KR102578252B1 - Ai 행동분석 기반 조리로봇 - Google Patents

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KR102578252B1
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(주)케이아이테크노
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Abstract

본 발명은 AI 행동분석 기반 조리로봇에 있어서, 하우징; 음식을 요리하는 조리부; 식기세척부; 사용자입력부; 및 조리동작에 대한 각종 정보를 표시하는 디스플레이부;를 포함한다.

Description

AI 행동분석 기반 조리로봇 {AI behavior analysis-based cooking robot}
본 발명은 AI 행동분석 기반 조리로봇에 관한 것으로 보다 구체적으로 사용자의 요청에 따라 다양한 요리를 조리하고 세척하는 AI 행동분석 기반 조리로봇에 관한 것이다.
최근 몇 년 동안, 가정용 기기와 로봇 기술의 발전으로 다양한 영역에서 자동화와 편리성이 증가하고 있다. 특히 주방 환경에서도 다양한 스마트 기기와 로봇이 도입되어 사용자들의 요리 경험을 개선하고 있다. 그러나 이러한 기존의 기술들은 대부분 특정한 음식 조리 과정에 최적화되어 있어 다양한 요리에 대응하기 어렵다. 또한 사용자가 요리에 대한 기본 지식을 가지고 있어야 하는 경우가 많아 초보자나 바쁜 현대인들에게 적합하지 않다.
이러한 문제를 해결하기 위해 인공지능(AI) 기반의 조리 로봇이 개발되어 왔다. 이러한 조리 로봇은 사용자의 입력을 받아 다양한 요리 과정을 자동으로 수행하고, 또한 기계 학습을 통해 다양한 요리 레시피를 습득할 수 있다. 이를 통해 사용자는 복잡한 요리 과정을 거치지 않고 원하는 요리를 손쉽게 만들 수 있다.
그러나 이러한 AI 기반 조리 로봇은 음식 조리에 필요한 식재료를 보관 및 공급하는 과정에서 문제가 발생할 수 있으며, 이로 인해 식재료가 부적절하게 보관되거나 공급되어 조리 과정에 문제가 발생할 수 있고, 또한 일부 조리 로봇은 다양한 요리 방식에 대응하기 어렵거나, 조리 동작의 정확성이 떨어져 만족스러운 요리 결과를 얻기 어렵다. 또한, 기존의 조리 로봇은 조리 후 세척 과정이 별도로 필요하거나, 세척 과정 자체가 자동화되지 않아 사용자에게 추가적인 수고를 요구할 수 있어 이러한 문제점들을 해결하기 위한 새로운 형태의 조리로봇이 필요한 실정이다.
본 발명에 따른 AI 행동분석 기반 조리로봇은 상술한 문제점들을 해결하기 위해 다양한 요리 방식에 대응할 수 있도록 인공지능 모델을 사용하여 조리 정보를 학습하고, 식재료의 보관 및 공급 과정을 최적화하여 조리 과정에 문제가 발생하지 않도록 하며, 다양한 조리 동작의 정확성을 높여 사용자가 원하는 수준의 음식물을 제공하도록 하는 것이다.
또한, 사용자의 요청에 따라 다양한 요리를 조리하고 세척하는 데 있어 효율적이며, 인공지능 기술을 활용하여 사용자의 조리 요청을 정확하게 이해하고 처리할 수 있으며, 이를 통해 사용자가 요리에 대한 지식이 없어도 원하는 요리를 만들 수 있도록 하여 요리에 서투른 초보자나 바쁜 현대인들에게 적절한 음식을 공급하도록 하는 것이다.
또한, 조리 후 세척 과정을 자동화하여 사용자에게 추가적인 수고를 덜어주며, 이를 통해 사용자는 별도의 세척 과정을 거치지 않아 편의성이 향상되고, 더 나아가, 네트워크 연결을 통해 사용자가 다양한 요리에 대한 레시피 및 조리정보를 얻을 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 AI 행동분석 기반 조리로봇에 있어서, 하우징; 음식을 요리하는 조리부; 식기세척부; 사용자입력부; 및 조리동작에 대한 각종 정보를 표시하는 디스플레이부;를 포함한다.
상기 조리부는 식재료를 보관 및 공급하는 재료통; 상기 재료통으로부터 식재료를 공급받아 요리가 이루어지는 조리통부; 상기 조리통부는 식재료가 조리되는 냄비부; 및 상기 냄비부의 하측 중앙에 마련된 일 축을 통해 상기 냄비부를 회전하도록 하여 식재료가 혼합되도록 하는 구동모터부;를 더 포함하며, 상기 조리통부를 감싸도록 형성되고 열을 가하는 가열부;를 포함하며, 상기 하우징의 일 영역에 회전축이 형성되며, 내장된 구동모듈을 통해 상기 조리통부가 회전가능하도록 연결된 회전구동부; 상기 식기세척부는 조리가 끝난 상기 조리통부가 세척을 수행하는 세척실; 상기 세척실의 상부 및 하부에 위치하여 물과 세제를 분사하여 세척동작을 수행하는 분사노즐부; 상기 분사노즐부로부터 분사된 물과 세제를 포함한 액상혼합물을 외부로 배출하는 배수구; 및 상기 세척동작이 완료 된 후 상기 조리통부를 건조하기 위한 환풍부;를 포함하며, 상기 조리로봇과 네트워크적으로 연결된 서버;를 포함하며, 상기 서버는 통신부; 저장부; 및 제어부;를 포함하며, 상기 제어부는 기 저장된 복수의 음식 각각의 음식명을 검색하여 이에 대응하는 조리영상을 수신하고, 상기 조리영상에 포함된 식재료, 조리온도와 시간 및 상기 식재료가 혼합되는 방향 및 속도를 데이터화한 자료에 기초하여 상기 복수의 음식 각각에 대한 조리정보를 인공지능 모델에 학습시키며, 상기 제어부는 상기 사용자입력부로부터 상기 복수의 음식 중 제1음식에 대한 조리요청을 수신하면, 상기 제1음식에 대한 제1조리정보를 인공지능 모델로부터 수신하여 상기 디스플레이부에 상기 제1음식에 대응하는 제1식재료와 상기 제1식재료 각각에 대한 크기정보를 표시하며, 상기 제1식재료를 상기 재료통에 공급하는 동작완료정보를 수신하면, 상기 회전구동부가 상기 냄비부를 식재료 공급위치에 해당하도록 제1회전상태에 위치하도록 회전하고, 상기 냄비부에 상기 제1조리정보에 대응하는 상기 제1식재료의 공급이 완료되면, 상기 회전구동부가 상기 냄비부를 수평면에서 경사각을 가지도록 하는 제2회전상태에 위치하도록 회전하고, 상기 제1조리정보에 대응하여 상기 가열부가 조리통부를 상기 제1조리정보에 대응하는 가열온도 및 가열시간으로 가열하고, 상기 구동모터가 회전하여 상기 제1식재료가 조리 중 혼합되도록 동작하며, 상기 제1음식에 대한 조리가 완료되면, 상기 회전구동부가 상기 냄비부에서 상기 조리가 완료된 제1음식이 배출되도록 하는 제3회전상태에 위치하도록 회전하며, 상기 회전구동부는 상기 냄비부를 제4회전상태에 위치하도록 회전하여 상기 세척실 내에 상기 냄비부가 위치하도록 하며, 상기 식기세척부를 통해 상기 냄비부의 세척동작이 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
튀김류는 상기 제2회전상태에서 수평면에서 5 내지 10도의 제1경사각을 가지며, 볶음류는 상기 제2회전상태에서 수평면에서 20 내지 30도의 제2경사각을 가지는 것을 특징으로 한다.
다양한 요리 방식에 대응할 수 있도록 인공지능 모델을 사용하여 조리 정보를 학습하고, 식재료의 보관 및 공급 과정을 최적화하여 조리 과정에 문제가 발생하지 않도록 하며, 다양한 조리 동작의 정확성을 높여 사용자가 원하는 수준의 조리된 음식을 제공하도록 할 수 있다.
또한, 사용자의 요청에 따라 다양한 요리를 조리하고 세척하는 데 있어 효율적이며, 인공지능 기술을 활용하여 사용자의 조리 요청을 정확하게 이해하고 처리할 수 있으며, 이를 통해 사용자가 요리에 대한 지식이 없어도 원하는 요리를 만들 수 있도록 하여 요리에 서투른 초보자나 바쁜 현대인들에게 적절한 음식을 공급할 수 있다.
또한, 조리 후 세척 과정을 자동화하여 사용자에게 추가적인 수고를 덜어주며, 사용자는 별도의 세척 과정을 거치지 않아 편의성이 향상되고, 더 나아가, 네트워크 연결을 통해 사용자가 다양한 요리에 대한 레시피 및 조리정보를 얻을 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 행동분석 기반 조리로봇의 개략적 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 행동분석 기반 조리로봇의 구체적 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 행동분석 기반 조리로봇에서 재료통 및 조리통부의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 행동분석 기반 조리로봇의 세부적 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 행동분석 기반 조리로봇의 식기세척부의 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 행동분석 기반 조리로봇의 서버의 구성을 구체적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 행동분석 기반 조리로봇에서 서버의 구체적 동작 알고리즘을 도시한 도면이다. 개략적 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 행동분석 기반 조리로봇의 조리 동작 전 대기상태를 도시한 도면이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 행동분석 기반 조리로봇이 동작하는 과정을 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 구성요소를 지칭하며, 도면에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되어 있을 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 이하의 실시예에 설명된 구성 또는 작용으로만 한정되지는 않는다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 발명의 실시예에서, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예에서, '구성되다', '포함하다', '가지다' 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 실시예에서, '모듈' 혹은 '부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있으며, 적어도 하나의 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서, 복수의 요소 중 적어도 하나(at least one)는, 복수의 요소 전부 뿐만 아니라, 복수의 요소 중 나머지를 배제한 각 하나 혹은 이들의 조합 모두를 지칭한다. 또한, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)," "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)," "~하도록 설계된 (designed to)," "~하도록 변경된(adapted to)," "~하도록 만들어진(made to)," 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)"것 만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 이는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해, 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것은 아님을 밝혀 둔다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 행동분석 기반 조리로봇의 개략적 구성을 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 행동분석 기반 조리로봇의 구체적 구성을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 행동분석 기반 조리로봇에서 재료통 및 조리통부의 구성을 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 행동분석 기반 조리로봇의 세부적 구성을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 행동분석 기반 조리로봇의 식기세척부의 구성을 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 행동분석 기반 조리로봇의 서버의 구성을 구체적으로 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 행동분석 기반 조리로봇에서 서버의 구체적 동작 알고리즘을 도시한 도면이다. 개략적 구성을 도시한 도면이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 행동분석 기반 조리로봇의 조리 동작 전 대기상태를 도시한 도면이며, 도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 행동분석 기반 조리로봇이 동작하는 과정을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 행동분석 기반 조리로봇(10)은 하우징(100), 음식을 요리하는 조리부(200), 식기세척부(300), 사용자입력부 및 조리동작에 대한 각종 정보를 표시하는 디스플레이부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에서의 조리로봇(10)은 음식을 준비하고 조리하는 과정을 자동화하는 로봇을 의미한다. 즉, 주방에서 간단한 작업 등을 수행하기 위하여 주로 사용되며, 가정용 모델부터 전문적인 상업용 모델까지 다양한 유형으로 존재하는 모든 조리로봇(10)을 포함할 수 있다.
예컨대, 본 발명의 일 실시예에 따른 조리로봇(10)은 일반적으로 물건을 잡거나 섞는 등의 기능을 제공하며 주방 도구와 연계하여 사용하는 기본형 조리로봇(10), 절단, 섞기, 무치기 등의 작업을 수행할 수 있으며 프로그램을 통해 레시피를 따라 요리를 만드는 다기능 조리로봇(10), 특정 요리법이나 음식 분야에 초점을 맞춰 전문적인 하나의 음식을 조리하는 전문 조리로봇(10), 예컨대, 피자를 만들기 위해 피자 반죽을 뒤집고, 소스를 바르고, 토핑을 올리는 등의 과정을 수행하여 일관된 품질의 음식을 만들 수 있으며, 레시피를 학습하고, 재료를 인식하며, 조리 과정을 최적화하며 카메라, 센서, 그리퍼 등의 하드웨어와 소프트웨어를 사용하여 주방 작업을 수행하여 사용자의 요구에 맞게 음식을 조리하는 인공지능 조리로봇(10), 음식 재료를 레이어 별로 차례대로 프린트함으로써 다양한 모양과 구조의 음식을 조리하는 3D 프린팅 조리로봇(10) 등 다양한 레시피에 따라 음식을 조리하는 동작을 수행하는 모든 로봇을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하우징(100)은 조리로봇(10)의 기본골격을 구성하는 것으로 내부에 배치된 각종 조리도구, 세척도구, 전자구성 등을 외부의 충격이나 이물질 등으로 손상되는 것을 보호하는 역할을 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사용자입력부(110)는 사용자의 입력을 위한 것으로 물리적 버튼 형식이나, 후술할 디스플레이부(120)의 패널상에 존재하여 사용자가 디스플레이부(120)의 화면을 터치함으로써 입력하는 것을 모두 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이부(120)는 조리로봇(10)의 동작제어 등을 포함한 각종 정보를 제공하며, 여기서 디스플레이부(120)의 구현 방식은 한정되지 않으며, 예컨대 액정(Liquid Crystal), 플라즈마(Plasma), 발광 다이오드(Light-Emitting Diode), 유기발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode), 면전도 전자총(Surface-Conduction Electron-Emitter), 탄소 나노 튜브(Carbon Nano-Tube), 나노 크리스탈(Nano-Crystral) 등의 다양한 디스플레이 방식으로 구현될 수 있다. 디스플레이부(120)는, 액정 방식인 경우에, 액정 디스플레이 패널과 액정 디스플레이 패널에 광을 공급하는 백라이트유닛과, 액정 디스플레이 패널을 구동시키는 패널구동부 등을 포함한다. 디스플레이부(120)는 백라이트유닛 없이, 자발광 소자인 OLED 패널로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 조리부(200)는 재료통(210), 조리통부(220), 가열부(230) 및 회전구동부(240)를 포함한다. 한편, 본 발명에서 조리부(200)는 식재료를 공급받아 이들을 가열하며 혼합함으로써 조리를 수행하는 역할을 한다. 한편, 조리부(200)에서 식재료는 조리로봇(10)의 사용자가 식재료를 임의로 절단, 혼합, 무침 등의 방식으로 처리하여 가공한 형태 또는 조리로봇(10) 내에 다양한 크기와 모양의 칼날을 사용하여 과일, 야채, 고기 등의 재료를 적절한 크기로 절단하는 절단부(미도시)를 통해 식재료를 가공할 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 조리부(200)는 소스, 양념, 식초 등의 조미료를 적절한 시점에 정량으로 투입하도록 하는 조미료 투입부(미도시)를 포함할 수 있다. 한편, 조리부(200) 내에 배치되어 온도, 습도, 무게 등을 감지하고 재료 및 조리 상태를 모니터링하기 위한 센서(미도시) 및 카메라(미도시)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 재료통(210)은 다양한 식재료를 보관 및 보호하는 역할을 하며, 식재료의 조리가 이루어지는 조리통부(220)에 적당량의 식재료를 공급하는 역할을 한다. 보다 구체적으로 재료통(210)을 설명하면, 재료통(210)은 복수의 구획을 포함하며, 복수의 구획은 식재료의 종류와 크기에 따라 보관을 달리함으로써 저장공간을 효율적으로 사용하기 위함이다. 한편, 재료통(210)은 각각의 식재료에 맞도록 적절한 온도와 습도를 유지하기 위한 냉각 및 제습을 위한 구성이 포함될 수 있다. 이를 통해 조리로봇(10)을 사용하지 않을 때에도 식재료의 신선도 및 품질을 장기간 일정상태로 유지할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 재료통(210)에서 조리통부(220)에 식재료를 공급할 때 전동모듈을 이용하여 식재료가 차례대로 배열될 수 있도록 하며, 중력을 이용하여 식재료가 투입되는 공급구를 개폐함으로써 식재료를 조리통부(220)에 공급하거나, 전동모듈을 통해 수평으로 힘을 가하여 압착하거나 밀어내는 방식으로 식재료를 공급할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 조리통부(220)는 재료통(210)으로부터 식재료를 공급받아 조리 및 요리 수행되는 공간을 제공하는 역할을 한다. 이때 조리통부(220)는 다양한 조리방법에 대응하여 식재료를 섞거나, 볶거나, 찌는 등의 동작을 수행할 수 있다. 한편, 재료통(210)부는 스테인리스 스틸, 세라믹, 알루미늄 등의 내열성 재료로 구성되며, 이를 통해 고온에서 조리 중에 음식에 조리통부(220)가 끼치는 영향을 저감할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 조리통부(220)는 냄비부(221), 구동모터부(222)를 포함할 수 있다. 냄비부(221)는 식재료가 실질적으로 조리가 이루어지는 공간을 의미하며, 일반적 조리기구인 냄비의 내부 형태로 구성될 수 있다. 구동모터부(222)는 냄비부(221)를 하측에 일축으로 배치되어 냄비부(221)가 회전함으로써 공급된 식재료가 원활하게 혼합되도록 하며, 조리통부(220)는 사선으로 배치되어 일정영역이 돌출된 혼합판(223)을 포함할 수 있다. 혼합판(223)은 냄비부(221)의 내측면에 위치하여 조리통부(220)가 회전할 때 함께 회전하여 식재료가 골고루 혼합되도록 하는 역할을 한다.
한편, 혼합판(223)은 조리 과정 중에 발생하는 마찰과 충격에 견딜 수 있도록 내구성이 높은 재료인 스테인리스 스틸, 실리콘, 플라스틱 등으로 이루어질 수 있다. 한편, 혼합판(223)은 특정 조리방법에 대응하여 다양한 형태를 가질 수 있는데, 예컨대, 대형 고기나 채소와 같은 큰 식재료를 효과적으로 혼합하도록 냄비부(221)의 반지름의 직경인 r에서 대략 0.4r 내지 0.6r의 직경을 가져 무거운 식재료를 혼합하도록 하는 제1혼합판, 곡선 또는 날개의 형상으로 이루어져 가루와 액체를 혼합하도록 하는 제2혼합판, 곡선 또는 날개의 형상에 움푹한 곡선의 형상을 가져 빵이나, 피자 반죽 등 덩어리 형태의 식재료를 효과적으로 혼합하는 제3혼합판, 세밀한 와이어 형상을 하여 거품을 만들도록 식재료를 혼합하는 제4혼합판을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가열부(230)는 식재료를 가열하여 조리가 진행도록 하는 역할을 한다. 이때 가열부(230)는 조리통부(220)를 감싸도록 형성되어 조리통부(220)를 감싸도록 형성되어 열을 가함으로써 조리통부(220) 내의 식재료에 열이 골고루 전달되도록 하여 조리의 효율성을 증대시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 가열부(230)는 다양한 가열 방식을 지원하기 위해 전기 가열, 가스 가열, 인덕션 가열 등의 기술이 사용될 수 있으며, 온도센서가 내장되어 조리 과정에서의 온도를 정확하게 측정하고 이를 제어할 수 있도록 형성될 수 있다. 한편, 가열부(230)는 과열방지, 자동전원차단 등의 가열안전부를 포함하여 조리과정 중 발생하는 사고의 위험을 저감하도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회전구동부(240)는 하우징(100)의 일 영역에 형성된 회전축을 기준으로 회전하여 조리통부(220)가 하우징(100) 내에서 회전하도록 하는 역할을 한다. 이때 조리통부(220)는 회전구동부(240)에 “ㄷ”자 형상으로 절곡된 연결링크(241)에 의해 연결될 수 있으며, 회전구동부(240)가 회전함에 따라 일정 각도를 유지하고, 이를 통해 조리통부(220) 내의 식재료가 효율적으로 혼합되도록 할 수 있다. 한편, 회전구동부(240)는 조리통부(220)가 구동모터부(222)에 의해 회전할 때 식재료가 효과적으로 혼합되도록 하우징(100) 내에서 수평한 각도가 아닌 일정한 경사각을 가진 채로 정지할 수 있다. 한편, 이때 경사각은 각각의 특정 요리의 요리법에 따라 정교한 각도로 조절될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 식기세척부(300)는 세척실(310), 분사노즐부(320), 배수구(330), 환붕부를 포함한다. 식기세척부(300)는 조리가 완료된 후 조리통부(220)를 세척 및 청소하여 조리로봇(10)을 사용하는 사용자의 편의성을 향상시키는 역할을 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 세척실(310)은 조리통부(220)의 세척작업이 실질적으로 수행되는 공간이다. 이때 세척실(310)은 오랜 기간 동안 세척작업을 견딜 수 있도록 내구성이 높은 스테인리스 스틸 또는 특수 플라스틱을 소재로 구현될 수 있으며, 이때 수용공간은 조리통부(220)의 크기보다 크며, 향후 사용자가 식사를 마친 후 발생하는 각종 접시, 수저 등의 식기류를 함께 청소할 수 있도록 큰 공간으로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 분사노즐부(320)는 조리통부(220)에 강력한 물 분사를 통해 찌꺼기와 오염물을 효과적으로 제거하도록 물을 고압으로 분사하도록 하는 역할을 하며, 이때 물을 고압으로 분사하는데 있어서 식기세척부(300)는 펌프가 내부에 마련될 수 있다. 한편, 분사노즐부(320)는 물을 분사함에 있어 세척이 용이하게 되도록 세제를 함께 분사할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배수구(330)는 분사된 물과 세제를 포함한 액상혼합물을 배출하도록 하측에 배수관과 연결되도록 형성된다. 한편, 세척동작이 완료된 후 조리통부(220)를 건조하는 환풍부(340)는 공기가 원활히 순환하도록 형성된 회전날개를 회전시킴으로써 세척실(310) 내에 위치한 조리통부(220) 및 기타 식기용품을 건조하는 역할을 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 AI 행동분석 기반 조리로봇(10)은 조리로봇(10)과 네트워크적으로 연결된 서버(400)를 포함하며, 서버(400)는 통신부(410), 저장부(420) 및 제어부(430)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 통신부(410)는 외부의 다른 전자장치 등과 유무선 통신 방식으로 통신할 수 있다. 따라서 유선 접속을 위한 커넥터 또는 단자를 포함하는 접속부 이외에도 다양한 다른 통신 방식으로도 구현될 수 있다. 예컨대, Wi-Fi, 블루투스, 지그비(Zigbee), 적외선 통신, Radio Control, UWM(Ultra-Wide Band), Wireless USB, NFC(Near Field Communication) 중 하나 이상의 통신을 수행하도록 구성될 수 있다. 통신부(410)는 BLE(Bluetooth Low Energy), SPP(Serial Port Profile), Wi-Fi Direct, 적외선 통신, Zigbee, NFC(Near Field Communication) 등의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 또한 통신부(410)는 Device, S/W module, Circuit, Chip 등의 형태로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 통신부(410)는 상기의 다양한 통신 모듈을 포함할 수 있는데, 통신사별 IoT망을 갖는 IoT통신모듈을 포함할 수 있으며, IoT통신모듈은 별개의 통신부(410)를 가진 복수의 사물들이 네트워크를 통해 연결되어 다양한 플랫폼을 기반으로 서비스를 가능하도록 하는 모든 IoT통신망을 의미할 수 있다. 이와 같은 IoT통신모듈을 이용하면 설정된 지역 내에서 보다 원활한 통신망이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저장부(420)는 통신부(410)를 통해 조리로봇(10)의 동작을 제어하기 위한 어플리케이션을 제공하는 서버(400)로부터 정보를 수신하거나, 외부 검색플랫폼으로부터 정보를 수신하여, 이를 저장할 수 있으며, 제어부(430)에 의해 수신된 각종 정보를 수신하여, 이를 저장할 수 있다. 저장부(420)는 후술할 제어부(430)의 처리 및 제어에 따라서 다양한 데이터를 저장할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저장부(420)는 제어부(430)에 의해 엑세스되어, 데이터의 독취, 기록, 수정, 삭제, 갱신 등을 수행할 수 있다. 저장부(420)는 제어부(430)에 대한 시스템 전원의 제공 유무와 무관하게 데이터를 보존할 수 있도록 플래시메모리(flash-memory), 하드디스크 드라이브(hard-disc drive), SSD(solid-state drive) 등과 같은 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 또한, 저장부(420)는 제어부(430)에 의해 처리되는 데이터가 임시로 로딩되기 위한 버퍼, 램 등과 같은 휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(430)는 서버(400)의 제반 구성들이 동작하기 위한 제어를 수행할 수 있다. 제어부(430)는 이러한 제어 동작을 수행할 수 있도록 하는 제어프로그램(혹은 인스트럭션)과, 제어프로그램이 설치되는 비활성의 메모리, 설치된 제어프로그램의 적어도 일부가 로드되는 휘발성의 메모리 및 로드 된 제어프로그램을 실행하는 적어도 하나의 프로세서 혹은 CPU(Central Processing Unit)를 포함할 수 있다. 또한, 이와 같은 제어프로그램은 서버(400) 외에도 다른 외부의 전자장치에도 저장될 수 있다.
제어프로그램은 BIOS, 디바이스드라이버, 운영체계, 펌웨어, 플랫폼 및 응용프로그램(어플리케이션) 중 적어도 하나의 형태로 구현되는 프로그램(들)을 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 응용프로그램은, 서버(400)의 제조 시에 서버(400)에 미리 설치 또는 저장되거나, 혹은 추후 사용 시에 외부로부터 응용프로그램의 데이터를 수신하여 수신된 데이터에 기초하여 서버(400)에 설치될 수 있다. 응용프로그램의 데이터는, 예컨대, 어플리케이션 마켓과 같은 외부 서버로부터 다운로드 될 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 제어부(430)는 device, S/W module, circuit, chip 등의 형태 또는 그 조합으로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 서버(400)는 기 저장된 복수의 음식 각각의 음식명을 검색하여 이에 대응하는 조리영상을 수신(S10)하고, 조리영상에 포함된 식재료, 조리온도와 시간 및 식재료가 혼합되는 방향 및 속도를 데이터화한 자료에 기초하여 복수의 음식 각각에 대한 조리정보를 인공지능 모델에 학습(S20)하며, 사용자입력부로부터 복수의 음식 중 제1음식에 대한 조리요청을 수신(S30)하고, 제1음식에 대한 제1조리정보를 인공지능 모델로부터 수신하여 디스플레이부에 제1음식에 대응하는 제1식재료와 이에 대한 크기정보를 표시(S40)하며, 냄비부(221)에 제1식재료의 공급이 완료되면 제1조리정보에 대응하여 가열 및 구동모터가 회전하여 제1식재료가 조리 중 혼합되도록 동작(S50)하고, 제1음식에 대한 조리가 완료되면 제1음식을 배출하고, 식기세척부(300)를 통해 냄비부(221)의 세척동작이 수행되도록 제어(S60)할 수 있다. 이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 서버(400)의 동작을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(430)는 기 저장된 복수의 음식 각각의 음식명을 검색하여 이에 대응하는 조리영상을 수신하고, 상기 조리영상에 포함된 식재료, 조리온도와 시간 및 상기 식재료가 혼합되는 방향 및 속도를 데이터화한 자료에 기초하여 상기 복수의 음식 각각에 대한 조리정보를 인공지능 모델에 학습시키도록 제어할 수 있다.
이를 보다 구체적으로 설명하면, 기 저장된 복수의 음식에 대한 음식명을 각각 검색엔진 또는 소셜네트워크 홈페이지에 검색하여 이들에 대한 조리영상과 관련된 정보를 획득하고, 조리영상에서의 식재료, 조리온도, 시간, 혼합방향 및 속도에 대한 분석을 실시하며, 이들에 대한 데이터화를 실시한다. 이후, 인공지능 모델이 데이터화된 자료를 기반으로 기 저장된 복수의 음식 각각에 대한 조리정보를 학습하고, 이를 조리로봇(10)이 조리하는 과정에서 활동하도록 하는 것이다. 이를 음식에 적용하면, 예컨대, 스파게티 볼로네즈라는 음식명을 검색하고, 이를 통해 관련된 조리 영상과 정보를 획득하고, 이때 조리 영상은 검색된 스파게티 볼로네즈에 대응하여, 식재료, 조리 온도, 시간, 혼합 방향 및 속도 등의 정보를 포함한다. 한편, 이들 조리영상에서 얻은 정보를 데이터화 하는 과정을 거치고, 이때 데이터화된 자료는 예컨대, 하기와 같을 수 있다.
식재료: 스파게티, 토마토 소스, 갈은 고기, 양파, 당근, 셀러리, 마늘, 올리브 오일, 소금, 후추 등
조리 온도: 180℃
조리 시간: 토마토 소스 조리 30분, 스파게티 삶기 8분
혼합 방향 및 속도: 시계 방향으로 빠르게 혼합, 반시계 방향으로 천천히 혼합
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능 모델은 신경망(neural network)을 사용한 딥러닝 모델의 학습 과정은 여러 계층(layer)의 뉴런들이 서로 연결되어 있는 구조에서 입력값을 받아 출력값을 생성하고, 이때 가중치(weight)와 편향(bias)는 학습 과정에서 최적화되어야 하는 매개변수로 사용하여 학습을 수행한다. 예컨대, 입력값은 식재료, 조리온도, 조리시간, 혼합방향 및 속도 등의 데이터이며, 이러한 데이터가 인공지능 모델의 입력층에 전달되고, 입력값은 가중치와 편향을 거쳐 은닉층을 통과하며, 이때 각각의 뉴런 모델은 입력값에 가중치를 곱한 후 편향을 더하여 출력값을 결정하며, 이때 가중치와 편향은 무작위로 설정되되, 학습과정에서 경사 하향법(Gradient Descent)를 활용하여 최적 알고리즘으로 조정되어 최적의 값을 찾는 과정을 거친다. 이후 은닉층을 거쳐 최종적으로 출력층에 도달하며, 이때 출력값은 스파게티 볼로네즈의 조리과정에 대한 예측을 의미한다. 한편, 조리과정에 대한 예측값과 실제값의 차이를 손실함수를 통해 손실값을 구하고, 이를 최소화하도록 반복학습을 하여 손실함수를 최소화하는 방향으로 가중치와 편향을 조정하는 과정을 거쳐 학습을 수행할 수 있다. 여기서 인공지능 모델의 학습은 서버(400)를 운영하는 운영자 또는 조리로봇(10)을 제조 및 판매하는 제조업자 등에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(430)는 제1식재료를 재료통(210)에 공급하는 동작완료정보를 수신하면, 회전구동부(240)가 냄비부(221)를 식재료 공급위치에 해당하도록 제1회전상태에 위치하도록 회전하고, 냄비부(221)에 상기 제1조리정보에 대응하는 제1식재료의 공급이 완료되면, 회전구동부(240)가 냄비부(221)를 수평면에서 경사각을 가지도록 하는 제2회전상태에 위치하도록 회전하고, 제1조리정보에 대응하여 가열부(230)가 조리통부(220)를 제1조리정보에 대응하는 가열온도 및 가열시간으로 가열하고, 구동모터가 회전하여 제1식재료가 조리 중 혼합되도록 동작하며, 제1음식에 대한 조리가 완료되면, 회전구동부(240)가 냄비부(221)에서 조리가 완료된 제1음식이 배출되도록 하는 제3회전상태에 위치하도록 회전하며, 회전구동부(240)는 냄비부(221)를 제4회전상태에 위치하도록 회전하여 세척실(310) 내에 냄비부(221)가 위치하도록 하며, 식기세척부(300)를 통해 상기 냄비부(221)의 세척동작이 수행되도록 제어할 수 있다.
보다 구체적인 예시로써, 도 8은 조리로봇(10)이 대기상태에 있는 것으로 조리를 시작하는 명령을 수행하기 전의 대기상태를 의미한다. 한편, 도 9를 참조하면, <9-a>는 사용자로부터 조리시작에 대한 사용자입력을 수신하면 재료통(210)을 통해 냄비부(221)에 식재료가 공급되도록 하는 상태로 회전구동부(240)가 제1회전상태에 위치하는 것을 도시한 것이며, <9-b>는 냄비부(221)를 수평면에서 경사각을 가지도록 제2회전상태에 위치하도록 회전하여 조리 중 식재료가 적절히 혼합되도록 동작하는 것을 도시한 것이며, <9-c>는 음식에 대한 조리가 완료되면 냄비부(221)에서 음식이 배출되도록 하는 제3회전상태에 위치하도록 회전하는 것을 도시한 것이며, <9-d>는 조리가 완료된 냄비부(221)가 세척실(310) 내에 위치하도록 하는 제4회전상태에 위치하도록 회전하는 것을 도시한 것이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 회전구동부(240)는 재료의 혼합 및 조리 중에 요리의 특성에 따라 경사각을 각각 달리하도록 회전하여 정지할 수 있다. 예컨대, 튀김류는 상기 제2회전상태에서 수평면에서 5 내지 10도의 제1경사각을 가지며, 볶음류는 상기 제2회전상태에서 수평면에서 20 내지 30도의 제2경사각을 가지도록 회전할 수 있다. 이를 통해 최적화된 요리를 사용자에게 제공할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 회전구동부(240)는 식재료의 포함된 질량, 밀도 등에 의해 보다 조리 시 보다 혼합이 효율적으로 실행되도록 하기의 [수학식1]에 의해 경사각이 결정될 수 있다.
[수학식1]
상기 [수학식1]에서 A는 각각의 제2회전상태에서 튀김류, 볶음류 등에 따라 기본 설정된 경사각을 의미하며, q는 기본 소스가 되는 점도(g/(cm·s))이며, a는 식재료 각각의 밀도를 의미한다. 한편, n은 식재료 각각의 넘버링을 의미한다. A'은 식재료의 밀도 및 기본 소스의 점도를 반영한 경사각을 의미한다. 즉, 상기 [수학식1]은 점도가 커질수록 경사각이 증가하며, 식재료 각각의 밀도가 커질수록 경사각이 증가하는 것을 수학적 수식에 의해 반영한 것이다. 예컨대, 식재료의 밀도는 a1을 브로콜리(0.92 g/cm³), a2를 당근(1.03 g/cm³), a3를 샐러리(0.95 g/cm³), a4를 토마토(1.00 g/cm³), a5를 감자(1.08 g/cm³), a6를 양파(1.04 g/cm³), a7을 파프리카(0.92 g/cm³), a8을 연어(1.06 g/cm³), a9을 소고기(1.06 g/cm³), a10을 닭고기(1.05 g/cm³) 등으로 정해질 수 있으며, q는 케첩인 경우에 50 내지 100 g/(cm·s), 마요네즈인 경우에 5 내지 20 g/(cm·s), 간장인 경우에 0.5 내지 1.0 g/(cm·s), 머스타드인 경우에 70 내지 100 g/(cm·s), 바비큐 소스인 경우에 60 내지 80 g/(cm·s)로 정해질 수 있다. 즉, 이와 같이 각각의 레시피에 따라 정해지는 식재료 및 기본 소스에 기초하여 경사각을 반영함으로써 조리가 보다 원활히 되도록 할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
10: 조리로봇, 20: 사용자입력부, 30: 디스플레이부
100: 하우징, 200: 조리부, 210: 재료통
220: 조리통부, 221: 냄비부, 222: 구동모터부, 223: 혼합판
230: 가열부, 240: 회전구동부, 241: 연결링크
300: 식기세척부, 310: 세척실, 320: 분사노즐부
330: 배수구, 340: 환풍부, 400: 서버
410: 통신부, 420: 저장부, 430: 제어부

Claims (3)

  1. AI 행동분석 기반 조리로봇에 있어서,
    하우징; 음식을 요리하는 조리부; 식기세척부; 사용자입력부; 및
    조리동작에 대한 각종 정보를 표시하는 디스플레이부;를 포함하며,
    상기 조리부는
    식재료를 보관 및 공급하는 재료통;
    상기 재료통으로부터 식재료를 공급받아 요리가 이루어지는 조리통부;
    상기 조리통부는 식재료가 조리되는 냄비부; 및 상기 냄비부의 하측 중앙에 마련된 일 축을 통해 상기 냄비부를 회전하도록 하여 식재료가 혼합되도록 하는 구동모터부;를 더 포함하며,
    상기 조리통부를 감싸도록 형성되고 열을 가하는 가열부;를 포함하며,
    상기 하우징의 일 영역에 회전축이 형성되며, 내장된 구동모듈을 통해 상기 조리통부가 회전가능하도록 연결된 회전구동부;
    상기 식기세척부는
    조리가 끝난 상기 조리통부가 세척을 수행하는 세척실;
    상기 세척실의 상부 및 하부에 위치하여 물과 세제를 분사하여 세척동작을 수행하는 분사노즐부;
    상기 분사노즐부로부터 분사된 물과 세제를 포함한 액상혼합물을 외부로 배출하는 배수구; 및
    상기 세척동작이 완료 된 후 상기 조리통부를 건조하기 위한 환풍부;를 포함하며,
    상기 조리로봇과 네트워크적으로 연결된 서버;를 포함하며,
    상기 서버는 통신부; 저장부; 및
    제어부;를 포함하며,
    상기 제어부는 기 저장된 복수의 음식 각각의 음식명을 검색하여 이에 대응하는 조리영상을 수신하고, 상기 조리영상에 포함된 식재료, 조리온도와 시간 및 상기 식재료가 혼합되는 방향 및 속도를 데이터화한 자료에 기초하여 상기 복수의 음식 각각에 대한 조리정보를 인공지능 모델에 학습시키며,
    상기 제어부는
    상기 사용자입력부로부터 상기 복수의 음식 중 제1음식에 대한 조리요청을 수신하면, 상기 제1음식에 대한 제1조리정보를 인공지능 모델로부터 수신하여 상기 디스플레이부에 상기 제1음식에 대응하는 제1식재료와 상기 제1식재료 각각에 대한 크기정보를 표시하며,
    상기 제1식재료를 상기 재료통에 공급하는 동작완료정보를 수신하면, 상기 회전구동부가 상기 냄비부를 식재료 공급위치에 해당하도록 제1회전상태에 위치하도록 회전하고,
    상기 냄비부에 상기 제1조리정보에 대응하는 상기 제1식재료의 공급이 완료되면, 상기 회전구동부가 상기 냄비부를 수평면에서 경사각을 가지도록 하는 제2회전상태에 위치하도록 회전하고, 상기 제1조리정보에 대응하여 상기 가열부가 조리통부를 상기 제1조리정보에 대응하는 가열온도 및 가열시간으로 가열하고, 상기 구동모터가 회전하여 상기 제1식재료가 조리 중 혼합되도록 동작하며,
    상기 제1음식에 대한 조리가 완료되면, 상기 회전구동부가 상기 냄비부에서 상기 조리가 완료된 제1음식이 배출되도록 하는 제3회전상태에 위치하도록 회전하며,
    상기 회전구동부는 상기 냄비부를 제4회전상태에 위치하도록 회전하여 상기 세척실 내에 상기 냄비부가 위치하도록 하며, 상기 식기세척부를 통해 상기 냄비부의 세척동작이 수행되도록 제어하며,
    튀김류는 상기 제2회전상태에서 수평면에서 5 내지 10도의 제1경사각을 가지며,
    볶음류는 상기 제2회전상태에서 수평면에서 20 내지 30도의 제2경사각을 가지는 것을 특징으로 하며,
    상기 회전구동부는 조리 시 보다 혼합이 효율적으로 실행되도록 하기의 [수학식1]에 의해 경사각이 결정되며,

    [수학식1]
    상기 [수학식1]에서 A는 각각의 상기 제2회전상태에서 튀김류 및 볶음류에 따라 설정된 기본 경사각을 의미하며, q는 기본 소스가 되는 점도(g/(cm·s))이며, a는 식재료 각각의 밀도를 의미하며, n은 식재료 각각의 넘버링을 의미하며, A'은 식재료의 밀도 및 기본 소스의 점도를 반영한 경사각을 의미하는 것을 특징으로 하는 AI 행동분석 기반 조리로봇.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2678392B2 (ja) * 1989-12-14 1997-11-17 三菱電機株式会社 回転調理機
JP2013070859A (ja) * 2011-09-28 2013-04-22 Milk Works:Kk 自動調理システム
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KR20210074648A (ko) * 2019-12-12 2021-06-22 엘지전자 주식회사 조리장치 및 조리장치 제어방법

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