TWI797954B - 欠驅動刀具及具欠驅動刀具之智能辨識切削系統 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種欠驅動刀具，主要係包括一螺桿及穿套於該螺桿上之一螺套，將該螺桿之角位移經由該螺套改變為線位移，在此基礎上，再進一步地將二呈弧狀之刀刃，經由一第一連桿組與該螺套相樞接，從而可使該螺套在進行上述線性位移之同時，經由該第一連桿組帶動各該刀刃同步地進行活動，其中，各該刀刃彼此間乃係以各自之曲率中心介於各該刀刃之間地、彼此相向配置，並可隨該螺套之線性位移而作動。

Description

欠驅動刀具及具欠驅動刀具之智能辨識切削系統

本發明是廚具相關技術，尤指一種欠驅動刀具及具欠驅動刀具之智能辨識切削系統。

按，處理食物時，往往需因不同的食材來選用不同的刀具，除了事半功倍，更能方便施力。舉例來說，片刀係用來切絲、切片、切塊或切碎末；剁刀因厚度及重量較大，可用來剁碎骨頭或肉類；鋸齒刀則適合用在水分較多的水果或麵包上。

然而，使用者如欲備有多組不同的廚刀器具時，其耗資較為高昂。再者，對於料理過食物的廚刀，個人使用習慣及標準不同，不一定能符合餐飲業之衛生安全需求，例如，廚刀收納處是否整潔、不凌亂、而不易受污染物或髒東西污染，或是否徹底清洗乾淨等。

有鑑於上述問題，如何設計出一種多功能之刀具，並解決衛生要求，亦是使用者所期待的。

因此，本發明之主要目的在於提供一種欠驅動刀具，係能夠因應不同蔬果的外型與大小，以調整刀具的開合角度，達到一刀多用的功效。

緣是，為達成上述目的，本發明所提供之欠驅動刀具，其主要之技術特徵乃係以一螺桿及穿套於該螺桿上之一螺套，將該螺桿之角位移經由該螺套改變為線位移，在此基礎上，再進一步地將二呈弧狀之刀刃，經由一第一連桿組與該螺套相樞接，從而可使該螺套在進行上述線性位移之同時，經由該第一連桿組帶動各該刀刃同步地進行活動，其中，各該刀刃彼此間乃係以各自之曲率中心介於各該刀刃之間地、彼此相向配置，並可隨該螺套之線性位移而作動作動。

進一步來說，該螺桿係以桿軸一端樞設於一第二座部上，並以桿軸另端穿伸過一第一座部地使該第一座部介於該第二座部與該螺桿桿軸另端之間，得以將該第二座部係與該第一座部相隔開來，且該螺桿之另端固設有一轉動部，以及使該螺套係介於該第一座部與該第二座部之間。

該第一連桿組係具有二第一搖臂，各該第一搖臂係分別以一端樞接於該螺套上，各該第一搖臂之另端分別樞接於各該刀刃的弧形一端。

在一實施例中，本發明更包括一第二連桿組，具有二第二搖臂與二第三搖臂，各該第二搖臂之一端係彼此對稱地分別樞接於該第一座部兩側，各該第三搖臂之一端係樞接於該螺套上，以及使各該第二搖臂之另端分別與各該第三搖臂之另端相樞接。

在一實施例中，該第一座部包括一底板及一第一通孔，其中，該底板係以兩側分別與各該第二搖臂樞接，而該第一通孔貫設於該底板上，以供該螺桿自由穿伸。

在一實施例中，該第一座部更包括二側板及一頂板，其中，該頂板係與該底板相隔開來，並橋設於該二側板之間，使得該底板、該頂板與該些側板係共同圍繞界定出一容置空間。

進一步來說，該底板具有一連接板及分設於該連接板兩側之二斜板，該第一通孔係貫設於該連接板上，各該斜板係分別相對該連接板斜向地向外延伸，並於各該斜板遠離該連接板之另端分別與各該側板相接，以及使各該第二搖臂之一端係彼此對稱地分別樞接於各該斜板與各該側板之間的連接位置上。

在一實施例中，該轉動部係位於該容置空間中，且該轉動部包括一呈圓柱狀之第一盤體、一第二通孔、一第一定位部、一呈圓柱狀之第二盤體及一第二定位部，其中，該第二通孔係同軸於該第一通孔地貫設於該第一盤體上，以供該螺桿穿伸；該第一定位部係將該第一盤體定位於該螺桿上；該第二盤體係透過該第二定位部定位於該第一盤體上。

在一實施例中，該第一定位部包括一螺孔及一螺栓狀之第一結合元件，其中，該螺孔係沿該第二通孔之孔狀徑向方向貫設於該第一盤體上，並連通於該第二通孔；該第一結合元件係螺鎖於該螺孔內，並以長軸一端抵接於該螺桿之桿身上，得以將該第一盤體定位於該螺桿上。

在一實施例中，該第二定位部包括多數螺栓狀之第二結合元件，係分別穿經該第二盤體而螺接於該第一盤體上。

在一實施例中，本發明更包括多個滾珠，可滾動地被夾置於該螺桿與該螺套之間。

本發明之另一目的即係在提供一種具欠驅動刀具之智能辨識切削系統，係將刀具結合至機械手臂模組上，以減少外界與食物之接觸，達到提升安全衛生之目的。

本發明之次一目的即係在提供一種具欠驅動刀具之智能辨識切削系統，係取代人工作業，以進行自動化生產，並可精準地切割蔬果，降低失誤率，而減少食物之浪費。

緣是，為能達成前述目的，本發明之另一實施例揭露具欠驅動刀具之智能辨識切削系統包括一資料庫、一影像擷取模組、一處理模組、一機械手臂模組及一如前所述之欠驅動刀具，其中，該影像擷取模組係用以拍攝一外部物品之影像，而該處理模組係以深度學習之訓練來辨識由該影像擷取模組所拍攝之影像，並與該資料庫所儲存之一物品資料進行分析比對，以獲得一辨識結果，且該辨識結果包含一該外部物品所需切除部位之切除資料，而該機械手臂模組依據所接收之該處理模組輸出的該切除資料，係施加特定方向之力矩於該欠驅動刀具上，藉以調整該欠驅動刀具相對於該外部物品之切割角度。

10:智能辨識切削系統

11:資料庫

12:影像擷取模組

13:處理模組

14:機械手臂模組

20:欠驅動刀具

21:第一座部

211:底板

2111:斜板

2112:連接板

212:第一通孔

213:側板

214:頂板

2141:鎖固件

216:容置空間

22:第二座部

23:螺桿

24:轉動部

241:第一盤體

242:第二通孔

243:第一定位部

2431:螺孔

2432:第一結合元件

244:第二盤體

245:第二定位部

2451:第二結合元件

25:螺套

26:第一連桿組

261:第一搖臂

27:第二連桿組

271:第二搖臂

272:第三搖臂

28:刀刃

θ:預定角度

圖1係本發明一較佳實施例之具欠驅動刀具之智能辨識切削系統的系統方塊圖。

圖2係本發明一較佳實施例之欠驅動刀具的立體組合圖。

圖3係本發明一較佳實施例之欠驅動刀具的立體分解圖。

圖4係本發明一較佳實施例之欠驅動刀具的作動圖。

圖5係圖2沿5-5剖面線之局部放大剖視圖。

首先，請參閱圖1及圖3所示，在本發明一較佳實施例之具欠驅動刀具之智能辨識切削系統10，乃係包括一資料庫11、一影像擷取模組12、一處理模組13、一機械手臂模組14、一輸送模組15及一欠驅動刀具20。

具體來說，該資料庫11可為但不限於隨機存取記憶體(Random Access Memory，RAM)、唯讀記憶體(Read-Only Memory，ROM)、快閃記憶體(flash memory)、硬碟(Hard Disk Drive，HDD)、固態硬碟(Solid State Drive，SSD)等，在本例中，該資料庫11係儲存多數物品資料，該物品資料包含蔬果種類及其欲去除部分的資訊，例如，玉米粒切除、小瓜去皮及苦瓜中心去籽等。其中，該蔬果種類可為但不限於玉米、小黃瓜、苦瓜、木瓜、蘋果等圓柱體、橢圓形或圓球狀之蔬果。

該影像擷取模組12可為但不限於一攝影機、一照相機、一包含電荷耦合元件(CCD)或互補式金屬氧化物半導體(CMOS)，用以拍攝一外部物品之影像。在本例中，該外部物品係指蔬果，且不限於如玉米、小黃瓜、苦瓜、木瓜、蘋果等。

該處理模組13係分別與該資料庫11及該影像擷取模組12電性連結，並以深度學習之訓練來辨識由該影像擷取模組所拍攝之影像，並與該資料庫11所儲存之該物品資料進行分析比對，以獲得一辨識結果，且該辨識結果包含一該外部物品所需切除部位之切除資料。詳細來說，本實施例係採用各種深度學習模型(Alexnet、GoogleNet、Resnet、VGG-16、VGG-19等)之輸入參數，並調整該模型之層數及權重，以對該影像進行辨識，以達到較佳的識別結果。其中，經演算所得之切除資料，係使該外部物品欲去除部位達到最小化，以減少資源成本之浪費。

該機械手臂模組14係具有一控制單元及一六軸機械手臂，該控制單元與該處理模組13電性連結，並依據所接收之該處理模組13輸出的該切除資料，據以驅使該機械手臂之以六軸轉動，並以六軸運動來驅動該欠驅動刀具20，以調整該欠驅動刀具20相對於該外部物品至一較佳的切割角度。

再者，該輸送模組15用以承載該機械手臂模組14，而可依據需求將該機械手臂模組14及其所連接的該欠驅動刀具20移動至一預定位置上、或使該欠驅動刀具20進行一連續的作動行程，據此，該欠驅動刀具20係可對該外部物品進行切削作業。舉例來說，該輸送模組30具有一水平線性運動機構與一垂直線性運動機構，分別提供該機械手臂模組14垂直及水平運動之自由度，以利該機械手臂模組14執行靈活的動作。其中該等線性運動機構為習知技術，故不再贅述。此外，該輸送模組15還可以是其他習知的運動機構，同樣可以達成，將該欠驅動刀具20移動至該預定的位置之效果。

在其他實施例中，該輸送模組15則用來承載該外部物品，得以驅動該外部物品，使之相對該欠驅動刀具20所在位置移動，同樣可以進行切削作業。

詳細來說，該欠驅動刀具20包括一第一座部21、一第二座部22、一螺桿23、一轉動部24、一管狀之螺套25、一第一連桿組26、一第二連桿組27及二呈弧狀之刀刃28。

該第一座部21包括一底板211、一第一通孔212、二側板213、一頂板214及一容置空間216，其中，該底板211具有一連接板2112及分設於該連接板2112兩側之二斜板2111，該第一通孔212係貫設於該連接板2112上，各該斜板2111係分別相對該連接板2112斜向地向外延伸，並於各該斜板2111遠離該連接板2112之另端分別與各該側板213相接。在本例中，該些斜板2111、該連接板2112及該些側板213係一體成型。

該頂板214係與該底板211相隔開來，並橋設於該二側板213之間。在本例中，更利用二鎖固件2141將該頂板214鎖固於各該側板213上，且該機械手臂係連接於該頂板214上。

該容置空間216係被該底板211、該些側板213與該頂板214所圍繞之空間。

該第二座部22係呈一矩形塊狀之基座，並與該第一座部21相隔開來。

該轉動部24係位於該容置空間216中，包括一第一盤體241、一第二通孔242、一第一定位部243、一第二盤體244及一第二定位部245，其中，該第一盤體241與該第二盤體244係呈圓柱狀，且其外徑及厚度的尺寸大小可隨需求任意變化。

再者，該第二通孔242係同軸於該第一通孔212地貫設於該第一盤體241上，而該螺桿23係以桿軸一端樞設於該第二座部22上，並以桿軸另端分別依序穿伸過該底板211之第一通孔212及該第一盤體241之第二通孔242，以使該底板211介於該第二座部22與該螺桿23桿軸另端之間。

該第一定位部243包括一螺孔2431及一螺栓狀之第一結合元件2432，其中，該螺孔2431係沿該第二通孔242之孔狀徑向方向貫設於該第一盤體241上，並連通於該第二通孔242。該第一結合元件2432係螺鎖於該螺孔2431內，並以長軸一端抵接於該螺桿23之桿身上，得以將該第一盤體241定位於該螺桿23上，如圖5所示。在本例中，該第一結合元件2432係為一止付螺絲。

該第二定位部245包括多數螺栓狀之第二結合元件2451，係分別穿經該第二盤體244而螺接於該第一盤體241上，用以將該第二盤體244定位於該第一盤體241。

據此，該機械手臂可對該轉動部24施加一特定方向之力矩，得以驅動該轉動部24係可相對該第一座部21轉動。

該螺套25係同軸地螺套於該螺桿23上，並介於該第一座部21與該第二座部22之間。其中，該螺桿23與該螺套25之間更設有多個滾珠(圖式中未 表示)，使其構成一滾珠螺桿，而具有定位精度高、高壽命、低污染、以及可做高速正逆向的傳動與變換傳動等特性。

該第一連桿組26係具有二第一搖臂261，各該第一搖臂261係分別以一端樞接於該螺套25上。

該第二連桿組27具有二第二搖臂271與二第三搖臂272，各該第二搖臂271之一端係彼此對稱地分別樞接於該第一座部21兩側，即各該斜板2111與各該側板213之間的連接位置上。各該第三搖臂272之一端係樞接於該螺套25上，以及使各該第二搖臂271之另端分別與各該第三搖臂272之另端相樞接。據此，該螺套25在徑向上可受該第二連桿組27所定位而被限制進行角位移作動，而僅能於該螺桿23上之軸向線性位移。

其中。該第二搖臂271與該第三搖臂272的長度總和係大於該螺桿23桿身長度的一半。該些刀刃28係以彼此之曲率中心介於彼此之間地相向配置，且使各該刀刃28的弧形一端彼此樞接，以及使弧形另端分別樞接於該各該第一搖臂261之另端。其中，該些刀刃28的尺寸大小均可隨需求改變，在本例中，該些刀刃28中，其一者尺寸較大，另一者尺寸較小。此外，還可於各該刀刃28上增加溝槽、打洞等結構，增加摩擦力，於切菜時，能降低噴灑或沾黏之情況。

據此，該第一連桿組係由多個搖臂所組成，以作為傳送、改變運動方向和動力的機械組件。再者，若欲改變輸出動力的大小及運動的方向，可透過改變該些搖臂所樞接之支點位置來達成。

藉由上述構件之組成，本發明較佳實施例之欠驅動刀具20的具體實施步驟如下：首先，當該轉動部24受該機械手臂所而轉動時，係連動該螺桿23轉動，此時，因該螺套25係受該第二連桿組27所限制，而該螺套25僅能於該螺 桿23上之軸向線性位移，使得該螺套25係能夠將該螺桿23的旋轉運動變換為直線運動、將力矩變換為直線力，藉此作用力的轉換機制，該作用力可被放大，例如，施加較小的旋轉力(即力矩)，可透過該螺套25可變換為較大的軸向力。

接著，各該刀刃28受各該第一搖臂261連動而隨著該螺套25之線性位移而於一第一位置與一第二位置間移動，如圖4所示，其中，當位於該第一位置上時，係使各該刀刃28之弧形曲率中心軸係彼此平行；而當位於該第二位置上時，則係使各該刀刃28之弧形曲率中心軸彼此間則相隔一預定角度θ，並符合以下關係式：60°≦θ<180°。據此，透過調整該些刀刃28之間的角度變化，以對應符合多種蔬菜外型與大小，達到一刀多用的功效。

此外，在一實施態樣中，該外部物品為木瓜，而該輸送模組15帶動該欠驅動刀具20進行切削作業時，該機械手臂還可隨著包含於該切除資料中之木瓜的外徑變化，如兩端較細、中央較粗的結構型態，而受控地驅動該欠驅動刀具20，使各該刀刃28之間的角度θ可以在切削過程中因應木瓜的尺寸變化而隨之改變，達到去除部位最小化，減少食物資源之浪費。

於另一實施態樣中，還可僅利用該機械手臂驅動該欠驅動刀具20之各該刀刃28的開合進行切削。

以上僅是藉由各該實例詳細說明本發明，熟知該技術領域者於不脫離本發明精神下，而對於說明書中之實施例所做的任何簡單修改或是變化，均應為本案申請專利範圍所得涵攝者。

20:欠驅動刀具

21:第一座部

213:側板

214:頂板

22:第二座部

23:螺桿

24:轉動部

25:螺套

26:第一連桿組

261:第一搖臂

27:第二連桿組

271:第二搖臂

272:第三搖臂

28:刀刃

Claims (10)

1. 一種欠驅動刀具，包括：一第一座部；一第二座部，係與該第一座部相隔開來；一螺桿，係以桿軸一端樞設於該第二座部上，並以桿軸另端穿伸過該第一座部地使該第一座部之部分係介於該第二座部與該螺桿桿軸另端之間；一轉動部，固設於該螺桿之另端上；一管狀之螺套，係在徑向上受有定位而被限制進行角位移地同軸地螺套於該螺桿上，並介於該第一座部與該第二座部之間；一第一連桿組，係具有二第一搖臂，各該第一搖臂係分別以一端樞接於該螺套上；二呈弧狀之刀刃，係以彼此之曲率中心介於彼此之間地相向配置，且使各該刀刃的弧形一端彼此樞接，以及使弧形另端分別樞接於各該第一搖臂之另端；藉此，當該轉動部受有外力而驅轉該螺桿時，該螺套於該螺桿上之軸向線性位移，即經由各該第一搖臂帶動各該刀刃作動。
2. 如請求項1所述欠驅動刀具，其更包括一第二連桿組；該第二連桿組係具有二第二搖臂與二第三搖臂，各該第二搖臂之一端係彼此對稱地分別樞接於該第一座部兩側，各該第三搖臂之一端係樞接於該螺套上，以及使各該第二搖臂之另端分別與各該第三搖臂之另端相樞接。
3. 如請求項2所述欠驅動刀具，其中，該第一座部包括：一底板，係以兩側分別與各該第二搖臂樞接；一第一通孔，貫設於該底板上，以供該螺桿穿伸。
4. 如請求項3所述欠驅動刀具，其中，該第一座部更包括：二側板，係分別突設於該底板之兩側；一頂板，係與該底板相隔開來，並橋設於該二側板之間，使得該底板、該頂板與該些側板係共同圍繞界定出一容置空間。
5. 如請求項4所述欠驅動刀具，其中，該底板具有一連接板及分設於該連接板兩側之二斜板，該第一通孔係貫設於該連接板上，各該斜板係分別相對該連接板斜向地向外延伸，並於各該斜板遠離該連接板之另端分別與各該側板相接，以及使各該第二搖臂之一端係彼此對稱地分別樞接於各該斜板與各該側板之間的連接位置上。
6. 如請求項4所述欠驅動刀具，其中，該轉動部係位於該容置空間中，且該轉動部包括：一呈圓柱狀之第一盤體；一第二通孔，係同軸於該第一通孔地貫設於該第一盤體上，以供該螺桿穿伸；一第一定位部，用以將該第一盤體定位於該螺桿上；一呈圓柱狀之第二盤體，設於該第一盤體上；一第二定位部，用以將該第二盤體定位於該第一盤體。
7. 如請求項6所述欠驅動刀具，其中，該第一定位部包括：一螺孔，係沿該第二通孔之孔狀徑向方向貫設於該第一盤體上，並連通於該第二通孔；一螺栓狀之第一結合元件，係螺鎖於該螺孔內，並以長軸一端抵接於該螺桿之桿身上，得以將該第一盤體定位於該螺桿上。
8. 如請求項7所述欠驅動刀具，其中，該第二定位部包括多數螺栓狀之第二結合元件，係分別穿經該第二盤體而螺接於該第一盤體上。
9. 如請求項1所述欠驅動刀具，其更包括多個滾珠，設於該螺桿與該螺套之間。
10. 一種智能辨識切削系統，包括：一資料庫，係儲存多數物品資料；一影像擷取模組，用以拍攝一外部物品之影像；一處理模組，係與該影像擷取模組電性連結，並以深度學習之訓練來辨識由該影像擷取模組所拍攝之影像，並與該資料庫所儲存之該物品資料進行分析比對，以獲得一辨識結果，且該辨識結果包含一該外部物品所需切除部位之切除資料；一機械手臂模組，與該處理模組電性連結，用以驅動如請求項1、2、3、4、5、6、7、8或9所述之欠驅動刀具，使該機械手臂模組得依據所接收之該處理模組輸出的該切除資料，施加特定方向之力矩予該轉動部。

Images