KR102357338B1 - 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 로봇을 이용하여 개인 맞춤형 유연 생산을 기반으로 소비자의 취향에 따라 원료의 선택에서 가공까지 한 공간에서 모든 작업이 이루어지는 자동화 공정을 통해 다품종, 소량 음료를 생산하고 고품질의 식음료를 제공하여 소비자들의 새로운 소비문화를 창출할 수 있는 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템은 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템에 있어서, 커피원두를 제공하는 커피원두제공장치부; 및 상기 커피원두제공장치부로부터 제공받은 커피원두를 이용하여 커피를 분쇄, 추출하고 이를 이용하여 음료를 제조한 후 소비자에게 제공하는 음료제조처리부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템{CUSTOMIZED COFFEE MANUFACTURING SYSTEM BASED ON ROBOT}

본 발명은 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 로봇을 이용하여 개인 맞춤형 유연 생산을 기반으로 소비자의 취향에 따라 원료의 선택에서 가공까지 한 공간에서 모든 작업이 이루어지는 자동화 공정을 통해 다품종, 소량 음료를 생산하고 고품질의 식음료를 제공하여 소비자들의 새로운 소비문화를 창출할 수 있는 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템에 관한 것이다.

커피 등의 음료는 드립 커피와 같이 수작업에 의해 제조하는 방식도 있지만 커피 전문매장의 경우에는 제조의 편의성과 신속성을 고려하여 자동커피머신을 이용하는 제조방식이 널리 이용되고 있다.

자동커피머신은 수작업에 의한 방식에 비해 신속하고 편리하지만 여전히 작업자가 필요하고 주문이 많을 경우 복수의 작업자가 필요하므로 인건비의 상승으로 경영에 어려움이 초래되고 있다.

그리고, 자동커피머신은 추출과정을 자동으로 수행하기는 하지만 작업자의 추출 방식 등에 따라 맛과 풍미가 서로 달라서 품질의 불균일에 따른 소비자의 요구를 충족할 수 없는 단점이 있다. 즉 커피의 맛을 결정하는 주요인자인 시간과 속도, 분쇄의 밀도, 물의 양 조절, 물의 온도, 물의 추출압력, 스팀압력 등 맛을 좌우하는 인자를 균일하게 구현하여야 하지만, 이는 비숙련 바리스타와 전문 바리스타의 숙련도에 따라 달라지기 때문이다.

상기한 바와 같은 단점을 고려하여 근래에는 커피와 같은 음료의 제조에 다관절 로봇을 채용한 기술이 제안되어 있다.

상기한 다관절 로봇을 이용한 음료 제조시스템은 작업자의 수작업을 대체하여 인건비를 절감할 수 있고 커피의 맛을 어느 정도 균일화 할 수 있지만 이하와 같은 다양한 문제점을 수반하는 한계점이 있다.

먼저, 종래 다관절 로봇을 이용한 커피 제조시스템은 사람을 대신하여 다관절 로봇이 정해진 프로그램에 따라 커피 분쇄부로부터 제공되는 동일한 커피원두를 이용하여 정해진 추출과정을 수행하는 것이므로 커피 맛이 획일적이어서 소비자 개개의 다양한 취향을 만족할 수 없는 한계점이 있다.

종래 다관절 로봇을 이용한 음료 제조시스템은 다관절 로봇에 다양한 종류의 커피원두를 제공할 수도 있지만 많은 시간이 소요되고 불편할 뿐만 아니라 추가 작업을 위한 인력이 필요하므로 커피 제조에 로봇을 채용한 의미가 퇴색하는 단점이 있다.

그리고, 종래 다관절 로봇을 이용한 음료 제조시스템은 인간 서로간의 대면이 없이 로봇이나 기계장치에 의해 음료의 제조 및 제공과정이 이루어지므로 비정서적이고 삭막하여 감성적 만족감을 전혀 느낄 수 없는 치명적인 단점이 있다.

또한, 종래 다관절 로봇을 이용한 음료 제조시스템은 커피를 추출하고 포터필터 내에 잔류하는 찌꺼기를 깨끗하게 제거할 수 없어서 비위생성적이고, 추출시 오작동을 유발하거나 재사용시에 커피 추출액에 이물질이 혼입될 수 있는 단점이 있다.

그리고, 종래 다관절 로봇을 이용한 음료 제조시스템은 제조과정을 완료한 커피를 소비자에게 공급하는 과정이 어렵고, 취출과정에서 로봇암 등과의 접촉이나 충돌에 따른 안전사고의 위험성이 높은 단점이 있다.

그 외에도, 종래 다관절 로봇을 이용한 음료 제조시스템은 커피의 제조과정이나 공급과정의 흐름이 원활하지 않아서 단순히 자판기와 유사한 정도의 기능만을 수행하므로 소비자에게 만족감을 줄 수 없는 한계점이 있다.

한국등록특허 제10-1963652호 "에스프레소와 이를 이용한 다양한 커피음료 제조장치 및 제공방법 한국등록특허 제10-1846829호 "커피 머신 및 그 제어 방법" 한국등록특허 제10-1963657호 "음료제조장치용 용기 공급 및 포장장치"

본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 로봇을 이용하여 개인 맞춤형 유연 생산을 기반으로 소비자의 취향에 따라 원료의 선택에서 가공까지 한 공간에서 모든 작업이 이루어지는 자동화 공정을 통해 다품종, 소량 음료를 생산하고 고품질의 식음료를 제공할 수 있도록 한 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 사용자의 표정을 포착하여 감정을 감지하고 이를 기초로 개인 맞춤형 음료를 제조하여 제공함으로써 소비자만족을 극대화할 수 있도록 한 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 음료의 제조과정을 자동적으로 원활하게 수행하면서도 위생성을 향상시킬 수 있고 음료의 제공과정을 안전하고 편리하게 수행할 수 있도록 한 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템은 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템에 있어서, 커피원두를 제공하는 커피원두제공장치부; 및 상기 커피원두제공장치부로부터 제공받은 커피원두를 이용하여 커피를 분쇄, 추출하고 이를 이용하여 음료를 제조한 후 소비자에게 제공하는 음료제조처리부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 음료제조처리부는, 상판을 구비한 음료제조메인프레임; 상기 상판의 일측으로 제1 다관절아암부가 노출되도록 설치되는 제1 음료제공로봇; 상기 상판의 타측으로 제2 다관절아암부가 노출되도록 설치되는 제2 음료제공로봇; 상기 제1 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 음료제조메인프레임에 설치되는 분쇄부; 상기 제1 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 음료제조메인프레임에 배치되고 포터필터의 세척작용을 수행하는 포터필터세정부; 상기 제1 다관절아암부 및 상기 제2 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 음료제조메인프레임에 설치되는 추출부; 및 상기 제2 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 음료제조메인프레임에 배치되는 음료제공부를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 음료제조처리부는, 상기 제1 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 음료제조메인프레임에 배치되고 상기 포터필터가 안착되는 포터필터적치부; 상기 제1 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 음료제조메인프레임에 배치되고 상기 포터필터에 채워진 추출대상물을 탬핑하는 가압탬퍼부; 상기 제2 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 음료제조메인프레임에 배치되고 온수가 공급되는 온수공급부; 상기 제2 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 음료제조메인프레임에 배치되고 얼음이 공급되는 얼음공급부; 상기 제2 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 음료제조메인프레임에 배치되고 추출용기가 안착되어 세척되는 추출용기세척부; 및 상기 제2 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 음료제조메인프레임에 배치되고 우유가 공급되는 우유공급부; 중에서 적어도 하나 이상을 더 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 상기 커피원두제공장치부는, 원두제공베이스프레임; 커피원두의 이송경로를 따라 배치되는 원두이송트랙; 상기 원두이송트랙에 접한 상기 원두제공베이스프레임에 배치되고 커피원두가 수용되어 토출되는 원두토출장치; 및 상기 원두이송트랙에 설치되어 이동되고 커피원두를 상기 원두토출장치에 공급하거나 상기 원두토출장치로부터 배출되는 커피원두의 이송동작을 수행하는 원두제공로봇;을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 원두이송트랙은, 상기 원두제공로봇이 장착되는 트랙이동부; 상기 원두제공베이스프레임에 설치되고 상기 트랙이동부가 이동되는 트랙레일부; 및 상기 트랙이동부를 이송시키는 트랙구동부;를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 트랙이동부 또는 상기 원두제공로봇은 상기 프레임상판에 존재하는 커피원두를 청소하는 청소도구가 장착되는 보조도구설치브라켓이 구비될 수 있다.

상기 원두제공베이스프레임은, 종방향으로 설치되는 종부재, 상기 종부재에 연결되는 횡부재, 및 상부에 설치되는 프레임상판을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 커피원두제공장치부는, 상기 원두제공베이스프레임으로 유출되는 커피원두를 수거하도록 설치되는 청결수거부;를 더 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 청결수거부는, 커피원두가 낙하하여 이동되는 슈트; 상기 슈트를 경유한 커피원두가 유입되어 이동되는 유도거터; 상기 유도거터로부터 유입되는 커피원두가 수납되는 수납서랍; 및 상기 슈트 및 상기 유도거터로 커피원두가 유입되도록 상기 프레임상판에 형성되는 수거홀을 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 상기 원두토출장치는, 상기 원두제공베이스프레임에 설치되는 호퍼지지수단; 커피원두가 수용되는 원두호퍼; 상기 원두호퍼에 수용된 커피원두를 감지하는 원두감지수단; 및 커피원두를 이송하기 위해 상기 원두호퍼에 설치되는 원두피더;를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 커피원두제공장치부는, 상기 원두피더로부터 배출되는 커피원두의 중량을 측정하기 위해 배치되는 중량측정장치; 및 상기 중량측정장치로부터 인가되는 감지신호에 의해 상기 원두피더의 구동을 제어하는 원두제공제어부;를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 원두토출장치는, 상기 원두제공베이스프레임에 설치되는 감지수단지지대, 상기 감지수단지지대에 이동 가능하게 설치되는 높낮이조절대, 상기 높낮이조절대의 상단에 각도 조절 가능하게 결속되는 각도조절대, 및 상기 각도조절대에 전후 이동 가능하게 결속되고 상기 원두감지수단이 설치되는 센서결속부가 형성된 센서브라켓를 포함하는 감지수단설치부재가 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템은 상기 커피원두제공장치부에 의해 취급되는 커피원두의 정보와, 상기 음료제조처리부에 의해 처리되는 음료제조 정보를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템은 소비자의 표정을 포착하고 이를 기초로 감정을 추출하여 개인 맞춤형 음료를 제조하여 제공할 수 있도록 소비자의 표정을 감지하는 표정감지수단을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템에 의하면, 원두제공로봇이 이동되면서 원두토출장치로부터 토출되는 다양한 종류의 커피원두를 희망하는 양으로 공급하면, 제1 음료제공로봇 및 제2 음료제공로봇가 소비자의 취향에 맞게 맞춤형으로 음료를 자동적으로 제조하여 소비자에게 제공할 수 있다.

이에 따라 소비자의 취향에 따라 원료의 선택에서 가공까지 한 공간에서 모든 작업이 이루어지는 자동화 공정을 통해 다품종, 소량 음료를 생산하고 고품질의 식음료를 제공할 수 있는 효과가 있고, 수작업을 대체하여 인건비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 신속, 간편하고 정확하게 음료를 제공할 수 있는 효과가 있다.

도1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템의 전체적인 외관을 나타낸 사시도,
도1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템의 전체적인 외관을 나타낸 평면도,
도2a 및 도2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템의 커피원두제공장치부를 나타낸 사시도로서 도2a는 일측에서 나타나는 형상을, 도2b는 타측에서 나타나는 형상을 도시한 것이다. 도2c 내지 도2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템의 커피원두제공장치부를 나타낸 평면도, 정면도, 좌측면도 및 우측면도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템의 원두이송트랙 및 원두제공로봇을 설명하기 위한 확대 사시도이다.
도4a 및 도4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템의 원두토출장치를 설명하기 위한 도면으로서, 도4a는 원두토출장치의 전체적인 외관을 나타낸 사시도이고, 도4b는 원두토출장치의 감지수단설치부재를 나타낸 분리사시도이다.
도5a 내지 도5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템의 청결수거부를 설명하기 위한 도면으로서, 도5a는 청결수거부의 설치된 상태를 나타낸 정면도, 도5b는 청결수거부의 설치된 상태를 나타낸 사시도, 도5c는 청결수거부의 요부 분리사시도이다.
도6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템의 음료제조처리부를 나타낸 사시도, 도6b는 도6a의 A부 확대 사시도, 도6b는 도6a의 B부 확대 사시도이다. 도7a 내지 도7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템의 음료제조처리부를 나타낸 평면도, 정면도, 좌측면도 및 우측면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도1a 내지 도7d에 의거하여 상세히 설명하되, 도1a 내지 도7d에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호가 부여하여 설명하도록 한다.

한편, 각각의 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 상세한 설명은 간략히 하거나 생략한다. 또한, 본 발명이 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템에 특징을 갖는 것이므로 이와 관련된 부분들을 중심으로 도시 및 설명하고 나머지 부분에 대한 설명은 간략화하거나 생략하도록 한다.

도1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템의 전체적인 외관을 나타낸 사시도, 도1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템의 전체적인 외관을 나타낸 평면도이다, 도2a 및 도2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템의 커피원두제공장치부를 나타낸 사시도로서 도2a는 일측에서 나타나는 형상을, 도2b는 타측에서 나타나는 형상을 도시한 것이다. 도2c 내지 도2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템의 커피원두제공장치부를 나타낸 평면도, 정면도, 좌측면도 및 우측면도이다.

도1a 내지 도2f를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템은 커피원두를 제공하는 커피원두제공장치부(100)와, 이 커피원두제공장치부(100)로부터 제공받은 커피원두를 이용하여 커피를 추출하고 이를 소비자에게 제공하는 음료제조처리부(200)로 구성되어 있다.

커피원두제공장치부(100)는 품종이나 가공방법 등이 서로 다른 다양한 종류의 커피원두 중에서 희망하는 커피원두를 희망하는 양으로 커피추출장치나 소비자에게 공급할 수 있도록 구성한 것으로서, 원두제공베이스프레임(110), 원두이송트랙(120), 원두제공로봇(130), 원두토출장치(140) 및 상기한 구성요소들의 제어동작을 수행하는 원두제공제어부(미도시)가 구비되어 있다.

원두제공베이스프레임(110)은 원두이송트랙(120), 원두제공로봇(130), 원두토출장치(140) 등이 설치되는 골격을 형성하는 기본 프레임으로서 프로파일이나 형강재 등으로 구성된 종부재(111) 및 이 종부재에 연결되는 프로파일이나 형강재로 형성되는 횡부재(112)가 서로 결합되어 구성된다.

그리고, 원두제공베이스프레임(110)에는 원두토출장치(140) 등이 설치되도록 상부에 설치되는 프레임상판(113)이 구비되어 있다.

첨부도면, 도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템의 원두이송트랙 및 원두제공로봇을 설명하기 위한 확대 사시도이다.

도2a 내지 도3을 참조하면, 원두이송트랙(120)은 커피원두의 이송경로를 따라 배치되는 구성요소로서 원두토출장치(140)가 설치될 직선 경로를 따라 설치되는 리니어 트랙(linear track)으로 구성되어 있다.

리니어 트랙은 원두제공로봇(130)을 직선 경로를 따라 이동시킬 수 있는 장치라면 특별한 제한 없이 적용될 수 있는 것으로서 이송분야에서 통상 로봇이동대차, 테이블 이송 직선로봇, 리니어모터 가이드장치 등으로 호칭되는 다양한 이송수단으로 구성될 수 있다.

예컨대, 리니어 트랙은 원두제공로봇(130)이 장착되는 트랙이동부(121), 트랙이동부(121)가 결합되어 이동되는 트랙레일부(122), 트랙이동부(121)를 이송시키는 트랙구동부(123) 등이 구비된 것으로서 일반적인 이송수단이므로 세부 구성에 대한 구체적인 설명을 생략한다.

트랙레일부(122)는 각 구성부재의 하중을 지탱하는 부분으로 내부에 LM레일(미도시)이 구비된 메인 레일부(1221)와, 이 메인 레일부(1221)의 상부에 결합되는 레일커버(1222) 등이 구성되어 있다.

트랙이동부(121)는 메인 레일부(1221)의 LM레일(Linear motion rail)에 결합되어 이동되는 LM블록(1211, Linear motion block)과, 이 LM블록(1211)에 결합되고 원두제공로봇(130)이 안착, 고정되는 로봇고정판(1212) 등이 구비되어 있다.

트랙구동부(123)는 트랙레일부(122)에 내장된 볼 스크류(미도시)를 회전시키는 회전력을 생성하는 구동모터, 회전력을 감속하는 감속기 등이 구비되어 있다.

그리고, 트랙이동부(121)에는 청소용 붓(125) 등이 장착되는 보조도구설치브라켓(124)이 설치되어 있다.

원두제공로봇(130)은 원두이송트랙(120)에 설치되어 이동되고 원두토출장치(140)로부터 배출되는 커피원두의 픽업 및 이송동작 등을 수행하는 로봇으로서, 원두이송트랙(120)의 트랙이동부(121)에 배치되는 로봇구동부(131)와, 로봇구동부(131)에 의해 관절운동을 수행하는 다관절아암부(132) 등이 구비된 통상의 다관절 로봇으로 구성되어 있다.

다관절아암부(132)는 복수의 아암이 감속기 및 모터 등이 내장된 관절에 의해 연결되는 통상의 구조로 형성된 것으로서, 말단에 보충용기(181) 및 원두제공용기(182)를 선택적으로 거치하는 앤드암(미도시,end arm)이 설치된 통상의 구조이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 여기서, 앤드암(미도시)은 다관절아암부(132)의 말단에 설치되는 슝크(shunk), 이 슝크에 의해 개폐되는 한 쌍의 그리퍼가 구비될 수 있다.

도4a 및 도4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템의 원두토출장치를 설명하기 위한 도면으로서, 도4a는 원두토출장치의 전체적인 외관을 나타낸 사시도이고, 도4b는 원두토출장치의 감지수단설치부재를 나타낸 분리사시도이다.

도4a 및 도4b를 참조하면, 원두토출장치(140)는 원두이송트랙(120)에 접하여 배치되고 커피원두를 수용한 상태에서 정량으로 토출하는 장치로서 커피원두를 안정적으로 배출할 수 있고 배출량을 제어할 수 있다면 특별한 제한 없이 적용할 수 있지만, 본 실시예에서는 호퍼 형태로 형성된 공급호퍼장치로 구성되어 원두이송트랙(120)을 따라 복수 개가 설치되어 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 원두토출장치(140)는 설치 수량에 특별한 제한은 없지만 본 실시예에서는 원두이송트랙(120)을 따라 일정한 간격으로 10개가 설치된 것으로서, 호퍼지지수단(141), 원두호퍼(142), 원두피더(143) 및 원두감지수단(144)이 구비되어 있다.

호퍼지지수단(141)은 일측이 프레임상판(113)에 설치되고 타측이 원두호퍼(142) 또는 원두피더(143)에 접속되는 구성요소로서 원두호퍼(142) 및 원두피더(143)를 지지할 수 있는 구조라면, 구조나 형태에 특별한 제한은 없지만, 본 실시예에서는 구조의 간결, 단순화를 위해 프레임상판(113)에 일단이 고정되고 타단이 원두호퍼에 연결되는 지지바로 구성되어 있다.

원두호퍼(142)는 커피원두가 투입, 수용되는 구성요소로서 대략 원추 형상으로 형성되어 있다.

그리고 원두호퍼(142)는 광의 투과가 가능하도록 투명 유리, 투명 플라스틱 등과 같은 투명 소재로 형성되어 있다. 이와 같이 원두호퍼(142)가 투명 소재로 형성될 경우 원두감지수단(144)으로 적용할 수 있는 레이저센서와 같은 광센서에 의한 수용량의 감지작용을 효과적으로 수행할 수 있다.

또한 원두호퍼(142)는 상부에 커피원두의 보충시 편의성을 고려하여 자동적으로 개폐되는 호퍼도어(미도시)가 구성될 수 있다.

원두피더(143)는 커피원두를 이송하기 위해 원두호퍼(142)의 하부에 설치되는 구성요소로서, 커피원두를 안정적으로 배출할 수 있는 장치라면 형태나 구조에 특별한 제한 없이 선택하여 구성할 수 있다.

예컨대 원두피더(143)는 내부에 중공부가 형성된 원통 형상의 몸체 상부에 원두호퍼(142)와 연통되게 유입구(1432)가 형성되고 몸체 하부에 배출구(1433)가 형성된 피더몸체(1431), 이 피더몸체(1431)의 내부에 설치되는 스크류 형상의 이송체(미도시), 이송체를 회전시키도록 감속기 및 모터를 구비한 피더구동수단(미도시)으로 구성된 스크류 피더로 구성되어 있다.

원두감지수단(144)은 원두호퍼(142) 내에 수용된 커피원두의 수용량을 감지하는 구성요소로서, 커피원두의 채워진 레벨이나 수용유무를 감지할 수 있다면 레이저센서, 적외선센서, 등 다양한 감지센서를 제한 없이 선택하여 구성할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템은 커피원두제공장치부(100)의 원두토출장치(140)로부터 배출되는 커피원두 또는 원두제공로봇(130)에 의해 취급되는 커피원두의 정보를 디스플레이하도록 LCD패널 등으로 구성되는 디스플레이부(미도시)가 구비될 수 있다.

상기한 디스플레이부는 첨부도면에 구체적으로 도시되지는 않았으나 원두제공제어부의 제어하에 커피원두의 정보 및 주문 정보 등을 고객이나 관리자에게 시각적으로 제공하는 구성요소이다.

첨부도면, 도5a 내지 도5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템의 청결수거부를 설명하기 위한 도면으로서, 도5a는 청결수거부의 설치된 상태를 나타낸 정면도, 도5b는 청결수거부의 설치된 상태를 나타낸 사시도, 도5c는 청결수거부의 요부 분리사시도이다.

도5a 내지 도5c를 참조하면, 커피원두제공장치부(100)는 커피원두의 이송, 배출, 취급 등의 작동과정에서 낙하하거나 이탈하는 커피원두를 수집, 제거하기 위한 청결수거부(170)가 더 구성되어 있다.

청결수거부(170)는 프레임상판(113)에 형성되고 다양한 형상과 크기로 형성되는 복수의 수거홀(171), 이 수거홀(171)로 유입되는 커피원두가 낙하하여 이동되는 슈트(172,shute), 슈트(172)를 경유한 커피원두 및 수거홀(171)로부터 직접, 낙하하는 커피원두가 유입되어 유도되는 유도거터(173,guide gutter), 및 유도거터(173)를 경유하여 이동되는 커피원두가 수납되는 수납서랍(174)이 구비되어 있다.

수거홀(171)은 원두제공로봇(130)의 이동경로 등 다양한 위치에 제한 없이 형성될 수 있지만, 본 실시예에서는 원두토출장치(140)에 의한 커피원두의 배출동작과, 원두제공로봇(130)에 의해 커두원두의 보충동작 및 이동동작이 반복적으로 수행됨에 따라 상대적으로 커피원두의 낙하량이 많은 프레임상판(113)에 다수 개가 천공되어 있다.

예컨대 수거홀(171)은 다양한 형상으로 형성될 수 있지만 후술되는 중량측정장치(146)가 설치되도록 프레임상판(113)에 형성된 측정장치설치부(1135)의 둘레에 천공된 제1 수거홀(1711)과, 이 제1 수거홀(1711)로부터 이격되는 프레임상판(113)의 가장자리 부분에 천공된 제2 수거홀(1712)로 구성되어 있다.

한편, 슈트(172,shute)는 제1 수거홀(1711)의 하부에 배치되어 프레임상판(113)의 저면에 결합되는 것으로, 유도거터(173)을 향해 하향 경사지게 형성된 슈트경사판(1721), 및 슈트경사판(1721)의 커피원두 배출측을 제외한 각 가장자리 둘레에 상향 돌출되고 프레임상판(113)의 저면에 결합되는 슈트측판(1722)으로 구성되어 있다. 여기서, 슈트경사판(1721)은 커피원두의 원활한 이동을 위해 배출측 가장자리 부분인 낮은 부분이 후술되는 거터측판(732)에 일체로 연결되어 있다.

유도거터(173)는 커피원두를 수납서랍(174)으로 유도하는 기능을 수행하도록 대략 경사진 사각통 형상으로 형성되는 것으로서, 커피원두가 원활하게 수집되도록 수납서랍(174)을 향해 하향 경사지게 형성되고 배출홀(1734)이 천공된 유도판(1731), 및 유도판(1731)의 각 가장자리에 상향 돌출되고 일측이 슈트경사판(1721)에 연결되는 거터측판(1732)으로 구성되어 있다.

수납서랍(174)은 수집된 커피원두의 재활용 또는 폐기동작을 원활하게 수행할 수 있도록 손잡이가 마련된 서랍 형태로 구성한 것으로서, 원두제공베이스프레임(110)에 결합되는 서랍고정부재(175)에 설치되어 있다.

서랍고정부재(175)은 종부재(111)에 설치되는 한 쌍의 서랍고정브라켓(1751), 서랍고정브라켓(1751)의 상부에 설치되는 서랍안착판(1752), 수납서랍(174)의 이탈을 방지하기 위해 서랍안착판(1752)의 상면에 돌출되게 설치되는 이탈방지부재(1753)로 구성되어 있다.

한편, 도2에 미설명부호 181은 원두제공로봇(130)에 파지되어 원두토출장치(140)에 커피원두를 보충하는 보충용기이고, 미설명부호 182는 원두제공로봇(130)에 파지되어 원두토출장치(140)로부터 인출되는 커피원두를 후술되는 분쇄부(282) 등에 제공하는 외부제공용기이며, 미설명부호(125)는 청소용 붓을 나타낸 것이다.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템의 커피원두제공장치부의 작용을 간략하게 설명한다.

도1a 내지 도5c를 참조하면, 원두제공로봇(130)은 원두제공제어부(미도시)의 제어하에 다관절아암부(132)의 앤드암(미도시)을 이용하여 보충용기(181)를 파지하고 외부로부터 로스팅된 커피원두를 공급받아 각 원두토출장치(140)의 원두호퍼(142)에 개별적으로 채워넣는 커피원두 수납과정을 순차적으로 수행할 수 있다.

이러한 커피원두 수납과정이 완료된 상태 또는 수납과정의 수행과정에서 특정 커피원두의 외부 제공신호가 원두제공제어부의 제어하에 원두이송트랙(120) 및 원두제공로봇(130)에 인가되면 원두이송트랙(120)의 트랙구동부(123)가 구동되면서 트랙이동부(121)가 트랙레일부(122)를 따라 이동되고, 이 트랙이동부(121)의 로봇고정판(1212)에 고정된 원두제공로봇(130)이 연동되면서 설정된 위치의 원두토출장치(140)와 마주보게 정위치하게 된다.

이러한 상태에서 원두토출장치(140)는 원두제공제어부의 제어하에 원두피더(143)가 작동되면서 원두호퍼(142)에 수용된 커피원두를 하부에 위치한 외부제공용기(182)로 배출하게 된다. 이러한 배출과정에서 중량측정장치(146)에 의해 외부제공용기(182)에 채워지는 커피중량이 설정된 1잔 정도의 중량으로 감지되면 원두제공제어부의 제어하에 원두피더(143)의 배출동작이 중지된다.

이후 원두제공로봇(130)은 다관절아암부(132)의 앤드암을 이용하여 외부제공용기(182)를 파지하게 되며, 원두이송트랙(120)의 작동에 따라 원두제공로봇(130)이 커피원두를 분쇄하는 분쇄부(282) 위치로 이동하게 되고, 다관절아암부(132)가 작동되면서 분쇄부(282)의 투입 위치로 커피원두를 투입한다.

전술한 바와 같은 원두이송트랙(120), 원두제공로봇(130), 원두토출장치(140) 등의 작동과정에서 디스플레이부(미도시)는 원두제공제어부의 제어하에 커피원두의 정보 및 주문 정보 등 각종 정보를 디스플레이 하여 고객이나 관리자에게 시각적으로 제공하는 작용을 수행한다.

아울러, 전술한 바와 같이 커피원두를 공급하기 위한 원두이송트랙(120), 원두제공로봇(130), 원두토출장치(140)의 작동 중에는 진동, 오작동 등의 다양한 원인에 의해 자연스럽게 커피원두가 프레임상판(113)으로 낙하하게 된다. 이와 같이 프레임상판(113)으로 낙하한 커피원두는 수거홀(171)로 유입된 후 슈트(172,shute)로 통해 유도거터(173)로 구름 이동한 후 수납서랍(174)으로 수집되어 제거되므로 항상 청결한 상태를 유지할 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 커피원두 제공장치의 크리닝 구조는 보조도구설치브라켓(124)에 청소용 붓(125) 등과 같은 청소도구를 장착할 경우 원두이송트랙(120) 또는 원두제공로봇(130)이 이동하는 과정에서 프레임상판(113)에 잔류하는 커피원두 등의 이물질을 쓸어내어 제거할 수 있으므로 청소작업을 보다 편리하게 수행할 수 있다.

도6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템의 음료제조처리부를 나타낸 사시도, 도6b는 도6a의 A부 확대 사시도, 도6b는 도6a의 B부 확대 사시도이다. 도7a 내지 도7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템의 음료제조처리부를 나타낸 평면도, 정면도, 좌측면도 및 우측면도이다.

도6a 내지 도7d를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템에 적용되는 음료제조처리부(200)는 음료제조메인프레임(210), 제1 음료제공로봇(220), 제2 음료제공로봇(220'), 포터필터적치부(230), 포터필터세정부(240), 음료제공부(250), 추출용기세척부(260), 추출부(281), 분쇄부(282), 가압탬퍼부(283), 온수공급부(284), 얼음공급부(285), 우유공급부(286) 및 전술한 주요 구성요소의 구동을 제어하기 위한 음료제조제어부(미도시) 등으로 구성되어 있다.

음료제조메인프레임(210)은 수직방향으로 설치되는 복수의 종지주(211), 이 종지주(211) 사이에 횡방향으로 연결되는 복수의 횡연결바(212), 종지주(211)의 상부에 설치되는 상판(213), 상판 둘레를 밀폐하도록 설치되는 커버플레이트(미도시) 등으로 구성되어 있다.

제1 음료제공로봇(220)은 음료제조메인프레임(210)의 상판(213) 일측 하부에 배치되는 로봇구동부(221)와, 상판(213) 일측에 천공된 로봇설치홀(2131)을 통해 노출되는 제1 다관절아암부(222) 등이 구비된 통상의 다관절 로봇으로 구성되어 있다.

그리고, 제1 음료제공로봇(220)은 원두를 분쇄하고 이를 포터필터(270)에 담아 에스프레소를 추출하는 과정을 담당한다. 여기서, 포터필터(270)는 제1 음료제공로봇(220)에 안정적으로 거치되도록 구성된 것으로서, 도6b에 도시된 바와 같이 바스켓수용홈이 마련된 캡 형상의 필터본체(271), 필터본체(271)의 내부에 삽입되고 다수의 필터홀이 형성된 필터바스켓(272), 필터본체(271)에 연장, 형성되는 포터연결대(273), 및 포터연결대(273)에 직교되게 연결되는 거치대(274)가 구비되어 있다.

제1 다관절아암부(220)는 복수의 아암이 감속기 및 모터 등이 내장된 관절에 의해 연결되는 통상의 구조로 형성된 것으로서, 도6b에 도시된 바와 같이 말단에 포터필터(270)를 선택적으로 거치하는 앤드암(224,end arm)이 설치된 통상의 구조이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 여기서, 앤드암(224)은 설치되는 슝크(2241,shunk), 이 슝크(2241)에 의해 개폐되고 포터연결대(273)가 안착되는 제1 필터안착홈(2242a) 및 거치대(274)가 안착되도록 제1 필터안착홈(2242a)과 직교되게 연결되는 제2 필터안착홈(2242b)이 요입된 한 쌍의 그리퍼(2242)가 구비되어 있다.

제2 음료제공로봇(220')은 음료제조메인프레임(210)의 상판(213) 타측 하부에 배치되는 로봇구동부(225)와, 상판(213) 타측에 천공된 로봇설치홀(2131)을 통해 노출되는 제2 다관절아암부(226) 등이 구비된 통상의 다관절 로봇으로 구성되어 있다.

그리고, 제2 음료제공로봇(220')은 제1 음료제공로봇(220)에 의해 추출 완료된 에스프레소를 이용하여 소비자가 희망하는 형태(에스프레소, 핫 및 아이스 아메리카노, 라테 등)로 제조하는 과정을 주로 수행한다.

제2 다관절아암부(226)는 제1 다관절아암부(222)와 유사하게 복수의 아암이 감속기 및 모터 등이 내장된 관절에 연결되는 통상의 구조로 형성된 것으로서, 말단에 용기를 선택적으로 거치하는 앤드암(미도시)이 설치되어 있다.

포터필터적치부(230)는 도6b에 도시된 바와 같이 분쇄부(282)에 의해 분쇄된 원두 분말이 수용되는 포터필터(270)가 보관되는 구성요소로서, 제1 음료제공로봇(220)이 포터필터를 취급하는 로봇이므로 제1 다관절아암부(222)의 작동반경 내에 해당되는 음료제조메인프레임(210)의 일측 가장자리 부위에 배치되어 있다.

그리고, 포터필터적치부(230)는 복수의 포터필터(270)를 안착시킬 수 있도록 필터적치베이스(231)의 상부에 복수의 필터적치부재(232)가 결합된 것으로서, 필터적치부재(232)는 육면체 형상의 몸체 중앙에 포터필터(270)의 필터본체(271)가 수용되는 필터수용홈(2322)과 포터연결대(273)가 안착되는 포터연결대안착홈(2323)이 형성된 구조로 되어 있다.

한편, 포터필터세정부(240)는 원두분말을 이용하여 에스프레소를 추출한 후 포터필터(270)에 잔류하는 찌꺼기를 이탈시키는 과정과 세척과정을 수행하는 구성요소로서, 제1 다관절아암부(222)의 작동반경 내에 해당되는 음료제조메인프레임(210)의 상판(213)에 배치되는 찌꺼기제거부(241)와, 포터필터세척부(42)로 구성되어 있다.

찌꺼기제거부(241)는 포터필터(270)의 내부에 고착된 찌꺼기의 분리하도록 추출부(281)와 접하는 음료제조메인프레임(210)에 설치되어 있다.

포터필터세척부(242)는 찌꺼기가 제거된 포터필터(270)를 세척하기 위한 부분으로서 찌꺼기제거부(241)와 접한 음료제조메인프레임(210)에 설치되어 있다.

그리고, 포터필터세척부(242)는 상판(213)에 설치되고 세척홈부(미도시) 및 배수구(미도시)가 형성된 포터필터세척함체(미도시), 포터필터(270)의 내부로 용수를 분사하는 분사구가 형성되고 세척홈부에 설치되는 분사노즐(미도시), 및 포터필터가 안착되도록 분사노즐(미도시)에 설치되는 복수의 조작막대(미도시)로 구성되어 있다. 여기서, 분사노즐(미도시)에는 도시되지 않은 용수공급라인(미도시)이 접속되어 있다.

음료제공부(250)는 제2 음료제공로봇(220')에 의해 제조 완료되어 용기에 담아진 음료를 소비자에게 자동적으로 제공하기 위해 구성으로서 제2 다관절아암부(226)의 작동반경 내에 해당되는 음료제조메인프레임(210)의 타측에 배치되어 있다. 여기서, 용기는 원두에서 추출되는 에스프레소가 담겨지는 추출용기가 아니라 소비자에게 제공되는 아메리카노 등의 음료가 담겨지는 용기를 의미한다.

그리고, 음료제공부(250)는 음용자에게 음료용기를 수작업에 의하지 않고 전달, 제공하기 위한 것으로서, 음료제공본체(251), 용기이동부(252) 및 이동수단(253)으로 구성되어 있다.

음료제공본체(251)는 용기이동부(252) 및 이동수단(253)이 배치되는 바디의 기능을 수행하는 구성요소로서, 음료가 수용된 음료용기가 정위치하는 용기진입부와, 용기진입부로 진입한 음료용기를 음용자가 취출하는 통로의 기능을 수행하도록 마련된 용기취출부가 구비되어 있다.

용기이동부(252)는 음료제공본체(251)의 내부에 이동 가능하게 설치되고 상면에 음료용기가 올려지도록 형성된 것으로서, 음료제공본체의 용기진입부에 위치한 음료용기를 용기취출부로 이동시키는 작용을 수행한다.

이동수단(253)은 용기이동부(252)에 이동력을 인가하기 위한 구성요소로서, 용기이동부(252)의 저면에 작동로드(미도시)가 결합되는 직선이동기구로 구성될 수 있다.

여기서, 직선이동기구는 공압실린더, 전기식 액츄에이터 등과 같이 직선이동이 가능한 작동로드를 구비한 구조라면 특별한 제한 없이 선택되어 적용될 수 있다.

한편, 추출용기세척부(260)는 제2 음료제공로봇(220')에 의해 수행되는 에스프레소의 추출에 이용된 추출용기(291)의 세척을 위한 구성요소로서, 제2 다관절아암부(226)의 작동반경 내에 해당되는 음료제조메인프레임(210)의 상판(213) 타측에 배치되어 있다.

분쇄부(282)는 원두를 분쇄하는 구성요소로서 제1 다관절아암부(222)의 작동반경 내에 해당되는 음료제조메인프레임(210)에 설치되어 있다.

그리고, 분쇄부(282)는 원두를 분쇄하는 분쇄수단이라면 특별한 제한 없이 선택하여 적용할 수 있지만, 본 실시예에서는 특정 종류의 커피원두를 다량 투입할 수 있는 호퍼를 구비하여 특정 종류의 커피원두를 반복적으로 분쇄하는 범용 분쇄기(282a)와, 한 잔 정도의 커피를 추출할 수 있는 양의 커피원두를 필요시 선택적으로 투입한 후 개별적으로 분쇄하는 용도로 사용하는 고객맞춤형 분쇄기(282b)가 각각 배치되어 있다.

추출부(281)는 제1 다관절아암부(222) 및 제2 다관절아암부(226)의 작동반경 내에 해당되는 음료제조메인프레임(210)에 설치되는 구성요소로서, 분쇄된 원두분말이 수용된 포터필터(270)가 로봇에 의해 추출부의 그룹헤드에 장착되면 정해진 동작에 의해 원두커피를 추출하는 자동커피머신이라면 특별한 제한 없이 선택되어 적용될 수 있다.

예컨대, 커피자동머신은 고온고압의 물이 원두분말을 통과하도록 하여 추출하는 고온고압 추출방식의 커피머신으로 구성될 수 있으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

가압탬퍼부(283)는 포터필터(270)에 채워진 원두분말과 같은 추출대상물을 균일하게 다지기 위해 가압하는 기능을 수행하는 장치로서, 제1 다관절아암부(222)의 작동반경 내에 해당되는 음료제조메인프레임의 상판(213)에 배치되어 있다. 여기서, 가압탬퍼부(283)는 형태나 구조에 특별한 제한 없이 선택하여 적용할 수 있지만, 본 실시예에서는 통상 푹프레스(PUQ PRESS)로 호칭되고 있는 원두커피용 자동탭핑머신으로 구성되어 있다.

온수공급부(284)는 추출부(281)에 의해 추출된 에스프레소 원액에 따뜻한 아메리카노의 제조를 위한 온수를 제공하기 위한 장치로서, 제2 다관절아암부(226)의 작동반경 내에 해당되는 음료제조메인프레임의 상판(213)에 배치되어 있다.

여기서, 온수공급부(284)는 온수(뜨거운 물)를 제공할 수 있는 장치라면 특별한 제한 없이 선택하여 적용할 수 있지만, 본 실시예에서는 핫워터디스펜서(HOT WATER DISPENSER)로 호칭되고 있는 온수공급장치로 구성되어 있다.

얼음공급부(285)는 추출부(281)에 의해 추출된 에스프레소 원액에 아이스 아메리카노의 제조를 위한 얼음을 제공하기 위한 장치로서, 제2 다관절아암부(226)의 작동반경 내에 해당되는 음료제조메인프레임의 상판(213)에 배치되어 있다.

여기서, 얼음공급부(285)는 얼음을 제공할 수 있는 장치라면 특별한 제한 없이 선택하여 적용할 수 있지만, 본 실시예에서는 자동으로 얼음을 생성하여 제공하는 제빙기로 구성되어 있다.

한편 우유공급부(286)는 커피 음료 중에서 카페라페의 제조하기 위해 에스프레소에 첨가되는 우유를 공급하기 위한 장치로서, 이 우유공급부(286)는 우유공급라인을 매개로 우유냉장고와 연결되어 신선한 우유를 공급받도록 구성되어 있다.

그리고, 본 발명에 따른 음료제조처리부(200)는 음료에 정해진 양의 시럽을 배출하여 제공할 수 있는 시럽공급부(287)가 구성되어 있다.

시럽공급부(287)는 구체적으로 도시하지는 않았으나 도6a에 도시된 바와 같이 통 형상의 시럽공급본체(2871), 이 시럽공급본체(2871)에 설치되고 시럽이 수용되는 시럽용기(미도시), 시럽용기의 상부에 설치되어 시럽을 펌핑하도록 누름버튼을 구비한 펌핑수단(미도시), 및 펌핑수단을 가압하도록 시럽공급본체에 설치되고 공압실린더 등으로 구성되는 가압수단(미도시)을 구비한 구조로 구성될 수 있다.

상기한 시럽공급부(287)는 수작업에 의하지 않고 가압수단의 전후진 동작에 따라 시럽용기에 설치된 펌핑수단의 누름버튼이 눌러지면서 소비자의 음료에 간편하게 시럽을 공급할 수 있으므로 바쁜 음료 제공매장에 설치할 경우 인건비를 절감할 수 있어서 경영에 도움을 줄 수 있다. 또한 다관절 로봇을 이용한 커피 제조시스템에 적용할 경우 수작업에 의하지 않고 시럽을 자동적으로 제공할 수 있어서 완벽한 무인화 음료 판매시스템을 구현할 수 있고, 수작업을 배제함에 따라 로봇과의 충돌 등 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.

아울러, 본 발명에 따른 음료제조처리부(200)는 도면에 도시하지는 않았으나 계핏가루를 공급하는 계핏가루공급부(미도시), 초코릿분말을 공급하는 초코릿분말공급부(미도시) 등이 추가로 구성될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템은 소비자의 표정을 포착하고 이를 기초로 감정을 추출한 다음, 감정에 따른 개인 맞춤형 음료를 제조하여 제공함으로써 소비자만족을 극대화할 수 있도록 소비자의 표정을 감지하는 촬상수단(CDD 카메라 등) 등과 같은 표정감지수단(미도시)이 더 구성될 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템은 표정감지수단으로부터 획득한 정보를 기초로 소비자의 감정을 추출하고, 이를 테이스터스 플레이버 휠(Coffee Taster's Wheel)에 매칭하는 자동화된 판정 알고리즘을 구비하여 감성을 기반으로 하여 커피를 추천할 수 있도록 구현할 수 있다.

여기서, 테이스터스 플레이버 휠(Coffee Taster's Wheel)은 미국스페셜티커피협회에 의해 제시된 커피 향미 구성 원리와 방식을 두 개의 원형에 표현한 도표를 의미한다. 이 두 개의 도표는 커피의 성분 구조, 로스팅, 결점두, 보관 등 커피에 영향을 주는 다양한 요인에 의한 변화를 내포하고 있고, 분석적이고 체계적인 방식이라서 세계 커피 산업 종사자들이 커피의 향미특성을 이해할 수 있도록 하는 자료로 쓰이고 있다.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템의 음료제조처리부(200) 작용을 간략하게 설명한다.

본 발명에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템은 고객이 희망하는 종류의 커피원두가 커피원두제공장치부(100)로부터 음료제조처리부(200)에 제공되면 설정된 프로그램에 따라 커피원두를 분쇄하여 커피를 추출한 후 소비자에게 제공하게 된다.

보다 구체적으로 살펴보면, 전술한 바와 같이 원두제공로봇(130)의 다관절아암부(132)가 분쇄부(282)로 커피원두를 제공하게 되면 음료제조처리부(200)는 음료제조제어부(미도시)의 제어하에 이루어지는 제1 음료제공로봇(220) 및 제2 음료제공로봇(220')의 동적 작동과 함께 포터필터적치부(230), 포터필터세정부(240), 음료제공부(250), 추출용기세척부(260), 추출부(281), 분쇄부(282), 가압탬퍼부(283), 온수공급부(284), 얼음공급부(285) 및 우유공급부(286)가 작동되면서 에스프레소, 아메리카노, 카페라떼 등과 같은 음료를 제조하여 제공할 수 있는 것으로서 그 제조 방법이나 작동 순서 등에 특별한 제한은 없지만 이하 일 제조예에 대해 구체적으로 설명한다.

예컨대, 제1 음료제공로봇(220)의 제1 다관절아암부(222)의 작동으로 도6b에 도시된 바와 같이 앤드암(224)이 포터필터적치부(230)로 이동하여 적치된 포터필터(270)를 클램핑하고 분쇄부(282)로 이동한 후 그라이딩된 원두분말을 공급받아 포터필터에 채우는 원두분말공급단계를 시행한다.

원두분말공급단계를 시행한 제1 음료제공로봇(220)의 앤드암이 가압탬퍼부(283)로 이동하여 정위치 하게 되면 자동적으로 탬핑하는 과정이 수행되는데, 이러한 탬핑단계는 앤드암이 가압탬퍼부(283)의 작동 버튼을 조작하는 방식으로 수행할 수도 있지만 포터필터가 정위치하면 가압탬퍼부에 구비된 감지센서의 센싱동작에 의해 자동적으로 수행되도록 하는 것이 바람직하다.

탬핑단계의 수행이 완료되면 제1 음료제공로봇(220)의 앤드암이 추출부(281)로 이동하여 자동커피머신의 그룹헤드(미도시)에 장착하고 언클램핑 과정을 수행하는 포터필터체결단계를 시행한다.

전술한 바와 같이 포터필터체결단계의 수행이 완료되면 제1 음료제공로봇(220)은 1차적인 작동과정을 완료하고 자동커피머신에 장착된 포터필터(270) 중에서 후술되는 추출단계가 완료된 포터필터를 분리하여 세정하는 세정단계를 수행하게 된다.

세정단계는 원두찌꺼기가 수용된 포터필터를 클램핑하고 포터필터세정부(240)의 찌꺼기제거부(241)로 이동하여 내부에 고착된 원두찌꺼기를 분리하고 원두찌꺼기를 찌꺼기제거부(241)의 수거홈부로 낙하시키는 찌꺼기분리과정을 수행한다.

이러한 찌꺼기분리과정이 수행되면 포터필터를 포터필터세척부(242)에 삽입하여 찌꺼기세척과정을 시행한다. 이러한 찌꺼기세척과정은 포터필터세척부(242)에 구비된 분사노즐(미도시)로부터 분사되는 용수에 의해 이루어진다.

한편, 전술한 제1 음료제공로봇(220)에 의한 포터필터체결단계가 시행되면 음료제조제어부의 제어하에 제2 음료제공로봇(220')이 작동되면서 추출용기세척부(260)에서 세척 완료된 추출용기(291)를 앤드암이 클램핑하여 자동커피머신으로 이동한 후 포터필터의 하부에 정위치 시키는 추출용기정위치단계를 시행한다.

추출용기정위치단계가 시행되면 센싱동작에 의해 자동커피머신의 작동으로 커피의 추출단계가 시행되면서 추출용기(291)에 에스프레소가 추출되어 담겨지게 된다.

전술한 바와 같이 추출단계가 완료된 상태에서 소비자가 아이스 아메리카노를 주문한 경우 제2 음료제공로봇(220') 또는 시스템운용자가 온수공급부(284)를 작동시켜 소비자제공용 용기에 온수를 투입하여 준비한 후, 제2 음료제공로봇(220')이 추출용기를 클램핑하여 소비자제공용 용기로 이동한 다음 추출용기를 기울여 수용된 에스프레소를 부어 아메리카노를 제조하는 음료제조단계를 수행한다.

(이후, 음료제공부(250)의 용기이동부(252)에 소비자제공용 용기를 올려놓게 되면 이동수단(253)이 작동되면서 용기이동부(252)를 하강 시키게 되고 소비자제공용 용기가 음료제공본체(251)의 용기취출부로 이동되므로 소비자가 안전하게 파지하여 편리하게 음용할 수 있다. ) 250번 부분 위 기재부분과 함께 재확인 필요

한편, 전술한 추출단계가 완료된 상태에서 소비자가 에스프레소를 주문한 경우 제2 음료제공로봇(220')이 추출용기를 클램핑하여 소비자제공용 용기로 옮겨담은 다음 음료제공부(250)에 올려놓게 되면 정해진 작동에 따라 소비자에게 제공할 수 있다.

그리고, 전술한 음료제조단계가 완료되어 제2 음료제공로봇(220')이 추출용기(291)를 클램핑하여 이동한 후 추출용기세척부(260)에 뒤집어 올려놓게 되면 세척용 용수가 분출되면서 추출용기세척단계를 시행한다

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템은 전술한 에스프레소, 아메리카노 외에도 다양한 음료를 제조하여 제공할 수 있다. 예컨대, 에소프레소에 얼음과 냉수를 혼합한 아이스 아메리카노, 에스프레소에 우유를 첨가한 카페라떼, 에스프레소에 우유를 첨가하고 계핏가루를 첨가한 카푸치노, 초코릿분말을 첨가한 카페모카 등을 제공할 수 있다.

이상 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템의 구성 및 동작에 대해서 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로서 본 기술분야에 통상의 지식을 가진자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 전술한 실시예의 일부를 치환 및 변형하는 것이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물에 미치는 것으로 이해되어야 할 것이다.

100:커피원두제공장치부
110:원두제공베이스프레임
120:원두이송트랙
130:원두제공로봇
140:원두토출장치
200:음료제조처리부
210:음료제조메인프레임
220:제1 음료제공로봇
220':제2 음료제공로봇
230:포터필터적치부
240:포터필터세정부
250:음료제공부
260:추출용기세척부
281:추출부
282:분쇄부
283:가압탬퍼부
284:온수공급부
285:얼음공급부
286:우유공급부
287:시럽공급부

Claims (13)

1. 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템에 있어서,
   커피원두를 제공하는 커피원두제공장치부; 및 상기 커피원두제공장치부로부터 제공받은 커피원두를 이용하여 커피를 분쇄, 추출하고 이를 이용하여 음료를 제조한 후 소비자에게 제공하는 음료제조처리부;를 포함하고,
   상기 커피원두제공장치부는, 원두제공베이스프레임; 커피원두의 이송경로를 따라 배치되는 원두이송트랙; 상기 원두이송트랙에 접한 상기 원두제공베이스프레임에 배치되고 커피원두가 수용되어 토출되는 원두토출장치; 및 상기 원두이송트랙에 설치되어 이동되고 커피원두를 상기 원두토출장치에 공급하거나 상기 원두토출장치로부터 배출되는 커피원두의 이송동작을 수행하는 원두제공로봇;을 포함하되,
   상기 원두이송트랙은, 상기 원두제공로봇이 장착되는 트랙이동부; 상기 원두제공베이스프레임에 설치되고 상기 트랙이동부가 이동되는 트랙레일부; 및 상기 트랙이동부를 이송시키는 트랙구동부;를 포함하고,
   상기 원두제공베이스프레임은, 종방향으로 설치되는 종부재, 상기 종부재에 연결되는 횡부재, 및 상부에 설치되는 프레임상판을 포함하고,
   상기 원두제공베이스프레임으로 유출되는 커피원두를 수거하도록 설치되는 청결수거부; 및
   상기 트랙이동부 또는 상기 원두제공로봇은 상기 프레임상판에 존재하는 커피원두를 청소하는 청소도구가 장착되는 보조도구설치브라켓;이 구비되고,
   상기 청결수거부는, 커피원두가 낙하하여 이동되는 슈트; 상기 슈트를 경유한 커피원두가 유입되어 이동되는 유도거터; 상기 유도거터로부터 유입되는 커피원두가 수납되는 수납서랍; 및 상기 슈트 및 상기 유도거터로 커피원두가 유입되도록 상기 프레임상판에 형성되는 수거홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템.
   
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 음료제조처리부는,
   상판을 구비한 음료제조메인프레임;
   상기 상판의 일측으로 제1 다관절아암부가 노출되도록 설치되는 제1 음료제공로봇;
   상기 상판의 타측으로 제2 다관절아암부가 노출되도록 설치되는 제2 음료제공로봇;
   상기 제1 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 음료제조메인프레임에 설치되는 분쇄부;
   상기 제1 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 음료제조메인프레임에 배치되고 포터필터의 세척작용을 수행하는 포터필터세정부;
   상기 제1 다관절아암부 및 상기 제2 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 음료제조메인프레임에 설치되는 추출부; 및
   상기 제2 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 음료제조메인프레임에 배치되는 음료제공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 음료제조메인프레임에 배치되고 상기 포터필터가 안착되는 포터필터적치부;
   상기 제1 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 음료제조메인프레임에 배치되고 상기 포터필터에 채워진 추출대상물을 탬핑하는 가압탬퍼부;
   상기 제2 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 음료제조메인프레임에 배치되고 온수가 공급되는 온수공급부;
   상기 제2 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 음료제조메인프레임에 배치되고 얼음이 공급되는 얼음공급부;
   상기 제2 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 음료제조메인프레임에 배치되고 추출용기가 안착되어 세척되는 추출용기세척부; 및
   상기 제2 다관절아암부의 작동반경 내에 해당되는 상기 음료제조메인프레임에 배치되고 우유가 공급되는 우유공급부; 중에서 적어도 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 제1항에 있어서,
   상기 원두토출장치는,
   상기 원두제공베이스프레임에 설치되는 호퍼지지수단;
   커피원두가 수용되는 원두호퍼;
   상기 원두호퍼에 수용된 커피원두를 감지하는 원두감지수단; 및
   커피원두를 이송하기 위해 상기 원두호퍼에 설치되는 원두피더;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 원두피더로부터 배출되는 커피원두의 중량을 측정하기 위해 배치되는 중량측정장치; 및
    상기 중량측정장치로부터 인가되는 감지신호에 의해 상기 원두피더의 구동을 제어하는 원두제공제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 원두토출장치는,
    상기 원두제공베이스프레임에 설치되는 감지수단지지대, 상기 감지수단지지대에 이동 가능하게 설치되는 높낮이조절대, 상기 높낮이조절대의 상단에 각도 조절 가능하게 결속되는 각도조절대, 및 상기 각도조절대에 전후 이동 가능하게 결속되고 상기 원두감지수단이 설치되는 센서결속부가 형성된 센서브라켓를 포함하는 감지수단설치부재가 구비된 것을 특징으로 하는 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템.
    
12. 제1항에 있어서,
    상기 커피원두제공장치부에 의해 취급되는 커피원두의 정보와, 상기 음료제조처리부에 의해 처리되는 음료제조 정보를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템.
    
13. 제1항에 있어서,
    소비자의 표정을 포착하고 이를 기초로 감정을 추출하여 개인 맞춤형 음료를 제조하여 제공할 수 있도록 소비자의 표정을 감지하는 표정감지수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 기반 맞춤형 커피 제조 시스템.
    

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