CN211729187U - 一种智能炸制薯条机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能炸制薯条机器人，包括控制机构，检测机构。控制机构包括一个控制箱、一个滑台装置、两个气缸、一个机械手、一个削土豆皮装置、一个水锅、一个油锅。控制箱包括的电气元件有IAP15W4K16S2控制器和STM32f103控制器、MOS管、单路光耦合继电器、步进电机驱动以及220V交流转直流稳压器。控制器内置USB接口、串并行通信接口、蓝牙接口、WiFi接口。滑台可在二维平面内任意改变位置，机械手可以旋转，上下移动，左右移动，满足薯条从烹煮到油炸位置改变的需求。计算机可以通过包括USB接口、串并行通信接口、蓝牙以及网络多种通信方式向智能炸制薯条机器人传递信息，实现远程操控。

Description

一种智能炸制薯条机器人

技术领域

本发明涉及基于嵌入式的一种智能炸制薯条机器人及其运动控制系统技术领域，尤其是一种智能炸制薯条机器人。计算机可以通过包括USB接口、串并行通信接口、蓝牙，网络等多种通信方式向该智能炸制薯条机器人传递信息。

背景技术

目前，油炸设备成为薯条加工不可缺少的设备之一，随着油炸设备不断发展，油炸设备以其独特的优点的得到广泛的应用，但是现在市场上炸薯条设备依然靠人力控制才能完成炸薯条的工序，耗费人力，长时间工作需要巨大的精力，消耗时间和物力；故人们对全自动烹饪技术有着迫切的需求，因此需要一种新型的自动加工薯条的设备来解决以上问题。

发明内容

为了克服现有的上述的不足，本发明提供了基于嵌入式的一种智能炸制薯条机器人，并根据现有技术提供一种智能炸制薯条机器人的方案，满足人们对全自动烹饪技术最迫切的需求。

本发明采用机电一体化，软硬件结合的智能自动控制技术，基于削皮，横切，纵切，加水，放水，加油，放油，滑台运动和机械手运动等一系列操作进行智能全自动烹饪，做到烹饪过程的准确性，使智能炸制薯条机器人能根据人的随时需求在指定时间进行准确的制作薯条，制作的过程中可以脱离人工照管；本发明采用机械手（18）的概念，与烹饪容器结合，完成烹饪过程的所需操作，结构简单高效，使用方便，具有机器人智能炸制薯条的创意；本发明所采用的技术方案是一种智能炸制薯条机器人，包括智能全自动烹饪，机械框架的仿真和搭建，智能全自动烹饪控制器控制方法和计算机软件；计算机可以通过包括USB接口、串并行通信接口、蓝牙，网络等多种通信方式向智能炸制薯条机器人传递信息。

整体系统方案采用"移动终端+WIFI+MCU+相关传感器设备"模式，让智能炸薯条机器人能通过路由器完美融合到智能厨房系统中，具有人为控制相关功能的实现和全自动执行两种工作模式。该机器人具有土豆自动去皮、自动切条、自动煮、自动炸和自动捞取等功能。主体采用2020 型材搭建。主控系统采用 IAP15F2K61S2系列 MCU。通讯方式采用 USR-C215 模块+WIFI 服务器。系统采用高精度温度传感器、液位传感器、时钟模块、限位开关、滑台、气缸等设备，保证相应功能准确有效实现。

该智能炸制薯条机器人具有以下功能：

1、土豆自动削皮功能：上述削皮装置（2）通过内部的步进电机控制丝杆从而使得刀臂上升或下降，刀臂末端的弹簧会给刀片一个向内的压力，使得刀片一直贴合食材；再通过控制器控制削皮装置（2）的刀臂上下运动三个周期，完成削皮功能。

2、自动切土豆条：打开气泵（3）后，通过上述控制箱内的MOS管模块来操控电磁阀1（7）与电磁阀2（8），使其给横置气缸（5）和纵置气缸（6）的充气与放气；两个气缸的末端处都连接着一个经过加工的刀具，横置气缸（5）上的刀具会将土豆进行横向切割，并将其推入下一个切台；再由纵置气缸（6）上的刀具对土豆片进行纵向切割后直接落入水锅（11），并通过激光传感器检测传感器与切台之间的距离能够判断土豆是否切割完成；

3、自动煮炸：通过上述控制箱内的单路光耦合继电器模块作为电气开关来操控油锅（14）与水锅（11）的启动与停止，组成程序控制线路，从而实现自动化运行。水锅（11）与油锅（14）的上端有高灵敏度红外测温传感器，当温度高于设定的危险值的时候自动停止煮炸，以此保证安全；也可以根据个人偏好，通过手机端APP设置水锅（11）与油锅（14）的煮炸时间，完成煮炸。

4、自动捞取：此过程是由上述机械手（18）和、滑台X（10）以及滑台Y（9）协助完成，该机械手（18）拥有四个自由度，分别控制大臂的调整，小臂的调整，抓取微调与翻转。滑台X（10）以及滑台Y（9）滑台是由3个57步进电机与三条传送带组成，能够使机械手（18）的x轴运动和y轴运动，同时机械手（18）也可以完成任何所需操作；包括将土豆捞出水锅（11）放入油锅（14）、将土豆条从油锅（14）中捞出和将土豆条倒出等动作。

该智能炸制薯条机器人的控制方法为：

S1、上电复位初始化检查，上电，对各个装置初始化并进行检查，若存在异常自动断电，若不存在异常，进入步骤S2。

S2、与手机端进行无线连接。选择工作模式，选择手动控制模式或自动控制模式，开始工作。

S3、选择手动控制模式，可单独控制机器人的任一操作，包括削皮，横切，纵切，加水，放水，加油，放油，滑台运动和机械手运动等操作。

S4、选择自动控制模式，检测机构判断控制机构是否完成初始化，若没有完成则控制机构自动复位。若完成初始化，则开始进行周期运作。所述机械框架（1）是由2020 型材搭建而成。所述削皮装置（2）包括食品级底座，步进电机，支架，丝杆，弹簧刀片设于丝杆上。所述横切及纵切装置，包括气泵（3）设于机械框架底板（4），横置气缸（5）设于机械框架（1）第二层。纵置气缸（6）设于机械框架（1）第二层，电磁阀1（7），电磁阀2（8），调压阀和气管设于机械框架（1）外架上。所述放水及加水装置，包括水锅（11），水泵1（12），水泵2（13）和水管。所述加油及放油装置包括油锅（14），油泵（15），油泵2（16）和油管。拿取薯条装置包括食品级网兜（17），四自由度机械手（18），设于机械结构上部的滑台Y轴（9），滑台X轴（10）。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是发明的整机结构示意图。

图2是发明的整机结构俯视图。

图3是发明的整机结构侧视图。

图4是自动削皮装置结构示意图。

图中（1）机械框架（2）削皮装置（3）气泵（4）机械框架底板（5）横置气缸（6）纵置气缸（7）电磁阀1（8）电磁阀2（9）滑台Y轴（10）滑台X轴（11）水锅（12）水泵1（13）水泵2（14）油锅（15）油泵1（16）油泵2（17）食品级网兜（18）四自由度机械手。

具体实施方式

一种智能炸制薯条机器人。其特征包括控制机构，检测机构，机械框架。控制机构中的控制箱的控制信号输出端与控制机构的机械装置信号输入端电信号连接，检测机构的采集信号输出端与控制机构的控制箱的信号输入端电信号连接。控制机构和检测机构独立设置。控制机构包括一个控制箱，一个滑台装置，两个气缸，一组机械手，一个削皮装置，一个水锅，一个油锅等各种电气件；滑台可在二维平面内任意改变位置，机械手可以旋转，上下移动，左右移动。满足薯条从烹煮到油炸的位置改变的需求。所述控制箱包括IAP15W4K16S2控制器和STM32f103控制器，MOS管，单路光耦合继电器，步进电机驱动以及220V交流转直流稳压器等电气元件。控制器内置USB接口、串并行通信接口、蓝牙接口、WiFi接口。所述各机构均安置在机械框架上。

该智能炸制薯条机器人的控制方法为：

S1、上电复位初始化检查，上电，对各个装置初始化并进行检查，若存在异常自动断电，若不存在异常，进入步骤S2。

S2、与手机端进行无线连接。选择工作模式，选择手动控制模式或自动控制模式，开始工作。

S3、选择手动控制模式，可单独控制机器人的任一操作，包括削皮，横切，纵切，加水，放水，加油，放油，滑台运动和机械手运动等操作。

S4、选择自动控制模式，检测机构判断控制机构是否完成初始化，若没有完成则控制机构自动复位。若完成初始化，则自动进行周期运作。所述机械框架（1）是由2020 型材搭建而成。所述削皮装置（2）包括食品级底座，步进电机，支架，丝杆，弹簧刀片设于丝杆上。所述横切及纵切装置，包括气泵（3）设于机械框架底板（4），横置气缸（5）设于机械框架（1）第二层，纵置气缸（6）设于机械框架（1）第二层，电磁阀1（7），电磁阀2（8），调压阀和气管设于机械框架（1）外架上。所述放水及加水装置，包括水锅（11），水泵1（12），水泵2（13）和水管。所述加油及放油装置包括油锅（14），油泵1（15），油泵2（16）和油管。拿取薯条装置包括食品级网兜（17），四自由度机械手（18），设于机械结构上部的滑台Y轴（9），滑台X轴（10）。

控制器通过给予削皮装置（2）电信号，从而完成所述削皮动作。控制器通过给予电磁阀1（7）电信号，控制横置气缸（5）的运作，完成所述横切动作；通过给予电磁阀2（8）电信号，控制纵置气缸（6）的运作，完成所述纵切动作。控制器通过给予水泵1（12）电信号，完成所述加水操作；通过给予水泵2（13）电信号，完成所述放水操作；通过给予油泵1（15）电信号，完成所述加油操作；通过给予油泵2（16）电信号，完成所述放油操作。控制器通过给予两个继电器电信号，控制水锅（11）和油锅（14）的开启与关闭。控制器通过控制步进电机以及传送带，完成滑台X轴（9）以及滑台Y轴（10）的运作；通过操控四个舵机的状态来完成四自由度机械手（18）的动作。

S4、选择自动控制模式，检测机构判断控制机构是否完成初始化，若没有则控制机构自动复位。若完成初始化，则自动进行周期运作。

上述削皮装置（2）通过内部的步进电机控制丝杆从而使得刀臂的上升与下降，刀臂末端的弹簧会给刀片一个向内的压力，使得刀片一直贴合食材；再通过控制器控制削皮装置（2）的刀臂上下运动三个周期，完成自动削皮。打开气泵（3）后，通过上述控制箱内的MOS管模块来操控电磁阀1（7）与电磁阀2（8），使其给横置气缸（5）和纵置气缸（6）的充气与放气；两个气缸的末端处都连接着一个经过加工的刀具，横置气缸（5）上的刀具会将土豆进行横向切割，并将其推入下一个切台；再由纵置气缸（6）上的刀具对土豆片进行纵向切割，通过激光传感器检测传感器与切台之间的距离能够判断土豆是否切割完成，以达到自动切割的目的；通过上述控制箱内的继电器模块作为电气开关来操控油锅（14）与水锅（11）的启动与停止，组成程序控制线路，从而实现自动化运行。水锅（11）与油锅（14）的上端有高灵敏温度传感器，当温度高于设定的危险值的时候自动停止煮炸，以此保证运作安全；自动捞取过程是由上述机械手（18）和滑台协助完成，该机械手（18）拥有四个自由度，分别控制大臂的调整，小臂的调整，抓取细调与翻转。滑台是由3个57步进电机与三条传送带组成，能够使机械手（18）的x轴运动和y轴运动，同时机械手（18）也可以通过这四个自由度完成任何操作；包括将薯条从水锅（11）捞向油锅（14）、将土豆条从油锅（14）中捞出和将土豆条倒出等动作。

Claims (4)

1.一种智能炸制薯条机器人，其特征包括控制机构，检测机构，机械框架；控制机构中的控制箱的控制信号输出端与控制机构的机械装置信号输入端电信号连接，检测机构的采集信号输出端与控制机构的控制箱的信号输入端电信号连接；控制机构和检测机构独立设置；控制机构包括的设备有一个控制箱，一个滑台装置，滑台装置包括滑台X轴（10）与滑台Y轴（9），两个气缸包括横置气缸（5）与纵置气缸（6），一组机械手（18），一个削皮装置（2），一个水锅（11）以及一个油锅（14）；滑台可在二维平面内任意改变位置，机械手可以旋转，上下移动，左右移动；满足薯条从烹煮到油炸的位置改变的需求，控制机构和检测机构均安置在机械框架上。

2.根据权利要求1所述的一种智能炸制薯条机器人，其特征是所述控制箱包括IAP15W4K16S2控制器和STM32f103控制器，MOS管，单路光耦合继电器，步进电机驱动，220V交流转直流稳压器；控制器内置USB接口、串并行通信接口、蓝牙接口、WiFi接口。

3.根据权利要求1所述的一种智能炸制薯条机器人，其特征是所述控制箱的控制电路包括，IAP15W4K16S2控制器的I/O接口，MOS管，单路光耦合继电器和步进电机驱动；STM32f103控制器的信号输出端与机械手（18）的信号输入端电信号连接；I/O接口电路，控制器连接有显示器，PC机，所述显示器，PC机与控制器电信号连接。

4.根据权利要求1所述的一种智能炸制薯条机器人，其特征是所述检测机构使用激光测距判断滑台是否初始化，使用激光测距判断土豆是否切割完毕，使用红外测温方式测量液体水、油温度的方法。

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