Kiri-Spoon：一种用于机器人辅助喂食的Kirigami 工具

对于数百万有行动 limitation 的成年人来说，进食是每日的挑战。已开发出多种机器人系统以满足这一社会需求。不幸的是，机器人辅助喂食的终端用户采纳受限，部分原因是现有设备无法无缝抓取、操作和喂食多样化食物。近期研究通过创建新的算法来解决食物获取和 bite transfer 的问题。与这些算法开发并行，我们假设机械智能将使机器人机臂更容易喂食人。因此，我们提出 Kiri-Spoon，这是一种专为机器人辅助喂食而设计的软质刀具。Kiri-Spoon 由刮刀形状的Kirigami 结构组成：当受驱动时，Kirigami 薄膜会变形为曲率递增的碗形。配备 Kiri-Spoon 的机器人机臂可利用Kirigami 结构在获取 morsels 时包裹住食物，随机器人移动时保持这些食物，然后在合规地将食物释放到用户的口中。总体而言，Kiri-Spoon 将熟悉舒适的刀勺形状与软体机器人抓手的增强功能相结合。接下来，我们首先应用利益相关方驱动的设计流程，确保 Kiri-Spoon 满足护理者和具有身体残疾的用户的需求。我们随后表征了 Kiri-Spoon 的动力学，推导出一种将作动力量与勺子形状关联的机械模型。论文以三个独立实验结束，评估 (a) Kiri-Spoon 提供的机械优势，(b) 具有残疾的用户对我们系统的感知，以及 (c) Kiri-Spoon 的机械智能如何补充最先进的算法。我们的结果表明，Kiri-Spoon 在多样化食物、多个机器人平台和不同操作算法方面都推进了机器人辅助喂食。