CN107874626A - 一种智能厨房 - Google Patents

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陈学昌
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Abstract

本发明公开了一种智能厨房，包括灶台、灶具、砂锅和餐碗，还包括具有三爪机械手的转运装置，以及用于对砂锅食材进行搅动的搅动臂；餐碗的碗壁上部形成有一环形槽，环形槽上端的凸环外径小于碗壁中部最大直径处的外径；转运装置可选择的用于餐碗转运和砂锅更换。优选，搅动工作部通过基础座上设置的搅动电机驱动转动，基础座上圆周分布有多个加料管；基础座和三爪机械手分别通过一可升降的基础臂设置，两个基础臂均通过水平导轨副形成可在水平方向移动的结构。本发明的有益效果是，厨房的砂锅类膳食加工可实现智能化，且煮加工速度快，砂锅食物质量好，空间利用率高，且结构简单、布局紧凑，且餐碗清洁方便、可充分满足餐厅服务的安全卫生要求。

Description

一种智能厨房
技术领域
本发明专利涉及到一种厨房，特别是一种智能厨房。
背景技术
随着科技的进步和餐饮业发展的加快，餐厅智能化是必然趋势。智能化餐厅包括多个环节的智能化，包括点餐、配送餐以及客人用餐前后的餐桌清洁服务工作等。现有智能化餐厅的送餐设施的结构形式多种多样，包括机器人、传送链、传送带等。然而厨房智能化却是亟待解决的问题。为此，需要进一步改进。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种智能厨房，该通过灶具、砂锅形成砂锅膳食加工单元，并通过设置具有三爪机械手的转运装置进行餐碗等膳食传输、运送；同时，还通过搅动机械臂对砂锅内食材进行搅动，以满足砂锅类膳食的快速加工、味道鲜美等要求；而且餐碗能实现零距离摆放，节约存放空间。
为实现前述目的，本发明采用如下技术方案。
一种智能厨房，包括灶台、灶具、砂锅和餐碗，还包括具有三爪机械手的转运装置，以及用于对砂锅食材进行搅动的搅动臂；所述餐碗的碗壁上部形成有一环形槽，环形槽上端的凸环外径小于碗壁中部最大直径处的外径；所述转运装置可选择的用于餐碗转运和所述砂锅更换。
采用前述技术方案的本发明，通过灶具、砂锅形成砂锅膳食加工单元，并通过设置具有三爪机械手的转运装置进行餐碗等膳食传输、运送；同时，还通过搅动机械臂对砂锅内食材进行搅动，以满足砂锅类膳食的快速加工、味道鲜美等要求；另外，由于碗壁在上部形成有一环形槽，环形槽上端的凸环外径小于碗壁中部最大直径处的外径。在多个餐碗并排摆放时，即使相邻餐碗的圆形碗壁中部最大直径处呈相切式接触，相邻餐碗的碗口之间仍然具有设定距离的间隙，通过合理选择该间隙值，碗口外周具有一环形空间，以利于机械手从上方通过碗口壁抓拿餐碗。其结构简单、存放空间小，节约厨房、清洗间、橱柜、以及送餐和餐后服务等餐碗占用空间。凸环用于形成机械手抓拿的抓拿部，特别适用于自定心三爪机械手，确保抓拿牢固性和可靠性，避免出现滑落现象。
优选的，所述灶具上设有多个加热区，每个加热区用于对一个所述砂锅加热。以便多个砂锅轮流交替加热煮，或者同时加热煮，以提高煮加工效率。
优选的，所述灶台上设有调料存放格，调料存放格具有多个调料存放位。以方便煮加工过程中的各种佐料添加要求。
优选的，所述搅动臂的搅动工作部呈螺旋丝或螺旋杆状。以简化搅拌工作部件结构，并避免粉条、粉丝类食材缠绕，确保功能可靠。
进一步优选的，所述搅动工作部通过基础座上设置的搅动电机驱动转动，基础座通过一可升降的基础臂设置，基础座上圆周分布有多个加料管；所述三爪机械手通过另一可升降的基础臂设置，两个所述基础臂均通过水平导轨副形成可在水平方向移动的结构。以实现不同加热区砂锅的锅内搅动，以及砂锅、餐碗等传送。
进一步优选的，所述基础臂呈三段组合结构，包括基座、中间滑台和构成末段的工作台，基座和中间滑台之间形成有第一导轨副结构，中间滑台和工作台之间形成有第二导轨副结构；中间滑台和工作台由同一滑台驱动单元驱动，以使工作台相对于基座形成速度倍增的运动结构。基础臂呈两段升降运动的三段伸缩结构，既能满足灶台、灶具高度变化要求，也为基础臂运行下方留出了足够的空间，达到空间利用的最优目的；并且基础臂末段的工作台构成速度倍增移动结构，可有效提高厨房工作效率，充分满足高效、快速的时代要求。
更进一步优选的，所述三爪机械手的夹爪通过竖向设置的第一平行四边形结构形成平移式径向张合运动；三个所述夹爪通过所述第一平行四边形机构呈圆周均布的铰接在夹爪座上，第一平行四边形机构连接有第一驱动单元；所述夹爪座通过水平设置的第二平行四边形机构设在安装座上，第二平行四边形机构连接有第二驱动单元；所述安装座可水平转动的设在对应的所述工作台上，安装座连接有第三驱动单元。通过三个圆周分布的夹爪和第一平行四边形机构，三个夹爪由第一驱动单元驱动，形成自定心的径向同步张合运动，适用于厨房和餐厅流通的圆形砂锅、餐碗等餐具；机械手的手臂通过第二平行四边形机构和第二驱动单元可获得小幅度的升降运动，如多个餐具重叠状的抓拿和依次摆放，以替代基础臂小幅度升降，降低升降能耗；同时，通过第三驱动单元可形成机械手手臂水平方向的摆动，以在不需输送臂整体移动的前提下获得较大覆盖范围，形成理想的覆盖区域。其结构简单、功能可靠，可有效替提高餐厅智能化程度，降低用工成本。
再更进一步优选的，所述第一驱动单元包括驱动连杆，驱动连杆一端与所述第一平行四边形机构中位于内侧的第一摆杆铰接，驱动连杆的另一端铰接在驱动控制盘上，驱动控制盘可升降的设在所述夹爪座上，驱动控制盘连接有升降驱动构件，该升降驱动构件包括电缸，电缸设有的拉索与驱动控制盘连接。通过驱动控制盘同时连接三个驱动连杆，确保三个夹爪同步运动，且进一步确保结构简单、功能可靠。另外，电缸是一种与直线模组工作原理相近的运动模块，近年来在数控机床行业和机器人行业得到越来越广泛的应用。以利用数控机床、机器人行业中的现有成熟技术，进一步简化结构，通过直接采购商品降低开发设计和制造难度，提高制造效率，降低制造成本。
还进一步优选的，所述第二驱动单元包括由第一夹爪电机驱动的第一减速机，第一减速机设在所述安装座上，第一减速机具有输出轴；所述第二平行四边形机构中任一侧的第二摆杆固定连接在所述输出轴上，以由输出轴驱动第二平行四边形机构摆动；所述第三驱动单元包括由第二夹爪电机驱动的第二减速机，第二减速机设在所述基础臂上，基础臂通过安装底座固定连接所述第二减速机，所述安装座与第二减速机的动力输出轴形成同步转动的传动连接关系。以通过减速机的输出轴直接驱动第二平行四边形机构摆动，从而获得紧凑的结构，减少故障点，提高可靠性。同时，通过减速机的输出轴直接驱动安装底座转动，从而获得机械手手臂摆动，满足各个区域的覆盖范围要求。
本发明的有益效果是，厨房的砂锅类膳食加工可实现智能化，且煮加工速度快，砂锅食物质量好，空间利用率高，且结构简单、布局紧凑，且餐碗清洁方便、可充分满足餐厅服务的安全卫生要求。
附图说明
图1是本发明的结构示意轴测图。
图2是本发明中搅动臂的部分结构示意轴测图。
图3是本发明中的餐碗结构示意图。
图4是本发明中机械手的结构示意轴测图。
图5是本发明中机械手的结构示意主视图。
图6是本发明中机械手的部分结构示意轴测图。
图7是本发明中基础臂的结构示意轴测图。
图8是本发明中基础臂另一个方向的结构示意轴测图。
图9是本发明中基础臂的部分结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
参见图1、图2、图3，一种智能厨房，包括灶台10、灶具11、砂锅12和餐碗，还包括具有三爪机械手200的转运装置，以及用于对砂锅12食材进行搅动的搅动臂100；所述餐碗的碗壁上部形成有一环形槽1，环形槽1上端的凸环2外径小于碗壁中部3最大直径处的外径；所述转运装置可选择的用于餐碗转运和所述砂锅12更换。其中，餐碗的环形槽1上端的凸环2外径d小于碗壁中部3最大直径处的外径D；凸环2外周呈圆柱面结构；凸环2宽度b为所述环形槽1宽度B的四分之一至三分之一之间；环形槽1底部与两侧壁面的连接处通过圆弧过渡。
其中，所述灶具11上设有多个加热区，每个加热区用于对一个所述砂锅12加热。灶台10上设有调料存放格13，调料存放格13具有多个调料存放位。结合图4、图5、图6、图7、图8、图9，搅动臂100的搅动工作部14呈螺旋丝或螺旋杆状。搅动工作部14通过基础座15上设置的搅动电机16驱动转动，基础座15通过一可升降的基础臂300设置。基础座15上圆周分布有多个加料管17；所述三爪机械手200通过另一可升降的基础臂300设置，两个所述基础臂300均通过水平导轨副形成可在水平方向移动的结构；基础臂300可水平移动的设在空中导轨102上，空中导轨102通过导轨支架103固定在厨房墙壁、吊顶龙骨上或天花板上，空中导轨102呈上下分布的双轨道结构，空中导轨102还延伸到餐厅。基础臂300上设有自行走单元，自行走单元包括相互啮合的第一齿轮104和第一齿条105，第一齿轮104由第一电机106驱动转动，第一电机106采用减速器的步进电机或伺服电机，第一齿轮104同轴固定在该减速电机的输出轴上，且该输出轴呈竖直方向；第一齿条105固定连接在空中导轨102的两平行轨道之间，基础臂300呈三段组合结构，包括基座301、中间滑台303和构成末段的工作台302，基座310和中间滑台303之间形成有第一导轨副结构，中间滑台303和工作台302之间形成有第二导轨副结构；中间滑台303和工作台302由同一滑台驱动单元驱动，以使工作台302相对于基座301形成速度倍增的运动结构。
结合图7、图8、图9，滑台驱动单元由链传动或带传动的柔性传动驱动结构构成，该柔性传动驱动结构包括传动链或传动带304、驱动轮305和换向轮306，传动链或传动带304的一侧直线段的一部分与所述基座301固定连接，另一侧直线段的一部分与所述工作台302固定连接；且柔性传动驱动结构的动力输入端呈自锁结构。其中，驱动轮305通过驱动轴可转动的设在所述中间滑台303的一端，驱动轴由驱动电机307驱动转动，驱动电机307为步进电机或伺服电机，驱动电机307固定连接在所述中间滑台303一侧，并通过蜗轮蜗杆减速结构的直角减速器312与驱动轴连接；所述换向轮306可转动的设在换向轴308上，换向轴308位于所述中间滑台303的另一端，换向轴308与中间滑台303之间还设有通过螺纹调节的张紧结构，换向轴308还由中间滑台303两侧墙上设有的条形孔提供支撑。张紧结构包括张紧螺杆309和调节螺母310，张紧螺杆309固定连接在所述换向轴308上，张紧螺杆309前端伸入中间滑台303对应端设有的收纳孔内，调节螺母310螺合在张紧螺杆309上，并抵接在所述收纳孔孔口的中间滑台303对应端端面上。传动带304与基座301连接的部分，以及与工作台302连接的部分均通过一压块311压紧固定，压块311的压紧工作面上形成有防滑齿。
另外，三爪机械手200的夹爪201通过竖向设置的第一平行四边形结构形成平移式径向张合运动；三个所述夹爪201通过所述第一平行四边形机构呈圆周均布的铰接在夹爪座202上，第一平行四边形机构连接有第一驱动单元；所述夹爪座202通过水平设置的第二平行四边形机构设在安装座203上，第二平行四边形机构连接有第二驱动单元；所述安装座203可水平转动的设在对应的所述工作台302上，安装座203连接有第三驱动单元；第一驱动单元包括驱动连杆204，驱动连杆204一端与所述第一平行四边形机构中位于内侧的第一摆杆205铰接，驱动连杆204的另一端铰接在驱动控制盘206上，驱动控制盘206可升降的设在所述夹爪座202上，驱动控制盘206连接有升降驱动构件，该升降驱动构件包括电缸207，电缸207上设有的拉索208与驱动控制盘206连接。第二驱动单元包括由第一夹爪电机209驱动的第一减速机210，第一减速机210设在所述安装座203上，第一减速机210具有输出轴；所述第二平行四边形机构中任一侧的第二摆杆211固定连接在所述输出轴上，以由输出轴驱动第二平行四边形机构摆动；所述第三驱动单元包括由第二夹爪电机212驱动的第二减速机213，第二减速机213设在所述基础臂300的工作台302上，工作台302通过安装底座214固定连接所述第二减速机213，所述安装座203与第二减速机213的动力输出轴形成同步转动的传动连接关系。其中，任一侧的第一摆杆205均由两个相同的构件构成夹板机构，第一摆杆205通过铰接支耳216与夹爪座202连接，夹爪201、驱动连杆204和铰接支耳216均位于相应的两个夹板之间，以增强结构稳定性。第二驱动单元包括由第一夹爪电机209驱动的第一减速机210，第一减速机210设在安装座203上，第一减速机210具有输出轴；第二平行四边形机构中任一侧的第二摆杆211，具体为上侧的第二摆杆211固定连接在输出轴上，以由输出轴驱动第二平行四边形机构摆动；第二平行四边形机构的上侧第二摆杆211由两个相同的构件形成夹板结构，夹爪座202通过上部的两个相同的三角形连接耳217与第二摆杆211铰接，以增强构成机械手手臂的第二平行四边形机构强度。第三驱动单元包括由第二夹爪电机212驱动的第二减速机213，第二减速机213设在智能餐厅的输送臂上，输送臂通过安装底座214固定连接第二减速机213，安装座203与第二减速机213的动力输出轴形成同步转动的传动连接关系。其中，安装座203固定连接在转盘215上，转盘215由第二减速机213的动力输出轴驱动同步转动，从而使安装座203同步转动。
再次结合图2，基础座15通过水平设置的第三平行四边形机构设在另一安装座203a上，该第三平行四边形机构连接有第四驱动单元；该另一安装座203a可水平转动的设在构成所述搅动臂所对应的另一工作台302上，且该另一安装座203a连接有第五驱动单元。第四驱动单元包括由第一搅动臂电机驱动的第一搅动臂减速机220，第一搅动臂减速机220设在该另一安装座203a上，第一搅动臂减速机220具有输出轴；所述第三平行四边形机构中任一侧的摆杆221固定连接在第一搅动臂减速机220的输出轴上，以由该输出轴驱动第三平行四边形机构摆动；所述第五驱动单元包括由第二搅动臂电机222驱动的第二搅动臂减速机223，第二搅动臂减速机223设在对应的基础臂300工作台302上，工作台302通过另一安装底座224固定连接所述第二搅动臂减速机223，第二搅动臂减速机223的动力输出轴与所述的另一安装座203a形成同步转动的连接关系。其中，与第一搅动臂减速机220的输出轴连接的第三平行四边形机构中任一侧的摆杆221，具体为上侧的摆杆221；且第三平行四边形机构的上侧摆杆221由两个相同的构件形成夹板结构；基础座15通过上部的两个相同的三角形支耳225与摆杆221铰接。
本实施例中，同步齿形带驱动传动结构也可采用同步齿形链驱动传动结构替代，以形成履带式移动驱动结构。在驱动电机307采用带掉电刹车装置形成制动效果的电机时，减速器312也可采用不具有自锁能力的其他结构减速器。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种智能厨房，包括灶台(10)、灶具(11)、砂锅(12)和餐碗，其特征在于，还包括具有三爪机械手(200)的转运装置，以及用于对砂锅(12)食材进行搅动的搅动臂(100)；所述餐碗的碗壁上部形成有一环形槽(1)，环形槽(1)上端的凸环(2)外径小于碗壁中部(3)最大直径处的外径；所述转运装置可选择的用于餐碗转运和所述砂锅(12)更换。
2.根据权利要求1所述的智能厨房，其特征在于，所述灶具(11)上设有多个加热区，每个加热区用于对一个所述砂锅(12)加热。
3.根据权利要求1所述的智能厨房，其特征在于，所述灶台(10)上设有调料存放格(13)，调料存放格(13)具有多个调料存放位。
4.根据权利要求1所述的智能厨房，其特征在于，所述搅动臂(100)的搅动工作部(14)呈螺旋丝或螺旋杆状。
5.根据权利要求4所述的智能厨房，其特征在于，所述搅动工作部(14)通过基础座(15)上设置的搅动电机(16)驱动转动，基础座(15)通过一可升降的基础臂(300)设置，基础座(15)上圆周分布有多个加料管(17)；所述三爪机械手(200)通过另一可升降的基础臂(300)设置，两个所述基础臂(300)均通过水平导轨副形成可在水平方向移动的结构。
6.根据权利要求5所述的智能厨房，其特征在于，所述基础臂(300)呈三段组合结构，包括基座(301)、中间滑台(303)和构成末段的工作台(302)，基座(310)和中间滑台(303)之间形成有第一导轨副结构，中间滑台(303)和工作台(302)之间形成有第二导轨副结构；中间滑台(303)和工作台(302)由同一滑台驱动单元驱动，以使工作台(302)相对于基座(301)形成速度倍增的运动结构。
7.根据权利要求6所述的智能厨房，其特征在于，所述三爪机械手(200)的夹爪(201)通过竖向设置的第一平行四边形结构形成平移式径向张合运动；三个所述夹爪(201)通过所述第一平行四边形机构呈圆周均布的铰接在夹爪座(202)上，第一平行四边形机构连接有第一驱动单元；所述夹爪座(202)通过水平设置的第二平行四边形机构设在安装座(203)上，第二平行四边形机构连接有第二驱动单元；所述安装座(203)可水平转动的设在对应的所述工作台(302)上，安装座(203)连接有第三驱动单元。
8.根据权利要求7所述的智能厨房，其特征在于，所述第一驱动单元包括驱动连杆(204)，驱动连杆(204)一端与所述第一平行四边形机构中位于内侧的第一摆杆(205)铰接，驱动连杆(204)的另一端铰接在驱动控制盘(206)上，驱动控制盘(206)可升降的设在所述夹爪座(202)上，驱动控制盘(206)连接有升降驱动构件，该升降驱动构件包括电缸(207)，电缸(7)设有的拉索(208)与驱动控制盘(206)连接。
9.根据权利要求7所述的智能厨房，其特征在于，所述第二驱动单元包括由第一夹爪电机(209)驱动的第一减速机(210)，第一减速机(210)设在所述安装座(203)上，第一减速机(210)具有输出轴；所述第二平行四边形机构中任一侧的第二摆杆(211)固定连接在所述输出轴上，以由输出轴驱动第二平行四边形机构摆动；所述第三驱动单元包括由第二夹爪电机(212)驱动的第二减速机(213)，第二减速机(213)设在所述基础臂(300)上，基础臂(300)通过安装底座(214)固定连接所述第二减速机(213)，所述安装座(203)与第二减速机(213)的动力输出轴形成同步转动的传动连接关系。
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