所述第一传感器和第二传感器采集的角速度与加速度数据分别进行数据融合，以得到所述手持柄的空间姿态及所述餐具本体的空间姿态。

进一步地，所述伺服机构包括至少一台旋转电机。

可选地，所述伺服机构为由多台旋转电机机械组合而成的电机组，所述电机组中各旋转电机运动对所述餐具本体产生的空间位置影响具有可用数学描述的位置关系。

可选地，所述电源为可充电的锂离子电池。

可选地，所述电源包括无线充电模块，所述无线充电模块用于使用无线电能传输技术为所述电源充电。

进一步地，所述餐具本体一端设置有与所述餐具本体固定装置连接的连接结构，所述餐具本体固定装置与所述餐具本体连接的一端设置有与所述连接结构相匹配的锁定结构；

所述锁定结构的内壁嵌有压入式弹簧柱塞，所述连接结构的侧壁设置有与所述弹簧柱塞相匹配的圆形凹槽，所述连接结构***所述锁定结构后，所述弹簧柱塞与所述圆形凹槽对应卡接。

可选地，所述主板上还设置有无线通信模块，以通过无线方式实现所述主板与智能设备的通信。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本发明提供的电子防抖餐具，可用于辅助震颤症患者，降低患者因手部抖动带来的自主进食不便的问题，其具有响应速度快、调节准确、充电与使用简单方便、餐具本体可更换的优点。通过内置的传感器采集抖动数据，利用微控制器对传感器采集的数据进行分析，并控制伺服机构做出反应，消除餐具的抖动；餐具本体可更换的设计结构大大增加了本发明的适用范围；无线电能传输的充电方式可大大方便使用者对本发明的电子防抖餐具进行充电。

附图说明

图1为本发明的电子防抖餐具的结构示意图；

图2和图3分别为另一种不同形态的餐具本体示意图；

图4为无线充电底座的示意图；

图5为本发明的餐具本体固定装置与餐具本体的固定方式示意图。

[附图标记说明]

1、手持柄；2、伺服机构；3、餐具本体固定装置；4、餐具本体；

5、主板；6、电源；7、第一传感器；8、第二传感器；9、线缆；

10、无线充电底座；11、弹簧柱塞。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

请参阅图1至图5，本实施例提供一种电子防抖餐具，其包括手持柄1、伺服机构2、餐具本体固定装置3以及餐具本体4；其中，

餐具本体固定装置3通过伺服机构2与手持柄1传动连接，餐具本体4与餐具本体固定装置3通过免工具装卸的方式实现可拆卸连接；手持柄1表面材质质感粗糙，造型符合人体工程学设计，方便用户抓握，防止餐具掉落；

在手持柄1内设置有主板5和电源6，电源6和主板5电性连接，电源6用于为设备的运行提供电能；主板5上设置有微控制器和第一传感器7；伺服机构2和主板5上的第一传感器7均与主板5上的微控制器电性连接；

第一传感器7用于在使用过程中实时采集手持柄1的空间姿态数据，并将手持柄1的空间姿态数据实时传送给微控制器；微控制器用于对手持柄1的空间姿态数据进行分析得到手持柄1的空间姿态，并根据手持柄1的空间姿态的动态变化，生成控制信号并将控制信号传送给伺服机构2，伺服机构2接受微控制器的控制，及时做出响应，通过餐具本体固定装置3带动餐具本体4相对于手持柄1向与手持柄1的抖动方向相反的方向运动，以抵消餐具本体4因手持柄1的抖动造成的空间姿态变化，保持餐具本体4在空间中的位置相对稳定。

进一步地，上述餐具本体固定装置3内设置有第二传感器8；第二传感器8通过线缆9与微控制器电性连接，第二传感器8用于在使用过程中实时采集餐具本体4的空间姿态数据，并将餐具本体4的空间姿态数据实时传给微控制器；微控制器还用于在根据手持柄1的空间姿态的动态变化控制伺服机构2的过程中，同时根据第二传感器8实时传输的餐具本体4的空间姿态数据得到餐具本体4的空间姿态，根据餐具本体4的运动对输出至伺服机构2的控制信号进行补偿，以完成对伺服机构2的闭环控制，从而提高控制速度和精度。

具体地，在本实施例中，第一传感器7和第二传感器8以IIC协议所规范的标准将各自采集的数据分别传输至主板5上的微控制器内；微控制器内置的控制算法具体为抗积分饱和的PID算法；当然可以理解的是，本实例并不对各传感器与微控制器间的传输协议和微控制器内置的控制算法作具体限定。

上述第一传感器7和第二传感器8的类型相同，均为电子陀螺仪与电子加速计的共轴组合，第一传感器7与第二传感器8的相对位置具有可用数学描述的空间位置关系，分别独立采集手持柄1和餐具本体4的角速度及加速度。主板5上的微控制器使用卡尔曼数据融合算法将第一传感器7和第二传感器8采集的角速度与加速度数据分别进行数据融合，以得到手持柄1的空间姿态及餐具本体4的空间姿态。从而降低单独使用其中一种传感器带来的误差，提高测量精度。

上述伺服机构2为电机组，在设计时根据抖动类型的特点，电机组可选用一台、两台或三台旋转电机的机械组合，电机组中各电机运动对餐具本体4的空间姿态产生的影响具有可用数学描述的位置关系；微控制器根据前述算法计算生成控制信号，将控制信号通过线缆传输至伺服机构2，伺服机构2的电机组根据控制信号做出响应，产生旋转，使餐具本体4与手持柄1发生相对运动，在手持柄1抖动的情况下，保持餐具本体4在空间中动态的相对稳定。

例如，针对酒精依赖型震颤患者具有单一类型震颤的特点，电机组选用一台旋转电机，安装使其旋转运动对餐具本体4的俯仰轴转动呈线性关系。具体地，在本实施例中，电机外壳与手持柄1刚性连接，电机转子通过减速机构与餐具本体固定装置3刚性连接，当电机在微处理器的控制下运动时，固定在餐具本体固定装置3上的餐具本体4可做俯仰轴转动；

如图1至图3所示，上述餐具本体4具有形如勺子、叉子、筷子等多种不同类型，在不同使用场景下，使用者可根据实际需求方便地进行更换；从而为使用者进食提供便利。例如，当患有酒精依赖症的使用者希望自主完成喝粥动作时，可在防抖餐具上安装“汤勺”形态的餐具本体4，当手持柄1抖动时，上述防抖餐具的结构与软件算法可使餐具本体4做出与手持柄1相反的运动，保持餐具本体4在空间中的相对稳定，避免流食洒落，帮助使用者自主进食。

具体地，上述餐具本体固定装置3和餐具本体4之间的免工具装卸的方式为：在餐具本体4一端设置与餐具本体固定装置3连接的连接结构，在餐具本体固定装置3与餐具本体4连接的一端设置与连接结构相匹配的锁定结构；以使得餐具本体4可以通过免工具装卸的方式连接到餐具本体固定装置上；

进一步地，如图5所示，上述锁定结构的内壁嵌有压入式弹簧柱塞11，连接结构的侧壁设置有与弹簧柱塞11相匹配的圆形凹槽，连接结构***锁定结构后，弹簧柱塞11与圆形凹槽对应卡接。使用时，将餐具本体4一端的连接结构手动推入餐具本体固定装置3的锁定结构内，利用弹簧柱塞11球头压力来固定餐具本体4。

上述电源6为可充电的锂离子电池。其可以采用有线适配器进行充电或如图4所示的无线充电底座10以无线充电方式进行非接触式充电；当采用无线充电底座10充电时，电源6需要设置无线充电模块，以实现可通过无线充电底座10使用无线电能传输技术为电源6充电。电源6具有保护电路，可管理充电、放电过程，避免电源过充、过放、温度过高，并可提供剩余电量查询的功能。

此外，上述主板5上还设置有无线通信模块，以通过无线方式实现主板5与智能设备的连接及通信。

进一步地，在本实施例中，电子防抖餐具具体通过无线射频通信技术(如蓝牙通信)与智能设备连接，并进行数据信息传输。智能设备可将使用者数据加密保存于因特网，并对使用者数据进行处理，为电子防抖餐具的优化提供具体参数，对不同使用者特定的抖动类型进行有针对性的调节。并可通过智能设备查看餐具电量、采集用户习惯数据、设置工作状态等，以便通过数据分析进一步调整微控制器内的算法参数，并更新防抖餐具算法。

本实施例提供的电子防抖餐具，可用于辅助震颤症患者，降低患者因手部抖动带来的自主进食不便的问题，其具有响应速度快、调节准确、充电与使用简单方便、餐具本体可更换的优点。通过内置的传感器采集抖动数据，利用微控制器对传感器采集的数据进行分析，并控制伺服机构做出反应，消除餐具的抖动；餐具本体可更换的设计结构大大增加了本发明的适用范围；无线电能传输的充电方式可大大方便使用者对本实施例的电子防抖餐具进行充电。

此外，需要说明的是，在本文中，诸如第一、第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

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，在不脱离本发明所述原理的前提下，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。