CN105150221A - 智能厨房机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能厨房机器人，其包括用于实现调料的自动投放功能以替代人工手动投料动作的调料运送机构，用于完成菜品主料、配料的定时投放的主配菜运送机构，用于实现菜品的翻炒、并将因炒菜产生的油烟排出的炒勺运动机构，用于实现炒菜温度控制和菜品炒完后的倾倒功能的锅体加热及翻转机构，用于通过控制液体调料泵的抽取时间、控制液体调料投入量的液体调料配送机构，以及控制所述机器人的动作流程、信号交互、数据交换、连接人工操作界面的电气控制系统，本发明实现了厨房机械智能全自动化，实现标准化烹饪，从而进一步解放劳动力，降低企业成本，提升效率。

Description

智能厨房机器人

技术领域

本发明涉及智能厨房工业化领域，具体涉及一种智能厨房机器人，藉此实现厨房机械智能全自动化，实现标准化烹饪，从而进一步解放劳动力，节约成本。

背景技术

在厨房电子产品中，目前大多还处于一种半自动或者说是粗放式的阶段。主要是一些半自动的炒菜机，只是基本实现了由机器代替人工来完成炒菜过程中的翻炒流程，尚无法完全脱离人工。其主要存在的问题包括：无法脱离人工掌控火候；无法脱离人工加入原材料及调味料；无法改善厨房人员工作强度及厨房环境；无法节约人力成本，等等。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提出了一种智能厨房机器人，其主要创造点在于实现厨房机械的智能全自动化；取消厨房明火提高厨房安全系数；完成食物烹饪过程中的标准化流程化进程，从而进一步解放人力，节约成本，同时改善了厨房环境及劳动强度，体现了现代化餐饮服务行业中的针对内部人员的人性化。

实现本发明的技术方案如下所述：

一种智能厨房机器人，其特征在于：所述机器人包括调料运送机构，主配菜运送机构，炒勺运动机构，锅体加热及翻转机构，液体调料配送机构，以及电气控制系统，其中：

所述的调料运送机构，用于实现调料的自动投放功能，以替代人工手动投料动作，该调料运送机构包括调料盒，调料运送小车，搬运手臂，所述的调料盒设置在所述的调料运送小车上，该调料运送小车一侧设置料盒回收挡板，该调料运送小车设置在运送导轨上并由拖动电缸A控制动作，该拖动电缸A的运行轨迹与该运送导轨平行，该搬运手臂由伺服电机控制动作用于搬运调料盒；

所述的主配菜运送机构，用于完成菜品主料、配料的定时投放，该主配菜运送机构包括底板、支撑板，拖动电缸B，拖动回收板，主配菜盒，该主配菜盒设置在该支撑板一端，该拖动回收板放置在该支撑板上，并且位于所述主配菜盒底面下，拖动回收板上设置滑槽，固定在所述底板上的极限销从该滑槽中穿出，拖动回收板可沿该极限销自由运动，支撑板由拖动电缸B控制动作，所述的支撑板底部设置滑块组，所述的底板对应该滑块组位置设置导轨，该滑块组可以沿该导轨滑动；

所述的炒勺运动机构，用于实现菜品的翻炒，并将因炒菜产生的油烟排出，该炒勺运动机构包括减速电机，桥接杆，斜齿轮换向机构，齿轮自转公转机构，翻炒铲片，抽油烟机，小齿轮固定外圈，所述的斜齿轮换向机构通过桥接杆与减速电机输出轴相连，该斜齿轮换向机构与所述的齿轮自转公转机构通过转轴相连，带动齿轮自转公转机构中的小齿轮公转，所述的翻炒铲片固定于该齿轮自转公转机构中的小齿轮固定外圈，所述的抽油烟机设置在锅体上方；

所述的锅体加热及翻转机构，用于实现炒菜温度控制和菜品炒完后的倾倒功能，该锅体加热及翻转机构包括炒头升降动力元件，锅体，锅体升降动力元件，所述的炒头升降动力元件与所述的炒勺运动机构相连，所述锅体与锅体升降动力元件相连，该锅体底部设置电磁加热线圈，该电磁加热线圈与锅体加热控制器相连，由该锅体加热控制器控制加热启动、停止以及加热功率，位置传感器设置在锅体上，该位置传感器输入端与所述的电气控制系统相连，锅体加热通过锅体加热控制器控制电磁加热线圈的功率，该锅体加热控制器与所述的电气控制系统相连，实现锅体的加热启动停止，小功率热锅，中等功率翻炒，大功率爆炒；

所述的液体调料配送机构，用于通过控制液体调料泵的抽取时间，控制液体调料投入量，所述液体调料配送机构包括至少一个液体调料容器，该液体调料容器的出料口与液体调料泵的进水口相连通，该液体调料泵的出水口与单向阀相连通，该液体调料泵的抽取时间通过电气控制系统设定控制；

所述的电气控制系统，所述电气控制系统包括一可编程控制器，通过可编程控制器控制本发明的厨房智能机器人的动作流程，信号交互，数据交换，连接人工操作界面，使得任何人都可以通过操作界面控制机器。由可编程控制器控制整个厨房智能机器人系统，包括油路系统，伺服系统，变频系统、电缸系统以及锅体加热控制器，辅以高精度位置传感器，反馈所述机器人各组成部分的运行位置。

电气控制系统连同机械结构共同配合实现本发明厨房智能机器人的各种功能，通过人机界面可对各个菜品参数进行修正及管理，可编程控制器控制各个运动部件协同作业，最终实现菜品口味的一致性，提升厨房工作环境，降低厨房对厨师的依赖性，进而逐步替代厨师，实现厨房人工智能化，降低企业成本，提升效率。

本发明主要解决如下问题：1、需要解决智能自动化问题，并创造性提出并完善了在自动化过程中的各系统的同步问题，以便实现食物烹饪过程中去人力化或者说是傻瓜化，力图让大中型餐饮企业解放人力，并降低了厨房人才的准入门槛；2、去明火化及去油烟化，通过采用电磁炉加热的方式，以及联动了内置脱油烟机，实现了厨房环境去明火化及去油烟化，极大的消除了厨房的一大安全隐患，改善了厨房工作环境；3、由于采取工业化生产模式取代了传统的人工生产模式，极大的提高了单位时间了生产效率，能为餐饮企业创造更高的经济效益，并且由于采用了标准程序化作业，对于人员技能要求明显降低，餐饮企业在人员招聘及培养方面也提供了相当大的帮助。

附图说明

图1是本发明实施例调料运送机构结构示意图；

图2是本发明实施例调料运送流程图；

图3是本发明实施例主配菜运送机构结构示意图；

图4是本发明实施例主配菜运送流程图；

图5是本发明实施例中可拆卸式销扣结构示意图；

图6是本发明实施例炒勺运动机构结构示意图；

图7是本发明实施例中齿轮公转自转机构结构示意图；

图8是本发明实施例锅体加热及翻转机构结构示意图；

图9是本发明实施例锅体加热及翻转流程图；

图10是本发明实施例液体调料配送机构结构示意图；

图11是本发明实施例液体调料配送流程图；

图12是本发明电气控制系统原理框图；

图13是本发明实施例程序流程图。

附图标记说明

1-调料盒，2-调料运送小车，3-搬运手臂，4-料盒回收挡板，5-拖动电缸A，6-拖动电缸A的伸缩杆，7-伺服电机，8-运送导轨，9-底板，10-支撑板，11-拖动电缸B，12-拖动回收板，13-主配菜盒，14-滑槽，15-极限销，16-滑块组，17-导轨，18-拆卸式销扣，19-减速电机，20-桥接杆，21-斜齿轮换向机构，22-齿轮自转公转机构，23-翻炒铲片，24-抽油烟机，25-小齿轮固定外圈，26-转轴，27-炒勺运动机构机架，28-炒头升降动力元件，29-锅体，30-锅体升降动力元件，31-炒头升降传动连接机构，32-锅体升降传动连接机构，33-电磁加热线圈，34-锅体加热控制器，35-位置传感器，36-小齿轮，37-大齿轮，38-异形孔。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的实施例，以使本发明所属技术领域的技术人员能够容易实施本发明。

本实施例提供的智能厨房机器人，包括分别装配在机台上的调料运送机构，主配菜运送机构，炒勺运动机构，锅体加热及翻转机构，液体调料配送机构，以及电气控制系统，其中：

所述的调料运送机构如图1所示，用于实现调料的自动投放功能，以替代人工手动投料动作，该调料运送机构包括调料盒1，调料运送小车2，搬运手臂3，调料盒1设置在调料运送小车2上，该调料运送小车2靠近料盒回收一侧设置一料盒回收挡板4，该调料运送小车2设置在运送导轨8上，并由拖动电缸A5控制动作，拖动电缸A5的伸缩杆6与调料运送小车2相连，该拖动电缸A5的运行轨迹与该运送导轨8平行，拖动电缸A5由直流电机控制，该直流电机则与电气控制系统相连。搬运手臂3由伺服电机7控制动作用于搬运调料盒1，搬运手臂3上安装电磁铁，调料盒1底部安装铁块，搬运手臂3通过电磁铁的吸放实现调料盒1的搬运与放置。当炒菜动作开始时,通过程序设计流程自动判别目前需要抓取的调料，拖动电缸A5拖动调料运送小车2，将调料盒1自动运送至搬运手臂3抓取位置，伺服电机7带动搬运手臂3旋转，将调料盒1中调料倒入锅内，伺服电机7搬运空的调料盒1至调料盒空盒位置，由料盒回收挡板4将空的调料盒1推出回收。调料运送流程请参见图2所示。

目前市场上炒菜主要依靠厨师的经验、口味、个人状态来对菜品进行调料放置，无法排除人工对菜品口味的干扰，无法保证菜品口味一致性，因此本发明设备上采用了自动化调料运送机构，该调料运送机构排除了人工差异性导致菜品口味不一致，通过采用机械手臂抓取、定量调料投料方式，并通过设置调料投入顺序、翻炒时间及翻炒火力使调料翻炒达到最佳口味。

所述的主配菜运送机构如图3所示，用于完成菜品主料、配料的定时投放，该主配菜运送机构包括底板9、支撑板10，拖动电缸B11，拖动回收板12，至少一个主配菜盒13，该主配菜盒13固定在该支撑板10一端，拖动回收板12则不固定地放置在该支撑板10上，并且位于主配菜盒13底面下，该支撑板10由拖动电缸B11控制动作，拖动电缸B10的伸缩杆与该支撑板10相连。拖动回收板12上设置有滑槽14，固定在底板9上的极限销15从滑槽14中穿出，拖动回收板12可沿极限销15自由运动。支撑板10的底部设置滑块组16，底板9对应该滑块组16位置设置导轨17，该滑块组16可以沿该导轨17滑动，当进行主、配料投放作业时，拖动电缸B11通过拖动支撑板10拖动主配菜盒13在导轨17上滑动，当拖动回收板12到达滑槽14一端的极限销15位置时，极限销15固定拖动回收板12，主配菜盒13继续向锅内方向运动，达到投料目的，投料完成后，拖动电缸B11反方向拖动，拖动回收板12同主配菜盒13一起往回运动，当拖动回收板12到达滑槽14另一端的极限销15位置时，拖动回收板12停止运动，主配菜盒13继续往回运动，直至拖动回收板12完全盖住主配菜盒13底部，整个工作循环完成。该主配菜运送流程请参见图4所示。

支撑板10上设置拆卸式销扣18，主配菜盒13上开出异形孔38，拆卸式销扣18从异形孔38中穿出，该拆卸式销扣18旋转后，主配菜盒13可以轻松方便地由该支撑板10上取下，进行菜品更换或者对主配菜盒13进行清洗。该拆卸式销扣18的结构如图5所示。

菜品中存在几种配菜组合，各种配菜所需翻炒时间不一致，目前主要依靠厨师经验掌握翻炒时间及力度，无法达到一致性，采用自动化主配菜运送机构对配菜加热时间及翻炒时间进行控制，保证菜品口味一致性，保证每个配菜可以翻炒到最佳状态，并排除人为干扰。

所述的炒勺运动机构如图6所示，用于实现菜品的翻炒，并将因炒菜产生的油烟排出，该炒勺运动机构包括减速电机19，桥接杆20，斜齿轮换向机构21，齿轮自转公转机构22，翻炒铲片23，抽油烟机24，小齿轮固定外圈25，斜齿轮换向机构21通过桥接杆20与减速电机19输出轴相连，该斜齿轮换向机构21与齿轮自转公转机构22通过转轴26相连，带动齿轮自转公转机构22中的小齿轮公转，翻炒铲片23固定于该齿轮自转公转机构22中的小齿轮固定外圈25，固定在小齿轮固定外圈25非中心处的轴通过花键轴与翻炒23铲片相连。抽油烟机24设置在机架27上，并且位于锅体上方。翻炒菜品时，减速电机19通过桥接杆20传递运动到斜齿轮换向机构21，斜齿轮换向机构21带动齿轮公转自转机构22中小齿轮作公转运动，通过小齿轮和大齿轮啮合小齿轮作自转运动，翻炒铲片23固定于小齿轮固定外圈25，保证翻炒铲片23在进行公转的同时进行自转，从而保证了锅内各个部位的菜品的翻炒一致性。在翻炒的过程中，产生的大量油烟通过固定于机架27上的抽油烟机24将油烟抽出，从而提升厨房的工作环境。

齿轮公转自转机构22结构请参见图7所示。齿轮自转公转机构22中的大齿轮37与机架底板固定相连，转轴26通过螺钉与小齿轮固定外圈25相连，转轴26转动带动小齿轮固定外圈25转动，齿轮自转公转机构22的小齿轮36同小齿轮固定外圈25一起做公转运动，齿轮自转公转机构22的小齿轮36做公转运动时与齿轮自转公转机构22的大齿轮37啮合做自转运动。

目前市场炒菜主要通过厨师进行手工翻炒，而手工翻炒工作量大，尤其大锅菜中，厨师无法进行全方位翻炒，导致锅内各个部位菜品冷热程度不一致，并且厨师工作环境恶劣，导致对厨师要求极高，而自动炒勺无须人工干预，通过旋转机构的的自转和公转，实现全方位翻炒，极大的降低了对厨师的要求。

所述的锅体加热及翻转机构如图8所示，用于实现炒菜温度控制和菜品炒完后的倾倒功能，该锅体加热及翻转机构包括炒头升降动力元件28，锅体29，锅体升降动力元件30，炒头升降动力元件28采用液压缸A，该液压缸A的伸缩杆与炒头升降传动连接机构31相连，炒头升降动力元件28通过该炒头升降传动连接机构31与炒勺运动机构的机架27相连。锅体升降动力元件30采用液压缸B，该液压缸B的伸缩杆与锅体升降传动连接机构32相连，锅体29通过锅体升降传动连接机构32与锅体升降动力元件30相连，该锅体29底部内包电磁加热线圈33，该电磁加热线圈33与锅体加热控制器34相连，由该锅体加热控制器34控制加热启动、停止以及加热功率，位置传感器35固定在锅体29的侧面，该位置传感器35的输入端与所述的电气控制系统相连，锅体29加热通过锅体加热控制器34控制电磁加热线圈33的功率，该锅体加热控制器34与所述的电气控制系统相连，实现锅体29的加热启动停止，小功率热锅，中等功率翻炒，大功率爆炒。当菜品炒完以后，炒头升降动力元件28驱动炒头升降传动连接机构31，促使炒勺运动机构升起翻转，当炒勺运动机构升起翻转到达反转停止位置时，炒勺运动机构停止翻转，锅体升降动力元件30驱动锅体升降传动连接机构32，促使锅体29进行翻转，当锅体29翻转到位置传感器35设定位置时，锅体29停止旋转，实现自动倒菜功能，倒菜完成后，锅体升降动力元件30驱动锅体升降传动连接机构32，促使锅体29进行回位，当锅体29回位翻转到位置传感器35设定位置时，锅体29停止回位动作，实现锅体29自动回位功能，炒头升降动力元件28驱动炒头升降传动连接机构31，促使炒勺运动机构降落，当炒勺运动机构翻转到达回位停止位置时，炒勺运动机构停止回位，继续下一个菜品的翻炒。该锅体加热及翻转流程如图9所示。

目前市面炒菜主要是采用传统的煤气灶炒菜，而煤气灶因其使用的煤气而导致其固有的安全隐患、不易清洁、耗能大、管道铺设困难及成本高的缺点一直无法克服，而本发明实施例锅体加热采用电磁加热，可以克服原有煤气灶的缺点，提升厨房工作环境。电磁加热主要优点如下：

（1）安全环保清洁卫生。由于电磁加热主要是通过磁场内线圈产生的涡流加热，因此无燃烧现象，不产生烟火和一氧化碳，使用过程中不会像传统煤气那样产生有害气体或发生泄漏、爆炸、明火灼伤等危险。

（2）高效节能。利用电磁感应涡流加热原理，穿过锅底的磁力线使分子运动产生热量，快速省时，热效率高达80%以上，不论煎炒烹炸还是蒸煮烤炖，都大大的缩短了时间，提高了效率。

（3）微电脑控制。炒菜机锅体内包的电磁加热线圈都具备多档功率、调节和自动温度控制功能，使用起来更加灵活方便，能准确调节烹饪温度，实现不同的烹饪需求。开机自动诊断、检测使用是否不当或电磁炉是否有故障，通过声光提示告知使用者，显示其智能化和人性化的特点，不存在传统灶具的火候问题，让复杂的炒菜变得非常简单。

所述的液体调料配送机构，如图10所示，通过控制液体调料泵的抽取时间，控制液体调料投入量，所述液体调料配送机构包括至少一个固定在机台上的液体调料容器，该液体调料容器的出料口通过输油管路与液体调料泵的进水口相连通，该液体调料泵的出水口通过输油管路与单向阀相连通，锅体设置在输油管路的出口处，该液体调料泵的抽取时间通过所述的电气控制系统设定控制。现有炒菜过程中，主要通过厨师经验进行掌控每次放入食用油，水，酱油及醋等，而无定量标准，而菜品口味对此等配料依赖性非常强，本发明采用液体调料泵配合电磁阀实现对液体流量的定量控制，从而实现菜品口味的一致性。其程序流程参见图11所示。

所述的电气控制系统原理框图如图12所示，通过可编程控制器CP1H-X40DT-D控制本发明的厨房智能机器人的动作流程，信号交互，数据交换，连接人工操作界面，使得任何人都可以通过操作界面控制机器。逻辑控制器控制整个厨房智能机器人系统，包括油路系统，伺服系统，变频系统，电缸系统，以及锅体加热控制器，辅以高精度位置传感器，反馈系统的运行位置。工作原理如下所述：

工人操作触摸屏，调用需要的菜谱自动发送给可编程控制器，变频器启动进行炒勺的运转翻炒调料和菜,同时可编程控制器会控制拖动电缸和伺服电机进给调料，炒菜结束后，可编程控制器控制液体调料泵启动，油缸运转，驱动油缸实现锅体翻转和炒勺升降。

该电气控制系统模拟厨师的炒菜流程，自动的调料选择，调料进给，油量，水量，酱油量的自动进给，在控制主菜，配菜的进给，通过不同的时间控制，对调料和菜进行翻炒。在初次设定好参数后，所有参数都保存在可编程逻辑控制器内，以后可以直接调用菜单，参数自动调用。

本发明的厨房智能机器人可以连接上位机如输送菜品原材料设备和下位机如成品菜品的输送装置或者接收装置，通过网络或者信号交互通讯，实现全自动化作业，其程序设计流程如图13所示。

Claims (1)

1.一种智能厨房机器人，其特征在于：所述机器人包括调料运送机构，主配菜运送机构，炒勺运动机构，锅体加热及翻转机构，液体调料配送机构，以及电气控制系统，其中：

所述的调料运送机构，用于实现调料的自动投放功能，以替代人工手动投料动作，该调料运送机构包括调料盒，调料运送小车，搬运手臂，所述的调料盒设置在所述的调料运送小车上，该调料运送小车一侧设置料盒回收挡板，该调料运送小车设置在运送导轨上并由拖动电缸A控制动作，该拖动电缸A的运行轨迹与该运送导轨平行，该搬运手臂由伺服电机控制动作用于搬运调料盒；

所述的主配菜运送机构，用于完成菜品主料、配料的定时投放，该主配菜运送机构包括底板、支撑板，拖动电缸B，拖动回收板，主配菜盒，该主配菜盒设置在该支撑板一端，该拖动回收板放置在该支撑板上，并且位于所述主配菜盒底面下，拖动回收板上设置滑槽，固定在所述底板上的极限销从该滑槽中穿出，拖动回收板可沿该极限销自由运动，支撑板由拖动电缸B控制动作，所述的支撑板底部设置滑块组，所述的底板对应该滑块组位置设置导轨，该滑块组可以沿该导轨滑动；

所述的炒勺运动机构，用于实现菜品的翻炒，并将因炒菜产生的油烟排出，该炒勺运动机构包括减速电机，桥接杆，斜齿轮换向机构，齿轮自转公转机构，翻炒铲片，抽油烟机，小齿轮固定外圈，所述的斜齿轮换向机构通过桥接杆与减速电机输出轴相连，该斜齿轮换向机构与所述的齿轮自转公转机构通过转轴相连，带动齿轮自转公转机构中的小齿轮公转，所述的翻炒铲片固定于该齿轮自转公转机构中的小齿轮固定外圈，所述的抽油烟机设置在锅体上方；

所述的锅体加热及翻转机构，用于实现炒菜温度控制和菜品炒完后的倾倒功能，该锅体加热及翻转机构包括炒头升降动力元件，锅体，锅体升降动力元件，所述的炒头升降动力元件与所述的炒勺运动机构相连，所述锅体与锅体升降动力元件相连，该锅体底部设置电磁加热线圈，该电磁加热线圈与锅体加热控制器相连，由该锅体加热控制器控制加热启动、停止以及加热功率，位置传感器设置在锅体上，该位置传感器输入端与所述的电气控制系统相连，锅体加热通过锅体加热控制器控制电磁加热线圈的功率，该锅体加热控制器与所述的电气控制系统相连，实现锅体的加热启动停止，小功率热锅，中等功率翻炒，大功率爆炒；

所述的液体调料配送机构，用于通过控制液体调料泵的抽取时间，控制液体调料投入量，所述液体调料配送机构包括至少一个液体调料容器，该液体调料容器的出料口与液体调料泵的进水口相连通，该液体调料泵的出水口与单向阀相连通，该液体调料泵的抽取时间通过电气控制系统设定控制；

所述的电气控制系统，包括一可编程控制器，通过该可编程控制器控制所述机器人的动作流程，信号交互，数据交换，连接人工操作界面，该可编程控制器分别与油路系统，伺服系统，变频系统，电缸系统，以及锅体加热控制器相连，辅以位置传感器，反馈所述机器人各组成部分的运行位置。