CN106695832A - 一种自适应烹饪机器人及其自适应烹饪方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自适应烹饪机器人及其自适应烹饪方法，包括机械臂、转锅系统、火力调节系统和人机控制系统，其特征在于，还包括变换功能头组件，开关盖系统，加料系统，出锅系统，能够简便有效地实现自动锅体探测和自动烹饪，能够模仿人工完成炒、烧、煎、水煮、油炸等多种的烹饪技法，从而从根本上实现了人类复杂烹饪技巧和劳作的替代。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动烹饪设备，尤其涉及一种自适应烹饪机器人及其自适应烹饪方法。
背景技术
烹饪需要技巧和经验，同时由于热量和油烟造成了操作环境的恶劣。为了能代替人类完成这种繁重的劳动，现在市面上出现了多种的自动烹饪设备。其中主要分为四类，一是闷烧式，没有搅拌，只能进行火力调节，菜品只能闷熟；二是采用搅拌翼片或搅拌棒的方式，对菜品进行同心或是非同心的搅拌，这种方式不能有效地解决多种食材的及时翻转；三是滚筒式，可以对菜品实现全方位的混合翻转，但是许多烹饪动作无法实现，比如压，使得有些菜品外糊而内生；四是颠锅式，同样无法实现许多的烹饪工艺。
中国专利申请号200810169916.4的发明专利《烹饪辅助机器人及烹饪辅助方法》提出一种采用机械臂实现辅助烹饪的方案，虽然可以针对不同环境和烹饪需求进行作业，但是系统过于复杂，不仅导致造价高昂，而且在高温高油烟的工作环境下，各种传感器和执行部件都很难实现长期稳定工作，可靠性差，难以工程化、实用化。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种简单快捷地实现对不同锅体进行自适应的烹饪机器人及其自适应烹饪方法。
为了达到上述目的，本发明所述一种自适应烹饪机器人的自适应烹饪方法，包括自动锅体探测和自动烹饪两个部分：
1）机械臂安装上探测头，沿着指定路径对锅体内的若干特征点进行探测，当探测的特征点位置都在有效范围内时，即判定锅体型号，完成自动锅体探测；
2）机械臂安装上锅铲或漏勺，根据判定的锅体型号，调用相应的动作组程序，从而控制锅铲或漏勺的相应动作轨迹和姿态，配合转锅系统和火力调节系统，完成自动烹饪。
为了达到上述目的，本发明所述一种自适应烹饪机器人，包括机械臂、转锅系统、火力调节系统和人机控制系统，还包括变换功能头组件，每个组件都包含有识别芯片，组件中有探测头，用于探测锅体；有锅铲，用于实现炒、烧、煎类的烹饪技法；有漏勺，用于实现水煮、油炸类烹饪技法。
优选地，所述机械臂有四个自由度，在末关节上有紧固套，用于锁紧和定位变换功能头，使其连接到机械臂上，并提供接口以连接主控制器和变换功能头组件上的识别芯片。
优选地，所述转锅系统中锅体通过锅耳固定在锅架上，锅架连接在转盘上，转盘电机通过传动轮带动转盘旋转，从而带动锅体自转。
优选地，所述火力调节系统通过锅内壁温度传感器和锅外壁温度传感器，把实时温度数据传输给主控制器，主控制器根据程序控制发热功率模块对锅体进行加热功率调节，其中发热功率模块是燃气灶、或是电磁灶、或是热辐射炉、或是电热板。
优选地，所述人机控制系统包括主控制器、人机界面和通讯模块，其中主控制器负责接收包括位置传感器和温度传感器在内的机器各种传感器传输的数据，并控制各个执行系统的动作；人机界面负责机器和人之间的信息传递，包括图像、语音、按钮和体感传感器，或是其中的一部分；通讯模块负责外部智能设备与机器之间的有线或无线通讯。
优选地，还包括开关盖系统，开关盖系统包括锅盖、锅盖底座和翻盖动力模块，锅盖连接在横轴上，翻盖动力模块内的电机和齿轮组带动横轴转动，实现打开和闭合锅盖的动作，翻盖动力模块插在锅盖底座的槽井中上下调节，以适应不同的锅体高度。
优选地，还包括液体加料系统，液体加料系统包括液体加料底座和安装在其上的液体加料管，液体加料底座中的传动装置带动液体加料管以安装孔为圆心旋转，使液体加料管嘴转入或转出锅体上面，液体加料底座中的泵或者阀控制液体流动。
优选地，还包括固体加料系统，固体加料系统包括固体加料底座和固体料盒，固体料盒放在固体料盒槽中，被传送带纵向向外传送，被检测到后，料盒投送爪活动指伸出卡紧固体料盒的定位条孔，料盒投送爪翻转向锅内投送。
优选地，还包括出锅系统，出锅系统包括盛器和出锅平台，盛器放在出锅平台上面，出锅平台在锅体对应机械臂的另一侧和锅体对应的上部区域，是固定的、或是可移动的。
本发明的有益效果为：
本发明所述的一种自适应烹饪机器人及其自适应烹饪方法，可以简便有效地实现自动探测识别锅体的型号，并根据相应烹饪需求，调用适用于相应锅体的操作程序，模仿人工完成炒、烧、煎、水煮、油炸等类的烹饪技法，从而从根本上实现了人类复杂烹饪技巧和劳作的替代。
附图说明
图1是本发明的系统逻辑关系图；
图2是本发明实施例1探测头工作状态图；
图3是探测头工作方法示意图；
图4是本发明实施例1锅铲烹饪工作状态图；
图5是本发明实施例1锅铲出锅工作状态图；
图6是本发明实施例2漏勺烹饪工作状态图；
图7是锅灶系统结构示意图；
图8是本发明多系统模块结构示意图；
图9是固体加料系统结构示意图；
图10是开关盖系统结构示意图。
其中，1是机械臂，11是肩关节，12是肘关节，13是腕关节，14是末关节，15是紧固套，2是变换功能头组件，21是探测头，22是锅铲，23是漏勺，3是转锅系统，31是锅体，32是锅耳，33是锅架，34是转盘，35是转盘电机，36是锅体上的特征点，37是探测头运动轨迹，38是传动轮，4是火力调节系统，41是锅内壁温度传感器，42是锅外壁温度传感器，43是发热功率模块，5是人机控制系统，51是主控制器，52是人机界面，53是通讯模块，6是加料系统，61是液体加料系统，611是液体加料底座，6111是安装孔，612是液体加料管，6121是液体加料管嘴，62是固体加料系统，621是固体加料底座，6211是固体料盒槽，6212是料盒投送爪，62121是料盒投送爪活动指，6213是传送带，622是固体料盒，6221是固体料盒上定位条，62211是定位条孔，6222是固体料盒下定位条，7是开关盖系统，71是锅盖，72是锅盖底座，721是锅盖底座的槽井，73是翻盖动力模块，731是横轴，732是锅盖和横轴的连接件，8是出锅系统，81是出锅平台，82是盛器，9是机器外围系统，91是用户，92是电脑应用软件或移动端APP，93是云服务。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步详细的说明。
本发明的基本思想是利用机械臂1与变化功能头组件2的融合，并辅之以其他功能系统，对不同型号锅体实现自适应的多种技法的自动烹饪。
如图1，展示了本发明的系统逻辑关系图，包括机械臂1、变换功能头组件2、转锅系统3、火力调节系统4、人机控制系统5、加料系统6、开关盖系统7、出锅系统8、机器外围系统9。
实施例1
如图所示，本发明实施例1展示了一种自适应烹饪机器人及其自适应烹饪方法：
如图1，用户91通过人机界面52中的语音模式向主控制器51提交了自动锅体探测的指令；图2中，机械臂1的末关节14通过紧固套15安装上探测头21，主控制器51通过探测头21上的识别芯片，识别并确认出探测头21已安装到位；机械臂1带着探测头21沿着指定路径，例如图3中的路径37对锅体31内的若干特征点36进行探测，当探测的特征点36的位置都在有效范围内时，即判定锅体31型号，主控制器51通过人机界面52中的语音模式告知用户91已完成自动锅体探测。
如图1，用户91用移动端APP92从云服务93下载了最新炒菜制作程序，并通过通讯模块53将程序传送给主控制器51，主控制器51启动了炒菜指令；如图4所示，机械臂1的末关节14通过紧固套15安装上锅铲22，主控制器51通过锅铲22上的识别芯片，识别并确认出锅铲22已安装到位；如图7所示，主控制器51控制发热功率模块43开始对锅体31进行加热，红外温度传感器41、42将检测到的温度数据传送给主控制器51；当温度到达设定值时，如图8所示，液体加料管612开始顺时针旋转，同时转盘34带动锅体31自转，当液体加料管嘴6121转到锅体31上面时，液体加料底座611中的计量泵开始工作，往锅体31中加油，到达计量后计量泵停止，液体加料管612逆时针转出锅体31外；如图9，固体料盒622由传送带6213纵向向外传送，被检测到后，传送带6213停止，料盒投送爪6212伸出料盒投送爪活动指62121卡紧固体料盒622的定位条孔62211，并翻转向锅体31内投送，完成固体投料后，料盒投送爪6212翻回并缩回料盒投送爪活动指62121，传送带6213继续纵向向外传送，直到新的固体料盒622被检测到；主控制器51根据判定的锅体型号，调用相应的动作组程序，开始锅铲22的炒菜动作，炒菜时转锅系统3不工作，一个翻炒动作组完成，转盘34带动锅体31完成一个指定自转角度，然后再开始下一个翻炒动作组；如此若干次翻炒和加料动作后，主控制器51发送指令让机械臂1回到图8中的位置，并控制横轴731旋转，带动盖上锅盖71，进行闷烧；在指定火力和一段时间之后，打开锅盖71，关闭发热功率模块43，如图5，机械臂1带动锅铲22启动出锅动作组程序，把锅体31里的菜品盛出到出锅平台81上的盛器82当中，在机械臂1完成两个出锅动作组程序之间，锅体31旋转一个指定角度；出锅动作完成，主控制器51通过人机界面52中的语音模式告知用户91已完成自动烹饪。
实施例2
如图1，用户91通过人机界面52中的图像触屏模式向主控制器51提交了煮水饺的指令；如图6所示，机械臂1的末关节14通过紧固套15安装上漏勺23，主控制器51通过漏勺23上的识别芯片，识别并确认出漏勺23已安装到位；如图7所示，主控制器51控制发热功率模块43开始对锅体31进行加热，红外温度传感器41、42将检测到的温度数据传送给主控制器51；当温度到达设定值时，如图8所示，液体加料管612开始顺时针旋转，当液体加料管嘴6121转到锅体31上面时，液体加料底座611中的计量泵开始工作，往锅体31中加水，到达计量后计量泵停止，液体加料管612逆时针转出锅体31外；主控制器51根据判定的锅体型号，调用相应的动作组程序，开始将漏勺23移动到图6中的位置；固体料盒622由传送带6213纵向向外传送，被检测到后，传送带6213停止，料盒投送爪6212伸出料盒投送爪活动指62121卡紧固体料盒622的定位条孔62211，并翻转向漏勺23中投送水饺，完成固体投料后，料盒投送爪6212翻回并缩回料盒投送爪活动指62121，传送带6213继续纵向向外传送，直到新的固体料盒622被检测到；漏勺23上下移动焯水三次，机械臂1的末关节14翻转，将水饺倒入锅体31中；主控制器51发送指令让机械臂1回到图8中的位置，并控制横轴731旋转，带动盖上锅盖71，进行闷烧；在指定火力和一段时间之后，打开锅盖71，关闭发热功率模块43，煮水饺动作程序完成，主控制器51通过人机界面52中的语音模式告知用户91已完成自动烹饪。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了说明，但这些说明不能被理解为限制了本发明的范围，本发明的保护范围由随附的权利要求书限定，任何在本发明权利要求基础上的改动都是本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种自适应烹饪机器人的自适应烹饪方法，其特征在于，自适应烹饪方法包括自动锅体探测和自动烹饪两个部分：
1)机械臂安装上探测头，沿着指定路径对锅体内的若干特征点进行探测，当探测的特征点位置都在有效范围内时，即判定锅体型号，完成自动锅体探测；
2)机械臂安装上锅铲或漏勺，根据判定的锅体型号，调用相应的动作组程序，从而控制锅铲或漏勺的相应动作轨迹和姿态，配合转锅系统和火力调节系统，完成自动烹饪。
2.一种自适应烹饪机器人，包括机械臂、转锅系统、火力调节系统和人机控制系统，其特征在于，还包括变换功能头组件，每个组件都包含有识别芯片，组件中有探测头，用于探测锅体；有锅铲，用于实现炒、烧、煎类的烹饪技法；有漏勺，用于实现水煮、油炸类烹饪技法。
3.根据权利要求2所述的自适应烹饪机器人，其特征在于，所述机械臂有四个自由度，在末关节上有紧固套，用于锁紧和定位变换功能头，使其连接到机械臂上，并提供接口以连接主控制器和变换功能头组件上的识别芯片。
4.根据权利要求2所述的自适应烹饪机器人，其特征在于，所述转锅系统中锅体通过锅耳固定在锅架上，锅架连接在转盘上，转盘电机通过传动轮带动转盘旋转，从而带动锅体自转。
5.根据权利要求2所述的自适应烹饪机器人，其特征在于，所述火力调节系统通过锅内壁温度传感器和锅外壁温度传感器，把实时温度数据传输给主控制器，主控制器根据程序控制发热功率模块对锅体进行加热功率调节，其中发热功率模块是燃气灶、或是电磁灶、或是热辐射炉、或是电热板。
6.根据权利要求2所述的自适应烹饪机器人，其特征在于，所述人机控制系统包括主控制器、人机界面和通讯模块，其中主控制器负责接收包括位置传感器和温度传感器在内的机器各种传感器传输的数据，并控制各个执行系统的动作；人机界面负责机器和人之间的信息传递，包括图像、语音、按钮和体感传感器，或是其中的一部分；通讯模块负责外部智能设备与机器之间的有线或无线通讯。
7.根据权利要求2所述的自适应烹饪机器人，其特征在于，还包括开关盖系统，开关盖系统包括锅盖、锅盖底座和翻盖动力模块，锅盖连接在横轴上，翻盖动力模块内的电机和齿轮组带动横轴转动，实现打开和闭合锅盖的动作，翻盖动力模块插在锅盖底座的槽井中上下调节，以适应不同的锅体高度。
8.根据权利要求2所述的自适应烹饪机器人，其特征在于，还包括液体加料系统，液体加料系统包括液体加料底座和安装在其上的液体加料管，液体加料底座中的传动装置带动液体加料管以安装孔为圆心旋转，使液体加料管嘴转入或转出锅体上面，液体加料底座中的泵或者阀控制液体流动。
9.根据权利要求2所述的自适应烹饪机器人，其特征在于，还包括固体加料系统，固体加料系统包括固体加料底座和固体料盒，固体料盒放在固体料盒槽中，被传送带纵向向外传送，被检测到后，料盒投送爪活动指伸出卡紧固体料盒的定位条孔，料盒投送爪翻转向锅内投送。
10.根据权利要求2所述的自适应烹饪机器人，其特征在于，还包括出锅系统，出锅系统包括盛器和出锅平台，盛器放在出锅平台上面，出锅平台在锅体对应机械臂的另一侧和锅体对应的上部区域，是固定的、或是移动的。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |