CN106393137A - 一种以旋转力矩驱动的颠锅方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及烹饪器具领域，尤其是一种以旋转力矩驱动的颠锅方法，其特征在于：所述方法至少包括以下步骤：在锅体上设置颠锅旋转轴，驱动所述颠锅旋转轴旋转使其从转动角速度为0的静止状态逐渐增速到最大转动角速度值，所述颠锅旋转轴的旋转带动所述锅体转动，所述颠锅旋转轴在达到最大转动角速度值之后再逐步减速到转动角速度为0的静止状态，在该静止状态时，所述锅体处于最大转动角度。本发明的优点是：锅体内的食材能够随着颠锅动作在锅内翻滚，实现食材的均匀加热和均匀混合，提高烹饪品质；机构简单合理，所占空间小，便于智能炒菜机器人的整体布局；颠锅动作平稳，使用方便。

Description

一种以旋转力矩驱动的颠锅方法

技术领域

本发明涉及烹饪器具领域，尤其是一种以旋转力矩驱动的颠锅方法。

背景技术

近年来，随着烹饪自动化商业需求日益增长，人们投入了大量人力、财力资源开展智能中式炒菜机器人的研究与开发。

智能炒菜机器人在炒菜过程中，必须对锅内食材进行搅拌、颠翻等动作，以达到均匀加热或均匀混合的目的，以模拟真人大厨的“颠锅”手法和锅体运动轨迹为基础，目前有多种仿真技术已应用于市场产品中，他们各有优缺点：

1、通过绕中心轴转动的搅拌叶片实现搅拌，该设计已广泛用于自动炒菜锅的产品中，但只能实现食材的搅拌而无法翻滚，且不适于鱼肉和豆腐等软食材的烹饪，同时会给锅底清洗带来不便。

2、采用特定尺寸比例的四连杆动作机构驱动炒菜锅体产生所需运动轨迹和运动加速度，从原理上看，该方案可以真实模拟真人大厨翻锅动作，但存在的缺点是：运动零部件多和整体结构复杂，整体机构体积大。

3、滚筒式炒菜锅，食材可以在旋转的酒杯形滚筒炒菜锅内搅拌与翻滚，该设计适合菜肴的批量烹饪作业。

设计开发一种动作有效、结构简单、使用方便的颠锅机构，尤其是应用于智能炒菜机器人的颠锅机构是必不可少的重要环节。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种以旋转力矩驱动的颠锅方法，通过在锅体上设置外接旋转驱动装置的颠锅驱动轴使锅体可被驱动旋转，从而实现锅体的颠锅，提高食材的烹饪品质。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种以旋转力矩驱动的颠锅方法，其特征在于：所述方法至少包括以下步骤：在锅体上设置颠锅旋转轴，驱动所述颠锅旋转轴旋转使其从转动角速度为0的静止状态逐渐增速到最大转动角速度值，所述颠锅旋转轴的旋转带动所述锅体转动，所述颠锅旋转轴在达到最大转动角速度值之后再逐步减速到转动角速度为0的静止状态，在该静止状态时，所述锅体处于最大转动角度。

所述颠锅旋转轴通过正向或反向的旋转，驱动所述锅体顺时针或逆时针转动。

所述颠锅旋转轴的旋转角度范围为±22-60°。

当所述颠锅旋转轴完成正向或反向旋转后，再向反方向进行旋转，即所述颠锅旋转轴完成正向旋转后，再进行反向旋转，所述颠锅旋转轴完成反向旋转后，再进行正向旋转。

所述颠锅旋转轴通过一锅体支架固定设置在所述锅体上，所述锅体支架与所述锅体相连接固定，在所述锅体支架的两侧分别固定设置有左、右限位装置，所述左、右限位装置分别用于对所述锅体的转动角度进行限位。

通过改变所述颠锅旋转轴的轴心线与所述锅体的上平面等分线之间的垂直距离，改变盛放在所述锅体内的食材的运动方向和运动速度。

通过改变所述颠锅旋转轴的轴心线与所述锅体的上平面等分线之间的水平距离，改变所述锅体的颠锅效果。

本发明的优点是：锅体内的食材能够随着颠锅动作在锅内翻滚，实现食材的均匀加热和均匀混合，提高烹饪品质；机构简单合理，所占空间小，便于智能炒菜机器人的整体布局；颠锅动作平稳，使用方便。

附图说明

图1为本发明的第一种结构示意图；

图2为本发明的第二种结构示意图；

图3为本发明的第三种结构示意图；

图4为本发明的第四种结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-4所示，图中标记1-28分别表示为：锅体1、锅体底面2、锅体支架3、左挡块4、左限位顶杆5、支架6、伺服电机7、颠锅旋转轴心线8、伺服电机轴9、颠锅旋转轴10、右限位顶杆11、右挡块12、锅体上平面等分线13、锅体上平面14、电机外转子15、外转子电机轴16、右轴销17、右轴销孔18、右衔铁19、右电磁铁线圈20、基座21、左电磁线圈22、左衔铁23、左轴销孔24、左轴销25、左挺杆26、右挺杆27、支架28。

实施例一：本实施例中以旋转力矩驱动的颠锅方法通过在锅体上设置如图1所示的颠锅机构来实现。如图1所示，颠锅机构设置在锅体1上，锅体底面2用于盛放食材，食材在锅体1中完成烹饪。

在锅体1的一侧固定设置有锅体支架3，锅体支架3与锅体1之间可以采用连接结构来使两者相连接固定或者将锅体1和锅体支架3直接成型为一体结构。锅体支架3的一侧表面设置为与锅体1的外表面形状相吻合适配的弧形面，与该弧形面相对应的一侧表面设置为平面；锅体支架3的弧形面与锅体1的外表面相贴合且相连接固定，而平面上设置有颠锅旋转轴10。

颠锅旋转轴10的设置位置满足于，其颠锅旋转轴心线8与锅体1的底面最低点相切且处在锅体上平面14的锅体上平面等分线13的垂直方向上，这样一来，不但可以保证锅体1转动时的状态稳定，避免锅体在转动中失稳，还可以保证颠锅效果最好。如图1所示，图中标记L指的是锅体上平面等分线13与颠锅旋转轴心线8之间的距离，调节改变距离L，可以改变滞留在锅体底面2内的食材的运动方向和运动速度，在本实施例中，距离L等于锅体1的高度。

颠锅旋转轴10的轴端与伺服电机轴9的轴端相连接固定，而伺服电机轴9由伺服电机7驱动旋转；当伺服电机7可通过伺服电机轴8转动时，伺服电机轴8连同颠锅旋转轴10旋转，而颠锅旋转轴10则带动固定设置在锅体1上的锅体支架3转动，从而实现锅体1的转动。伺服电机7通过支架6安装固定。

如图1所示，在锅体支架3的两侧表面分别固定设置有左挡块4和右挡块12，而在左挡块4和右挡块12的两侧对应位置上分别固定设置有左限位顶杆5以及右限位顶杆11，此处的对应位置指的是，左挡块4和右挡块12随着锅体支架3转动时的旋转范围内可以触碰到的位置。左挡块4和左限位顶杆5相配合实现锅体1逆时针转动时的限位，即左挡块4在锅体1逆时针转动时与左限位顶杆5相触碰，触碰时的位置为锅体1转动的极限位置；同理，右挡块12和右限位顶杆11相配合实现锅体1顺时针转动时的限位。

本实施例中，颠锅旋转轴10的转动角度范围为±22-60°从而带动锅体可以进行转动角度范围为±22-60°的转动，该角度范围是基于多因素的选择，其宗旨是在保证食材在锅体1转动过程中不会从锅内跌落的前提下，尽可能使锅体1转动角度增大，从而增大食材翻滚的程度。

利用颠锅机构所实现的以旋转力矩驱动的颠锅方法包括以下步骤：

1）伺服电机7所驱动的伺服电机轴9可以实现正向和反向的旋转（分别对应锅体1的顺时针和逆时针），以实现正向和反向的颠锅。以先进行正向颠锅为例，伺服电机7驱动伺服电机轴9正转，伺服电机轴9带动颠锅旋转轴10旋转，颠锅旋转轴10从转动角速度为0的静止状态（初始状态）逐渐增速到最大转动角速度值，颠锅旋转轴10的旋转带动锅体1转动，此时，盛放在锅体1内的食材随着锅体1的转动而在锅体底面2上发生移动。在颠锅旋转轴10在达到最大转动角速度值之后再逐步减速到转动角速度为0的静止状态，在该静止状态时，锅体1处于最大转动角度同时处于静止的倾斜状态，但锅体1内的食材会由于惯性作用继续朝着锅体1的转动方向继续移动并离开锅体底面2一定高度，而后在重力的影响下掉入锅体1之中，正向颠锅动作完成。

2）伺服电机7驱动伺服电机轴9反转，使锅体1产生逆时针的转动，从而实现反向颠锅。反向颠锅的原理与正向颠锅相同，故不再赘述。

3）以此往复，伺服电机轴9重复交替地进行正转和反转，锅体1重复交替地进行顺时针转动和逆时针转动，直至锅体1内的食材得到充分翻炒。

实施例二：本实施例相较于实施例一的不同之处在于：颠锅旋转轴10的设置位置不同，从而影响了颠锅效果的不同。如图2所示，颠锅旋转轴10的颠锅旋转轴心线8与锅体上平面等分线13在水平方向上具有距离H，而实施例一中的H等于零，即本实施例中的颠锅旋转轴10设置在偏离锅体上平面等分线13的旁侧位置上，这样一来，可以取得不同的颠锅效果，满足各种食材的颠锅需要。

实施例三：本实施例相较于实施例一、二的不同之处在于：颠锅机构的组成结构不同。如图3所示，电机外转子15直接连接到锅体支架3上，外转子电机轴16安装在支架6上，外转子电机轴16驱动电机外转子15旋转，从而带动锅体1转动。

实施例四：本实施例相较于实施例三的不同之处在于：颠锅机构的组成机构不同。如图4所示，锅体支架3为摇臂式锅体支架，颠锅旋转轴10的一侧固定设置在锅体支架3的中心位置，另一侧与支架28连接固定。在锅体支架3的两端摇臂上分别开设有左轴销孔24和右轴销孔18，左、右两个轴销孔内分别安装有左轴销25和右轴销17，左轴销25与左挺杆26连接固定，右销轴17与右挺杆27连接固定。左挺杆26和右挺杆27各自连接左衔铁23和右衔铁19，左衔铁23和右衔铁19分别置于左电磁铁线圈22和右电磁铁线圈20内，左、右电磁铁线圈22、20由基座21固定支撑。

当左、右电磁铁线圈22、20通电时，左、右衔铁23、19分别在左、右电磁铁线圈22、20内作上、下变速运动，并带动左挺杆26或右挺杆27作上、下变速运动，从而在左、右挺杆的运动下带动锅体1在颠锅旋转轴10上转动，实现锅体1的颠锅动作。在本实施例中，还可以采用直线电机或电动推杆来驱动左挺杆26或右挺杆27的动作。

上述实施例在具体实施时：伺服电机7也可被替换为步进电机、外转子电机、气动马达、摆动电机等。

对于锅体1转动角度范围的控制，除了可以通过对伺服电机7或其他动力装置进行控制以使锅体1的颠锅动作满足要求之外，还可以通过左、右挡块4、12与左、右限位顶杆5、11之间的配合实现对锅体1的转动角度范围进行控制。具体而言以伺服电机7为例，若认为伺服电机轴9正转时，锅体1产生顺指针转动，此时右挡块5随着锅体1的顺时针转动并与右限位顶杆11发生触碰时，右限位顶杆11可触发信号并通过控制器控制伺服电机7停止驱动伺服电机轴9继续正转，此时锅体1处于顺时针转动的转动角度极限；之后，控制器驱动伺服电机轴9反转，锅体1产生逆时针转动直至左挡块4与左限位顶杆5发生触碰，即锅体1处于逆时针转动的转动极限，这样一来，便可通过左、右挡块和左、右限位顶杆之间的配合实现对锅体1的转动控制。

颠锅旋转轴10的角速度的范围在在2-40rad/S，在该速度范围内，不同粘性的食材可以获得所需的速度和分离速度；

根据上述所需角速度值，设定电机运动控制的颠锅旋转轴角10的加速度的范围在在0-100rad/S。

虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换，如：锅体1的形状、大小；旋转驱动装置的型号、工作方式、输出大小等，故在此不一一赘述。

Claims (7)

1.一种以旋转力矩驱动的颠锅方法，其特征在于：所述方法至少包括以下步骤：在锅体上设置颠锅旋转轴，驱动所述颠锅旋转轴旋转使其从转动角速度为0的静止状态逐渐增速到最大转动角速度值，所述颠锅旋转轴的旋转带动所述锅体转动，所述颠锅旋转轴在达到最大转动角速度值之后再逐步减速到转动角速度为0的静止状态，在该静止状态时，所述锅体处于最大转动角度。

2.根据权利要求1所述的一种以旋转力矩驱动的颠锅方法，其特征在于：所述颠锅旋转轴通过正向或反向的旋转，驱动所述锅体顺时针或逆时针转动。

3.根据权利要求1或2所述的一种以旋转力矩驱动的颠锅方法，其特征在于：所述颠锅旋转轴的旋转角度范围为±22-60°。

4.根据权利要求2所述的一种以旋转力矩驱动的颠锅方法，其特征在于：当所述颠锅旋转轴完成正向或反向旋转后，再向反方向进行旋转，即所述颠锅旋转轴完成正向旋转后，再进行反向旋转，所述颠锅旋转轴完成反向旋转后，再进行正向旋转。

5.根据权利要求1所述的一种以旋转力矩驱动的颠锅方法，其特征在于：所述颠锅旋转轴通过一锅体支架固定设置在所述锅体上，所述锅体支架与所述锅体相连接固定，在所述锅体支架的两侧分别固定设置有左、右限位装置，所述左、右限位装置分别用于对所述锅体的转动角度进行限位。

6.根据权利要求1所述的一种以旋转力矩驱动的颠锅方法，其特征在于：通过改变所述颠锅旋转轴的轴心线与所述锅体的上平面等分线之间的垂直距离，改变盛放在所述锅体内的食材的运动方向和运动速度。

7.根据权利要求1所述的一种以旋转力矩驱动的颠锅方法，其特征在于：通过改变所述颠锅旋转轴的轴心线与所述锅体的上平面等分线之间的水平距离，改变所述锅体的颠锅效果。