CN110089963B - 一种智能厨房的食料供给系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了自动化设备技术领域中的一种智能厨房的食料供给系统及其实现方法，该设备包括冷柜和机架，冷柜内设有托盘和料盘，机架内设有三轴机械手模组、R轴模组以及翻转模组，三轴机械手模组带动R轴模组进行三维空间移动，R轴模组带动其前端的夹爪转动，翻转模组前端电磁铁用于吸附料盘，翻转模块带孔电磁铁翻转；该方法包括放置盛满食料的料盘及托盘、夹爪移动并抓取托盘、夹爪移动并进行180度转动、电磁铁吸附并翻转料盘、夹爪移动并将托盘放回原位置等过程。本发明整个结构紧凑型强，设备不会占用太大的空间，同时配菜运动过程更加顺畅，相互之间不会干扰，直接从冷柜中取菜，减少了人工向设备放置配菜的过程，减少了人工的占用。

Description

一种智能厨房的食料供给系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及自动化设备技术领域，具体的说，是涉及一种智能厨房的食料供给系统及其实现方法。

背景技术

随着科学技术的提高，自动化生产线的技术应用逐渐增多，现在各个领域中逐渐使用自动化设备代替传统的人工进行操作，即节省了劳动力，同时增加了生产加工速度。

现在的自动化生产应用在各行各业，在智能厨房领域中也有涉及。在烹饪食品的过程中，需要将各种不同的配料在不同时间投入炒锅内，进而完成不同美味产品的烹饪。现有的配菜投入都是采用人工实现的，若是厨师本人进行操作则大大增加了其本身的劳动强度，若采用副手进行操作则不仅增加了人工的投入，同时副手也会影响厨师的其他翻炒操作，不利于节省时间和成本。

现有技术中也有一些自动加菜的设备，但是这些设备都需要人工进行辅助操作，例如将配好的配料放置到传输轨道上，再通过传输轨道运送至厨师炒菜的位置，这无疑增加了设备占用的空间，同时浪费了人工进行食料取放的过程。

上述缺陷，值得解决。

发明内容

为了克服现有的技术的不足，本发明提供一种智能厨房的食料供给系统及其实现方法。

本发明技术方案如下所述：

一方面，一种智能厨房的食料供给系统，包括与冷柜并排的机架，所述冷柜内设有食料盛放组件，所述食料盛放组件包括托盘和设于所述托盘上的料盘，其特征在于，所述机架内的左右两侧分别设有传动组件，所述传动组件包括三轴机械手模组、R轴模组以及翻转模组：

所述R轴模组套在所述三轴机械手模组上，且所述三轴机械手模组带动所述R轴模组进行三维空间移动；所述R轴模组的前端设有夹爪，所述夹爪绕着所述R轴模组的中轴呈180度转动，所述夹爪用于抓取所述冷柜中的所述托盘；所述翻转模组的前端设有电磁铁，所述电磁铁绕着所述翻转模组的中轴呈180度转动，所述电磁铁用于吸附和释放所述托盘中的所述料盘。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述冷柜的前侧设有前门，其后侧设有后门，所述机架位于所述后门的外侧。

进一步的，所述前门为手动拉门，所述后门为自动交错门。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述冷柜内设有若干层的层架，所述食料盛放组件置于所述层架上。

进一步的，所述冷柜中设有7层的所述层架，每层所述层架上设有6个所述托盘。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述托盘上设有若干个卡位，不同的所述料盘卡在不同的所述卡位上。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述料盘的上端与料盘盖铰接。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述三轴机械手模组包括X轴模组、Y轴模组、Z轴模组：

所述X轴模组固定在所述机架的底部/顶部，所述Y轴模组套在所述X轴模组上并沿着所述X轴模组左右滑动，所述Z轴模组套在所述Y轴模组上并沿着所述Y轴模组上下滑动，所述R轴模组套在所述Z轴模组上并沿着所述Z轴模组前后滑动。

进一步的，所述X轴模组包括X轴电机、X轴导轨及X轴滑杆，所述X轴滑杆设于所述X轴导轨内部并与所述X轴电机连接，所述X轴导轨上设有X轴滑块，所述Z轴模组固定在所述X轴滑块上，所述X轴电机通过所述X轴滑杆带动所述X轴滑块沿着所述X轴导轨滑动。

进一步的，所述Z轴模组包括Z轴电机、Z轴导轨及Z轴滑杆，所述Z轴滑杆设于所述Z轴导轨内部并与所述Z轴电机连接，所述Z轴导轨上设有Z轴滑块，所述Y轴模组固定在所述Z轴滑块上，所述Z轴电机通过所述Z轴滑杆带动所述Z轴滑块沿着所述Z轴导轨滑动。

更进一步的，所述Z轴模组通过Z轴滑动板套在所述X轴模组上。

更进一步的，所述Z轴模组的上端/下端通过圆轨滑块套在加固圆轨上，所述加固圆轨固定在所述机架的顶部/ 底部。

进一步的，所述Y轴模组包括Y轴电机、Y轴导轨及Y轴滑杆，所述Y轴滑杆设于所述Y轴导轨内部并与所述Y轴电机连接，所述Y轴导轨上设有Y轴滑块，所述R轴模组固定在所述Y轴滑块上，所述Y轴电机通过所述Y轴滑杆带动所述Y轴滑块沿着所述Y轴导轨滑动。

根据上述方案的本发明，其特征在于，在所述R轴模组中，所述夹爪通过旋转臂与回转气缸连接，所述回转气缸带动所述旋转臂和所述夹爪进行180度旋转。

进一步的，所述回转气缸固定在R轴滑动板上，所述R轴模组通过所述R轴滑动板套在所述三轴机械手模组上。

进一步的，所述旋转臂的前端设有夹紧滑轨，两片所述夹爪分别通过夹紧滑块套在所述夹紧滑轨上。

更进一步的，所述旋转臂的前端还设有夹紧气缸，所述夹紧气缸与所述夹紧滑块连接，并调节两个所述夹紧滑块之间的间距。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述翻转模组固定在所述机架上。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述电磁铁为直流电吸盘式电磁铁。

根据上述方案的本发明，其特征在于，在所述翻转模组中，所述电磁铁通过固定块套在翻转臂上，所述翻转臂与翻转气缸连接，所述翻转气缸带动所述翻转臂进行180度旋转。

进一步的，所述固定块上设有调节件，所述调节件调节所述固定块在所述翻转臂的位置。

另一方面，一种智能厨房的食料供给系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）人工向所述冷柜中放置盛满食料的料盘及托盘；

（2）三轴机械手模组带动R轴模组移动，使得所述R轴模组中的夹爪抓取所述冷柜中不同位置的所述托盘；

（3）所述三轴机械手模组带动所述R轴模组移动，并且所述夹爪进行180度转动；

（4）所述三轴机械手模组带动所述托盘运动到翻转模组处后，所述翻转模组中的电磁铁吸附所述料盘；

（5）所述R轴模组带动所述夹爪反向旋转180度，或者所述三轴机械手模组带动所述夹爪远离所述翻转模组的位置；

（6）所述翻转模组带动所述料盘翻转180度，使得所述料盘中的物品掉落下方的收纳设备中；

（7）所述翻转模组带动所述料盘翻转180度，或者所述三轴机械手模组带动所述夹爪运动到所述翻转模组处；

（8）所述三轴机械手模组带动所述R轴模组移动，并且所述夹爪进行反向180度转动；

（9）所述夹爪移动到所述冷柜中原托盘位置时，所述夹爪释放所述托盘使其放置在所述冷柜中，完成一次食料的取放过程。

根据上述方案的本发明，其特征在于，人工通过所述冷柜的前门向所述冷柜中放置盛满食料的料盘及托盘，所述夹爪通过所述冷柜的后门进行食料的取放动作。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述三轴机械手模组包括X轴模组、Y轴模组、Z轴模组，所述X轴模组带动所述R轴模组左右滑动，所述Y轴模组带动所述R轴模组前后滑动，所述Z轴模组带动所述R轴模组上下滑动。

根据上述方案的本发明，其有益效果在于：本发明通过三轴机械手实现配菜的空间移动，通过R轴模组实现配菜的旋转（由配菜一侧转移到倒菜一侧），由翻转模组实现食料倾倒的过程，整个结构紧凑型强，设备不会占用太大的空间；同时通过各个轨道对配菜进行转移，配菜运动过程更加顺畅，相互之间不会干扰，且不会影响厨师的炒菜过程；本发明中R轴模组直接从冷柜中拿取配菜，减少了人工向设备放置配菜的过程，减少了人工的占用，且不会影响厨师的正常工作。

附图说明

图1为本发明与冷柜配合时的示意图。

图2为本发明与冷柜配合时的分离状态图。

图3为本发明冷柜的示意图。

图4为本发明冷柜另一视角的示意图。

图5为本发明中食料盛放组件的结构分解图。

图6为本发明中传动组件的示意图。

图7为图6中A部分的放大图。

图8为本发明中传动组件的示意图。

图9为本发明中X轴模组的结构示意图。

图10为本发明中X轴模组的结构分解图。

图11为本发明中Z轴模组的结构示意图。

图12为本发明中Z轴模组的结构分解图。

图13为本发明中Y轴模组与R轴模组配合时的结构示意图。

图14为本发明中Y轴模组与R轴模组配合时的结构分解图。

图15为本发明中R轴模组的结构示意图。

图16为本发明中翻转模组的结构示意图。

在图中，100、冷柜；101、前门；102、后门；110、层架；120、食料盛放组件；121、托盘；122、料盘；123、料盘盖；

200、机架；

300、传动组件；

310、X轴模组；311、X轴电机；312、X轴导轨；313、X轴滑杆；314、X轴滑块；

320、Y轴模组；321、Y轴电机；322、Y轴导轨；323、Y轴滑杆；324、Y轴滑块；

330、Z轴模组；331、Z轴滑动板；332、Z轴电机；333、Z轴导轨；334、Z轴滑杆；335、Z轴滑块；

340、R轴模组；341、R轴滑动板；342、回转气缸；343、旋转臂；344、夹紧气缸；345、夹紧滑轨；346、夹紧滑块；347、夹爪；

350、加固圆轨；351、圆轨滑块；

360、翻转模组；361、旋转气缸；362、翻转臂；363、固定块；364、电磁铁。

具体实施方式

下面结合附图以及实施方式对本发明进行进一步的描述：

如图1、图2所示，一种智能厨房的食料供给系统，包括与冷柜100并排的机架200，冷柜100内设有食料盛放组件120。

如图3、图4所示，冷柜100的前侧设有前门101，其后侧设有后门102，机架200位于后门102的外侧。优选的，前门101为手动拉门，后门102为自动交错门，便于人工摆放满盘的料盘122和托盘121。

如图2、图5所示，冷柜100内设有若干层的层架110，食料盛放组件120置于层架110上。优选的，冷柜100中设有7层的层架110，每层层架110上设有6个托盘121。

食料盛放组件120包括托盘121和设于托盘121上的料盘122，料盘122的上端与料盘盖123铰接。托盘121上设有若干个卡位，不同的料盘122卡在不同的卡位上。

如图6、图8所示，机架200内的左右两侧分别设有传动组件300，传动组件300包括三轴机械手模组、R轴模组340以及翻转模组360。

R轴模组340套在三轴机械手模组上，三轴机械手模组带动R轴模组340进行前后左右上下的三维空间移动；R轴模组340的前端设有夹爪347，夹爪347绕着R轴模组340的中轴呈180度转动，夹爪347用于抓取冷柜100中的托盘121，R轴模组340拾取托盘121后将托盘121旋转180度并送至翻转模组360处；翻转模组360的前端设有电磁铁364，电磁铁364绕着翻转模组360的中轴呈180度转动，电磁铁364用于吸附和释放托盘121中的料盘122，翻转模组360吸取料盘122并进行180度翻转，将料盘122中的物品倒至下方的收纳装置（例如炒菜锅）中。

如图8所示，三轴机械手模组包括X轴模组310、Y轴模组320、Z轴模组330。

如图8、图9、图10所示，X轴模组310固定在机架200的底部/顶部，Y轴模组320套在X轴模组310上并沿着X轴模组310左右滑动，Z轴模组330套在Y轴模组320上并沿着Y轴模组320上下滑动，R轴模组340套在Z轴模组330上并沿着Z轴模组330前后滑动。

优选的，X轴模组310包括X轴电机311、X轴导轨312及X轴滑杆313，X轴滑杆313设于X轴导轨312内部并与X轴电机311连接，X轴导轨312上设有X轴滑块314，Z轴模组330固定在X轴滑块314上，X轴电机311通过X轴滑杆313带动X轴滑块314沿着X轴导轨312滑动。

如图8、图11、图12所示，Z轴模组330包括Z轴电机332、Z轴导轨333及Z轴滑杆334，Z轴滑杆334设于Z轴导轨333内部并与Z轴电机332连接，Z轴导轨333上设有Z轴滑块334，Y轴模组320固定在Z轴滑块334上，Z轴电机332通过Z轴滑杆334带动Z轴滑块334沿着Z轴导轨333滑动。

优选的，Z轴模组330通过Z轴滑动板331套在X轴模组310上。

如图7所示，Z轴模组330的上端/下端通过圆轨滑块351套在加固圆轨350上，加固圆轨350固定在机架200的顶部/ 底部，使得Z轴模组330的移动更加顺滑，同时保证Z轴模组330的上下端移动同步性好，避免一端移动而造成的损伤。

如图8、图13、图14所示，Y轴模组320包括Y轴电机321、Y轴导轨322及Y轴滑杆323，Y轴滑杆323设于Y轴导轨322内部并与Y轴电机321连接，Y轴导轨322上设有Y轴滑块324，R轴模组340固定在Y轴滑块324上，Y轴电机321通过Y轴滑杆323带动Y轴滑块324沿着Y轴导轨322滑动。

如图15所示，在R轴模组340中，回转气缸342固定在R轴滑动板341上，R轴模组340通过R轴滑动板341套在三轴机械手模组上，夹爪347通过旋转臂343与回转气缸342连接，回转气缸342带动旋转臂343和夹爪进行180度旋转。

优选的，旋转臂343的前端设有夹紧滑轨345，两片夹爪347分别通过夹紧滑块346套在夹紧滑轨345上。旋转臂343的前端还设有夹紧气缸344，夹紧气缸344与夹紧滑块346连接，并调节两个夹紧滑块346之间的间距，进而通过夹紧气缸344和两片夹爪347实现。

如图16所示，翻转模组360固定在机架200上。在翻转模组360中，电磁铁364通过固定块363套在翻转臂362上，翻转臂362与翻转气缸361连接，翻转气缸361带动翻转臂362进行180度旋转。

优选的，电磁铁364为直流电吸盘式电磁铁，更加节省成本。

优选的，固定块363上设有调节件（图中未示出），调节件调节固定块363在翻转臂362的位置。

上述智能厨房的食料供给系统的实现方法，包括以下步骤：

1、人工向冷柜中放置盛满食料的料盘及托盘；

2、三轴机械手模组带动R轴模组移动，使得R轴模组中的夹爪抓取冷柜中不同位置的托盘；

3、三轴机械手模组带动R轴模组移动，并且夹爪进行180度转动；

4、三轴机械手模组带动托盘运动到翻转模组处后，翻转模组中的电磁铁吸附料盘；

5、R轴模组带动夹爪反向旋转180度，或者三轴机械手模组带动夹爪远离翻转模组的位置；

6、翻转模组带动料盘翻转180度，使得料盘中的物品掉落下方的收纳设备中；

7、翻转模组带动料盘翻转180度，或者三轴机械手模组带动夹爪运动到翻转模组处；

8、三轴机械手模组带动R轴模组移动，并且夹爪进行反向180度转动；

9、夹爪移动到冷柜中原托盘位置时，夹爪释放托盘使其放置在冷柜中，完成一次食料的取放过程。

在上述过程中，人工通过冷柜的前门向冷柜中放置盛满食料的料盘及托盘，夹爪通过冷柜的后门进行食料的取放动作。另外，三轴机械手、R轴模组以及翻转模组中各个气缸、电机的运行均由控制器进行控制，控制器的具体连接关系此处不再赘述。

优选的，三轴机械手模组包括X轴模组、Y轴模组、Z轴模组，X轴模组带动R轴模组左右滑动，Y轴模组带动R轴模组前后滑动，Z轴模组带动R轴模组上下滑动。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

上面结合附图对本发明专利进行了示例性的描述，显然本发明专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种智能厨房的食料供给系统，包括与冷柜并排的机架，所述冷柜内设有食料盛放组件，所述食料盛放组件包括托盘和设于所述托盘上的料盘，其特征在于，所述机架内的左右两侧分别设有传动组件，所述传动组件包括三轴机械手模组、R轴模组以及翻转模组：

所述R轴模组套在所述三轴机械手模组上，且所述三轴机械手模组带动所述R轴模组进行三维空间移动；

所述R轴模组的前端设有夹爪，所述夹爪绕着所述R轴模组的中轴呈180度转动，所述夹爪用于抓取所述冷柜中的所述托盘；

所述翻转模组的前端设有电磁铁，所述电磁铁绕着所述翻转模组的中轴呈180度转动，所述电磁铁用于吸附和释放所述托盘中的所述料盘；

在所述R轴模组中，所述夹爪通过旋转臂与回转气缸连接，所述回转气缸带动所述旋转臂和所述夹爪进行180度旋转；

在所述翻转模组中，所述电磁铁通过固定块套在翻转臂上，所述翻转臂与翻转气缸连接，所述翻转气缸带动所述翻转臂进行180度旋转。

2.根据权利要求1所述的智能厨房的食料供给系统，其特征在于，所述三轴机械手模组包括X轴模组、Y轴模组、Z轴模组：

所述X轴模组固定在所述机架的底部/顶部，所述Y轴模组套在所述X轴模组上并沿着所述X轴模组左右滑动，所述Z轴模组套在所述Y轴模组上并沿着所述Y轴模组上下滑动，所述R轴模组套在所述Z轴模组上并沿着所述Z轴模组前后滑动。

3.根据权利要求2所述的智能厨房的食料供给系统，其特征在于，所述X轴模组包括X轴电机、X轴导轨及X轴滑杆，所述X轴滑杆设于所述X轴导轨内部并与所述X轴电机连接，所述X轴导轨上设有X轴滑块，所述Z轴模组固定在所述X轴滑块上，所述X轴电机通过所述X轴滑杆带动所述X轴滑块沿着所述X轴导轨滑动。

4.根据权利要求2所述的智能厨房的食料供给系统，其特征在于，所述Z轴模组包括Z轴电机、Z轴导轨及Z轴滑杆，所述Z轴滑杆设于所述Z轴导轨内部并与所述Z轴电机连接，所述Z轴导轨上设有Z轴滑块，所述Y轴模组固定在所述Z轴滑块上，所述Z轴电机通过所述Z轴滑杆带动所述Z轴滑块沿着所述Z轴导轨滑动。

5.根据权利要求2所述的智能厨房的食料供给系统，其特征在于，所述Y轴模组包括Y轴电机、Y轴导轨及Y轴滑杆，所述Y轴滑杆设于所述Y轴导轨内部并与所述Y轴电机连接，所述Y轴导轨上设有Y轴滑块，所述R轴模组固定在所述Y轴滑块上，所述Y轴电机通过所述Y轴滑杆带动所述Y轴滑块沿着所述Y轴导轨滑动。

6.一种智能厨房的食料供给系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）人工向冷柜中放置盛满食料的料盘及托盘；

（2）三轴机械手模组带动R轴模组移动，使得所述R轴模组中的夹爪抓取所述冷柜中不同位置的所述托盘；

（3）所述三轴机械手模组带动所述R轴模组移动，并且所述夹爪进行180度转动；

（4）所述三轴机械手模组带动所述托盘运动到翻转模组处后，所述翻转模组中的电磁铁吸附所述料盘；

（5）所述R轴模组带动所述夹爪反向旋转180度，或者所述三轴机械手模组带动所述夹爪远离所述翻转模组的位置；

（6）所述翻转模组带动所述料盘翻转180度，使得所述料盘中的物品掉落下方的收纳设备中；

（7）所述翻转模组带动所述料盘翻转180度，或者所述三轴机械手模组带动所述夹爪运动到所述翻转模组处；

（8）所述三轴机械手模组带动所述R轴模组移动，并且所述夹爪进行反向180度转动；

（9）所述夹爪移动到所述冷柜中原托盘位置时，所述夹爪释放所述托盘使其放置在所述冷柜中，完成一次食料的取放过程。

7.根据权利要求6所述的智能厨房的食料供给系统的实现方法，其特征在于，人工通过所述冷柜的前门向所述冷柜中放置盛满食料的料盘及托盘，所述夹爪通过所述冷柜的后门进行食料的取放动作。

8.根据权利要求6所述的智能厨房的食料供给系统的实现方法，其特征在于，所述三轴机械手模组包括X轴模组、Y轴模组、Z轴模组，所述X轴模组带动所述R轴模组左右滑动，所述Y轴模组带动所述R轴模组前后滑动，所述Z轴模组带动所述R轴模组上下滑动。