CN104970690B - 一种实现双电机控制的可编程四杆机构颠锅方法的翻炒装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双电机控制的可编程四杆机构颠锅方法和翻炒装置。其是将锅具与四杆机构中连杆上的选定点相连接，并且锅具可绕该选定点旋转。该四杆机构属于曲柄摇杆机构。只考虑四杆机构的运动，锅具上的任一质点的运动轨迹为沿竖直平面的倾斜的近似椭圆曲线；只考虑选定点的旋转运动，锅具可实现360°的旋转；同时考虑四杆机构的带动和选定点的旋转运动，两种运动可以合成复杂的复合运动。这两种运动由步进电机或伺服电机控制，经配合本专利的程序控制，即可模仿厨师烹饪过程中的翻炒动作。本发明可以配合投料装置、锅具清洗装置和出菜装置，组成全自动的烹饪机器人。

Description

一种实现双电机控制的可编程四杆机构颠锅方法的翻炒装置

技术领域

本技术涉及烹调技术领域，具体涉及双电机控制的可编程四杆机构颠锅方法和翻炒装置。

背景技术

中国烹饪饮食文化源远流长，博大精深。中式菜肴的烹饪方式多种多样，典型的烹饪方式包括炒、煎、炸、烩、焖、烧、煮等。中国的烹饪不仅讲究菜肴原料的合理搭配、五味调和，讲究做出来的成品菜肴要色、香、味俱全，还讲究对食用者健康有益。翻炒的烹饪手法在中式菜的烹制过程中十分常用，作用在于使食材混合、受热均匀。

在翻炒的各项技术当中，颠锅技术又是最为基础的基本技能之一，怎样使生食材被均匀、有效地加热而又不被炒糊一直是厨师关注的重点，人工翻炒在于操作者的熟练程度，而采用机器翻炒则需要将锅具与各种动作机构组合在一起，综合完成。

厨师颠锅的翻炒方式大致可分为小翻勺、大翻勺等等。其中，小翻勺具体是利用灶口边沿为支点，锅略前倾将原料送至锅前部，然后快速回拉并下压，从而使原料在锅中翻转。主要适用于数量少，加热时间短，散碎易成熟的菜肴。而大翻勺则是指对锅内材料一次性做180°翻转，前翻动原理与小勺翻相似，但翻动动作和翻转幅度较大，并且翻动时锅具会离开火口。

为了能制作出高质量的菜式，烹饪设备因需具备模拟翻炒动作的能力。现有的烹调设备虽然能作出翻炒的动作，但其运动方式比较单一，通常为使锅具以一定速度按固定轨迹运动。例如，专利CN203802297U所述，导轨固定式自动颠锅系统，其特征是：所述导轨固定式自动颠锅系统；所述系统包括：机架、曲线导轨，所述曲线导轨固定于所述机架上；用于炒菜的锅具，所述锅具具有摆动轴；锅具驱动装置，所述驱动装置驱动所述锅具的摆动轴沿所述曲线导轨往复运动，从而实现锅具摆。所述摆动轴位于所述锅具非中央的位置，偏向于所述锅具的一侧。在所述锅具运动的任一时刻，所述锅具均以所述摆动轴为旋转中心发生转动。在所述锅具的整个运动过程中，所述摆动轴的位置在曲线导轨上周期性地发生变化。上述机构由于采用单一的驱动装置来产生颠锅的效果，因此只能得到单一的颠锅动作。虽然控制方式简单，但面对大小、形状、质量各异的食材，其颠锅效果则难以完全得到保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以完成锅具不同的颠锅和翻炒动作的双电机控制的可编程四杆机构颠锅方法和翻炒装置。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

一种双电机控制的可编程四杆机构颠锅方法，其将锅具通过与锅具刚性连接的转轴铰接于曲柄摇杆机构的连杆上，所述曲柄摇杆机构有两组，并对称布置于锅具两侧；曲柄摇杆机构中曲柄的安装位置高于摇杆的安装位置，采用第一驱动电机带动曲柄摇杆机构中曲柄的旋转，采用第二驱动电机带动曲柄摇杆机构中连杆上选定点的旋转运动；在仅由曲柄摇杆机构的曲柄旋转带动下，锅具上任一质点的运动轨迹为沿竖直平面倾斜的近似椭圆曲线；在仅由所述第二驱动电机带动，锅具绕所述转轴的转动下，锅具上任一质点的运动轨迹为沿竖直平面的圆形曲线，这两种运动轨迹的复合完成不同的锅具颠锅或翻炒动作。

进一步地，所述第一驱动电机和第二驱动电机为步进电机或伺服电机，且由可编程的控制电路控制。

实所述颠锅方法的翻炒装置，包括曲柄摇杆机构、第一驱动装置和第二驱动装置；所述曲柄摇杆机构包括由第一驱动装置驱动的曲柄、连杆及摇杆，所述曲柄的旋转中心高于摇杆的旋转中心所在的水平面上，所述连杆一端与所述曲柄顶端铰接，所述摇杆与所述连杆另一端铰接，所述锅具通过转轴与所述连杆铰接，在仅由第一驱动装置驱动带动下，锅具在竖直平面做倾斜的近似椭圆曲线运动；所述转轴由第二个驱动装置带动，使锅具能进行360°的旋转两组曲柄摇杆机构之间通过同步机构连接使第二驱动装置驱动一组曲柄摇杆机构运动时，锅具的另一组曲柄摇杆机构亦同步运动。

进一步地，所述同步机构包括依次传动连接的皮带轮、皮带、联轴器和同步轴。

进一步地，所述锅具通过转轴与所述连杆的连接点设于所述连杆两个端点连线之间的上端。

进一步地，所述锅具包括锅体和对称的布置在锅体两侧的一对锅耳，锅耳与锅体刚性连接，每个锅均各自独立通过转轴铰接于一组曲柄摇杆机构上。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

本发明通过将锅具铰接于曲柄摇杆机构的连杆上，并使曲柄摇杆机构中曲柄的安装位置高于摇杆的安装位置，仅当曲柄摇杆机构运动时，锅具运动轨迹为一沿竖直平面倾斜的近似椭圆曲线，并且整个轨迹都位于加热装置的上方，而不会与灶头或其他加热装置产生干涉；锅具本身在上述的运动轨迹的任意位置上均能以任意角度转动，因此在本发明设定的程序控制下，可以针对不同的食材或颠锅要求来调整锅具在运动轨迹的任一点的倾角大小，以得到良好的颠锅效果。

附图说明

图1为实例中双电机控制的可编程四杆机构颠锅翻炒装置的立体示意图；

图2为实例中锅具运动装置的结构示意图；

图3为图1所示装置的俯视图；

图4为锅具1的立体示意图；

图5为右底座24的立体示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明将锅具通过与锅具刚性连接的转轴铰接于曲柄摇杆机构的连杆上，在仅由曲柄摇杆机构的带动下，锅具上任一质点的运动轨迹为沿竖直平面倾斜的近似椭圆曲线，形成基本的颠锅动作。其中，该曲柄摇杆机构中曲柄的安装位置高于摇杆的安装位置，其是为了调整锅具运动轨迹的倾斜程度。在仅由锅具绕上述转轴的转动下，锅具上任一质点的运动轨迹为沿竖直平面的圆形曲线。两种动作复合形成可调整的颠锅动作。由于曲柄摇杆机构的运动由第一运驱动装置驱动，锅具的绕轴转动由第二驱动装置驱动，两者相互独立，因此锅具本身在上述的运动轨迹的任意位置上均能以任意角度转动，以达到调控颠锅运动的目的，即针对不同的材料或颠锅要求来调整锅具在运动轨迹的任一点的倾角大小，以得到良好的颠锅效果。

基于上述方法，本实例提供了一种翻炒装置。本领域技术人员只要按照发明内容所述的方案结合现有技术即可实现本发明。以下仅仅作为本发明要求保护的技术方案的进一步实施的实例，并不等于要求保护的技术方案本身，

参见图1-图5，翻炒装置包括一锅具1、基座2、曲柄摇杆机构3、锅具转动机构4和同步机构5。

所述锅具1包括锅具11和锅耳12，锅耳12设为一对，对称的布置在锅具11两侧，与锅具11刚性连接。锅耳12上有转轴121，锅具1通过该转轴121铰接于所述曲柄摇杆机构3上。曲柄摇杆机构3带动锅具1在竖直平面上作倾斜的近似椭圆曲线的运动，以实现颠锅的基本轨迹。

实例中，所述曲柄摇杆机构3设有两组，并对称的布置于锅具1的左右两侧，并均置于基座2上。实例中的锅具由一对对称的四杆机构在左右两边悬空架设，锅具的上下部，前后部留有空间，提供给烹饪设备的其它配套装置，如加热装置、投料装置和清洗装置等。锅具与四杆机构中连杆上的选定点相连接，并且锅具可绕该选定点旋转。该四杆机构属于曲柄摇杆机构。基座可以根据实际场合进行设计，本实例所述基座2包括左底座21、滑块23、右底座24和横向杆22，横向杆22设有两个，其分别放置于左底座21和右底座24的前凹槽结构241和后凹槽结构242之中，用于调整左底座21和右底座24的相对距离，并通过螺栓等紧固件分别与左底座21和右底座24紧固，使座底座21、右底座24和横向杆22形成一个刚性整体。左底座21和右底座24上均各有两个滑块23，滑块23均放置于左底座21（或右底座24）的滑轨结构244上,并可沿滑轨结构244滑动，以用于调整滑块23在左底座21（或右底座24）上的位置。调整完毕后可由螺栓等紧固件锁紧。

所述曲柄摇杆机构3包括轴承座31、摇杆32、连杆33、第一驱动装置34、第一驱动装置底座35和曲柄36，所述轴承座31以两个为一组分别通过铰轴与曲柄36的旋转中心和摇杆32的旋转中心铰接，并与基座2刚性连接。所述第一驱动装置底座35与基座2刚性连接，第一驱动装置34亦刚性连接于第一驱动装置底座35上，其输出轴与曲柄36旋转中心相连接。曲柄36由第一驱动装置34带动转动，并牵动连杆33及摇杆32运动。所述连杆33设于曲柄36和摇杆32之间，连杆33有三个铰接端，参见图1和图2，左端铰接端与所述曲柄36顶端铰接，右端铰接端与所述摇杆4顶端铰接，上端铰接端与锅具1铰接。

所述锅具转动机构4包括从动轮41、主动轮42、第二驱动装置43和第二驱动装置底座44，所述第二驱动装置底座44与连杆33刚性连接，第二驱动装置43亦刚性连接于第二驱动装置底座44上，其输出轴连接主动轮42，主动轮42与从动轮41形成一齿轮副，所述从动轮41连接于锅耳12的转轴121上。主动轮42由第二驱动装置43带动转动，并经过从动轮传动令锅具1转动。

所述同步机构5包括皮带轮51、皮带52、联轴器53和同步轴54，同步机构5中包含两组带轮机构，分别对称的放置在左底座21和右底座24上。一组带轮机构中包含皮带轮51和皮带52，皮带轮51设有两个，一个通过铰轴与曲柄36连接，另一个铰接于一对对称放置的轴承座31之间，两个皮带轮51由一皮带52连接。所述轴承座31与基座2上一滑块23刚性连接。滑块23可以在所述滑轨结构244上滑动，用以调整皮带52的张紧力。所述两组带轮机构均各自通过一联轴器53与同步轴54连接，使两组带轮机构同步运动。因此，当第二驱动装置43驱动一侧曲柄摇杆机构3运动时，锅具1另一侧的曲柄摇杆机构3亦同步运动。

本实例中驱动装置所采用的驱动电机为步进电机或伺服电机，且由可编程的控制电路控制。

参见图1、图2、图3和图5，所述基座2具有一台阶结构243，台阶结构243上有滑轨结构244，所述滑块23放置于有滑轨结构244之间，所述曲柄36通过一组轴承座31放置于滑块23上，所述摇杆32通过另一组轴承座31放置于台阶结构243下较低的平面上，使曲柄36的旋转中心与摇杆32的旋转中心之间形成一高度差，以达到调整锅具1基本运动轨迹倾斜程度的目的。本发明可以配合投料装置、锅具清洗装置和出菜装置，组成全自动的烹饪机器人。

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，凡在本发明的方法和思路之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种实现双电机控制的可编程四杆机构颠锅方法的翻炒装置，翻炒装置包括一锅具，基座、锅具转动机构；其特征在于：

所述翻炒装置还 包括两组曲柄摇杆机构、第一驱动装置和第二驱动装置；每组曲柄摇杆机构均包括由第一驱动装置驱动的曲柄、连杆及摇杆，所述曲柄的旋转中心高于摇杆的旋转中心所在的水平面，所述连杆一端与所述曲柄顶端铰接，所述摇杆与所述连杆另一端铰接，锅具通过转轴与所述连杆铰接，在仅由第一驱动装置驱动带动下，锅具在竖直平面做倾斜的近似椭圆曲线运动；所述转轴由第一驱动装置带动，使锅具能进行360°的旋转；两组曲柄摇杆机构之间通过同步机构连接使第一驱动装置驱动一组曲柄摇杆机构运动时，锅具的另一组曲柄摇杆机构亦同步运动；所述同步机构包括依次传动连接的皮带轮、皮带、联轴器和同步轴；所述锅具通过转轴与所述连杆连接的连接点设于所述连杆两个端点连线之间的上端；所述锅具包括锅体和对称的布置在锅体两侧的一对锅耳，锅耳与锅体刚性连接，每个锅耳均各自独立通过转轴铰接于一组曲柄摇杆机构上；所述曲柄摇杆机构包括轴承座、摇杆、连杆、第一驱动装置、第一驱动装置底座和曲柄，所述轴承座以两个为一组分别通过铰轴与曲柄的旋转中心和摇杆的旋转中心铰接，并与基座刚性连接；

所述第一驱动装置底座与基座刚性连接，第一驱动装置亦刚性连接于第一驱动装置底座上，其输出轴与曲柄旋转中心相连接；

曲柄由第一驱动装置带动转动，并牵动连杆及摇杆运动；

所述连杆设于曲柄和摇杆之间，连杆有三个铰接端，左端铰接端与所述曲柄顶端铰接，右端铰接端与所述摇杆顶端铰接，上端铰接端与锅具铰接；

锅具转动机构包括从动轮、主动轮、第二驱动装置和第二驱动装置底座，所述第二驱动装置底座与连杆刚性连接，第二驱动装置亦刚性连接于第二驱动装置底座上，其输出轴连接主动轮，主动轮与从动轮形成一齿轮副，所述从动轮连接于锅耳的转轴上；主动轮由第二驱动装置带动转动，并经过从动轮传动令锅具转动；

所述同步机构中包含两组带轮机构，分别对称的放置在左底座和右底座上；一组带轮机构中包含皮带轮和皮带，皮带轮设有两个，一个通过铰轴与曲柄连接，另一个铰接于一对对称放置的轴承座之间，两个皮带轮由一皮带连接；所述轴承座与基座上一滑块刚性连接；

滑块可以在滑轨结构上滑动，用以调整皮带的张紧力；

所述两组带轮机构均各自通过一联轴器与同步轴连接，使两组带轮机构同步运动；当第一驱动装置驱动一侧曲柄摇杆机构运动时，锅具另一侧的曲柄摇杆机构亦同步运动。