专利名称：远程控制型烹饪机器人的制作方法
技术领域：
本发明是一个远程控制操作的烹饪机器人， 一种具备多重智能的家商两用自动化装置， 其智能化加热控制达到无油烟无明火，具有显著的节能环保效果。
技术背景
至今公知的烹饪机器人其智能化程度有限，不完全具备智能翻炒、智能加热、智能调味、 人机交互及远程操纵等功能，且系统庞大，结构复杂，成本高昂，不宜家庭应用。(例如申请 号为200710007835和CN01265826.X描述的烹饪机器人)。 一种适合于家庭使用的烹饪机器 人其智能化程度要高，操做应简便灵活，体积小结构紧凑。
发明内容
本发明远程控制方式是通过互连网或移动通信网实现的，控制距离与其通信网络有效距 离相同。
本发明远程控制功能是以远程控制命令实现如下操作1、准确到位将备好的鲜菜盒准 确传送到烹飪加热的位址。2、正确烹炒正确调出该菜肴对应的烹饪程序完成该菜肴的自动 炒制。3、准确送出将炒好的热菜盒传送到保温室保温待用。4、重复操作重复上述操作 完成设定的4-8个菜肴的加工。
本发明采用小型台式结构以个人电脑为控制主机的设计力图使其结构简单实用，充分利 用家庭电脑资源。
技术上采用标准化设计，如标准合、标准配菜盒、菜谱软件均有标准化设计，可同时满 足家庭和各类餐馆应用。
本发明集智能加热、智能翻炒、智能调味、人机交流及远程操作等功能为一体，实现自动 加温、减温、加油、加水、加调料及翻炒等多项复杂操作的综合自动化系统；在电脑控制下 替代厨师作业的一种烹饪机器人。该机器人能够在程序控制下进行多种类型的菜肴制作，每 一种菜肴的口味和火候控制由事先编制好的程序来设定，程序控制具有稳定性、 一致性和标 准化的特点，同时又具备按使用者的偏好进行口味调整的灵活性和个性化的特点，远程控制 功能又令使用者在办公室或路途中开启家中的烹饪机器人，在你约定的时间烹饪好你所设定 饭菜。
本发明的技术要点是
智能加热:可控电磁加热器在程序控制下实现炒菜加热温度的升降、保持和停止.加热过 程无明火、无油烟、无污染.加热空间控制在直径25cm高5cm的狭小范围内，热能集中，能量 损失很小,热效率高,节能明显。
智能翻炒:一只可以上升下降、正转反转的多指机械手在程序控制下,对菜肴进行均匀翻 炒.机械手可整体插拔，便于更换和清洗。
智能调味:固体调料是以加料机械手和旋转调料仓互相配合在运动中将盐、糖、味精、香 料粉等分时定量加入;液体调料是由微量泵从储液瓶中将油、酱油、酒、醋、水等分时定量加 入.加入量和时间可固定标准量，又可随意调整。
人机交流人机交互界面可实现对标准烹饪程序的修改,如对加热时间、加热温度、调料 数量等的修改，从而为使用者提供了一个开发平台，让使用者按自己兴趣爱好开发新菜肴品种,此功能也可用于烹饪初学者培训。
远程操作远程操作系指通过移动通信(手机)或互连网远距离启动操作烹饪机器人，例 如在办公室或路途中你可发信息给家中的烹饪机器人(Call Cooking),它就开始按你事先设 定的菜谱和备菜为你顺序炒菜。
保鲜室:一个按你设定温度的保鲜室按顺序储藏你所选好菜料,当烹饪机器人接到远程指 令后，保鲜室内的菜料盒依次被传送到加工位置进行烹饪加工.保鲜室可同时保存4-8盒鲜 菜.保鲜室体积为0. 025立方米。
保温室烹饪加工完成的菜肴被自动传送到一个可设定温度的保温室储藏，其体积为 0. 025立方米。
数据库:在计算机存储器内可储存大量菜谱加工程序，其程序可分为标准加工程序、自定 义加工程序、分类加工程序、专家系统序等。
专家系统:按菜系分类的名厨烹饪程序系列,如鲁、川、粤菜系的经典工艺流程程序系列， 及营养师对菜看营养分析的专家系统。
烹饪机器人主体是一个小型台式机械结构,台式机械结构由电机、微量泵、加热装置、翻 炒机械手、加料装置、接口电路构成一个整体结构；整体结构是通过平台和门式支架将翻炒 机械手、加料机械手、旋转调料仓、加液装置、电磁加热器，接口电路、液晶显示器连成一 体，再由电缆与电脑连接构成一个完整的机电一体化装置；该机电一体化装置与控制软件一 起组成烹饪机器人系统。
菜肴制作程序存贮于电脑的程序库中，这些程序可以从屏幕显示的菜单中选择调出，菜 单程序库是菜肴制作应用程序的集合，是一种标准化的软件资源。
本发明设计的标准合、标准配菜合是一种专用部件，成为一种标准接口，标准盒是一个 导磁金属制作的圆形防锈炒锅，尺寸、形状、材质定标设计，与它在机器人中的工作位置适 配，它既是炒锅又是配菜储藏盒，可在家庭、餐馆、超市、配菜公司之间周转使用。按菜肴 制作程序表的要求将菜料装入标准合后称标准配菜盒，标准配菜盒是本发明设计的一种应用 标准接口。标准配菜盒可由家庭中的备菜人、餐馆中的配菜员或配菜公司按程序表格内容要 求装制。在烹饪机器人普及到一定量时，每个标准配菜盒的菜料内容、数量、质量统一定标 并贴有条形码，烹饪机器人依据条形码自动调出该种菜肴的加工程序。标准配菜盒保鲜储藏 可进入市场流通。标准盒、标准配菜盒为本发明产品所通用，也可为其类型烹饪机器人选用。
将四(或八)个标准配菜盒置于保鲜室内，并设定烹饪机器人处于待命状态,你就可以外出, 你只要在就餐前30分钟以手机或网络发一个指令给家的中烹饪机器人，它就开始启动并按程 序自动完成四(或八)个菜肴的炒制并顺次地放入保温室内保温.待你回来享用。
本发明的另外两种实用方式是机器人餐厅和数字配菜业，机器人餐厅是以烹饪机器人 为厨师的餐厅服务业或快餐工厂。烹饪机器人的网络功能设计为烹饪机器人网上远程操作和 机器人餐厅连锁店作业提供了一种技术途径。数字配菜业是因家庭及餐馆对标准配菜盒的需 求增长而建立的标准配菜盒生产业。机器人餐厅和数字配菜业都是伴随机器人的发展而产生 和发展的相关产业。
本发明的技术方案是
本发明通过互连网或移动通信网实现控制命令的传输，控制距离与该公用通信网络的有效距离相同。
本发明由三大技术部分构成机械结构、自动控制系统、控制软件。
机械结构是烹饪机器人的主体，主体结构安装在一个40公分X46公分的平台上，由一
个高53公分门式支架支撑构成一个整体结构；所述台式机械结构包括翻炒机械手、加料机
械手、旋转调料仓、加液装置、加热装置；门式支架的左右两个立柱垂直固定于平台上，上
固定横梁、中固定横梁与两个立柱垂直横向紧固连接于两个立柱内侧；升降横梁位于上、中 固定横梁之间运动；所说翻炒机械手固定于升降横梁上并随之同步运动；所说加料机械手、 旋转调料仓固定于中固定横梁上。
在所述旋转调料仓不同方向上，安装有按等相位差转动的接收器、发送器；在门式支架 左立柱对应高度上安装有固定发送器、接收器，旋转调料仓内装有各种调料瓶及与该调料瓶 相对应的接收或发送器。
所述翻炒机械手的旋转电机固定于门式支架的升降横梁上，旋转臂和弹性手指连成一体， 在驱动电机带动下同步旋转，在升降电机带动下同步升降，弹性手指之间有固定的相位差， 其长度首尾相接，形状为刀型及指形。
所述加料机械手形状为鸟喙状，头部圆椎体的上半部开口。
辅助结构是保鲜箱和保温箱各一只置于主体结构两侧。
自动控制系统由电脑和控制电路构成，电脑通过接口电路、1/0接口板控制翻炒机械手、 加料机械手、旋转调料仓、加液装置、加热装置等按程序工作。
控制程序由C语言编成，它控制烹饪机器人各部件有序动作，并由始至终地完成菜肴的 炒制。程序操作设有一个人机交互界面，操作界面设有若干可调参数，改变参数即可改变菜 肴的种类和口味。通过参数调整可改变调味料的种类、数量、加热温度、加热时间而形成某 种菜肴炒制程序称为应用程序，这些应用程序的集合构成应用程序库，应用程序库以菜单形 式在屏幕上显示供选择、调用、或修改。
保鲜箱由半导体制冷元件控制箱内温度，以保持菜料新鲜，保温箱由可控加热模片按设定 温度保温。
用户的远程操作有两种方式,从互连网网络接口进入本系统、以移动终端(手机)启动操作 软件。
本发明的有益效果是
烹饪机器人是对传统烹饪技术的一种革命，它不但替代了人的炊事劳动，更重要的是它 将菜肴加工制作程序化、标准化、简单化；并可以借助于程序化的灵活性和个性化特点，创 造出更多种形式的菜肴。
远程控制功能使人们在远离厨房的情况下遥控家中的烹饪机器人为你备好饭菜，这是人 类生活方式大改变，是社会生活的进步，是传统厨房的革命.
在实现中国传统食文化的数字化的同时，以媒介方式(如光碟，网络等)为中国传统食 文化的保存、复制、传播、开发提供了前所未有技术途径。
本发明的台式设计，结构紧凑、体积小、重量轻，仅占用O. 5平米厨台，与家庭电脑直 接插接方便灵活操作简单，适合家庭应用和普及，当以条形码控制时则完全无须人员操作。本发明更大的有益效果是标准盒、标准配菜盒，它为烹饪机器人的产业化提供一种工业 标准接口。同时它还将创造两种新型产业数字餐厅和数字配菜业。
本发明为中国的食文化流传提供了技术方法和途径，从而可使中国的食文化转化为规范 固定的行态和自主知识产权。
本发明的智能加热控制方法,解决了加热时热量扩散和烟气产生的大问题，因此本发明无 油烟无明火，节能环保效果显著。
以下结合附图和实施例对本发明进一步说明 图l是远程控制型烹饪机器人整体结构图 图2是烹饪机器人主体结构图 图3是保鲜室结构图 图4是保温室结构图 图5是翻炒机械手结构图 . 图6是加料机械手结构图 图7是旋转调料仓俯视图 图8是旋转调料仓剖视图A-A 图9是旋转调料仓剖视图B-B
图10是加液装置结构图 图ll是控制系统电路图
图12是加料识别电路图
图13是控制程序流程图
在
图1和图2中，1.远程控制接收器，2.翻炒机械手升降电机，3.液料缓冲槽，4.翻 炒机械手旋转电机，5.加料机械手，6.升降横梁，7.旋转调料仓，8.加料机械手驱动电 机，9.翻炒机械手，10.标准合(炒锅)，11.液体调料加料泵组，12.电磁加热器，13.支 撑平台，14.保鲜室，15.保温室，16.门形支架，17 .定滑轮，18.牵引轮，19.牵引索， 20.滑块，21.显示器，22.接口电路，23.操做键盘，24.鼠标器，25.翻炒机械手母指， 26.翻炒机械手转动臂，27.翻炒机械手小指，28.翻炒机械手第三指，29.翻炒机械手第 二指，30.加料漏斗。
在图6中、
图10中，31.固定横梁，32.液料瓶，33.进液管，34.升液管，35微量泵， 36.出油管，37.密封接口， 38.出液管，39.不锈钢盒体。
具体实施方式
图l、图2、图3、图4中，远程控制接收器(l)接收到移动通信终端(手机)信号或网络信号 后立即转换为计算机的输入信号，此信号激发计算机启动程序,烹饪机器人开始工作，保鲜室 (14)开始工作，图3中升降电机(14-5)驱动导轨(14-4)下降，当标准盒(14-1)触及(14-3) 时，标准盒(14-1)在电机(14-3)带动下右移至主机加热位并开始执行烹饪程序.烹饪程 序完成后标准盒(14-1)自动右移进入保温室内(15)当其触及(15-2)时电机(15-5)将 其提升一个盒位，当第二个标准盒的烹饪程序完成后，图4中导轨(15-4)再次提升一个盒位， 如此循环直到烹饪程序全部完成，保温室内存放4个或8个热菜盒待餐，程序结束。
图5中，翻炒机械手的升降电机(2)固定于门形支架横梁(16)下方，定滑轮(17)固
6定于门形支架立柱上端左右各一只。牵引轮(18)导向滑块(20)由牵引索(19)连成一体 构成升降装置，升降横梁(6)将翻炒机械手旋转电机(4)、导向滑块(20)、翻炒机械手(9) 固定在一起，在牵引索(19)牵引下同步升降。翻炒机械手(9)由转动臂(26)及四个翻炒 指(25)、 (27)、 (28)、 (29)构成，四个翻炒指均由O. 6毫米厚弹性不修钢片成型。在本实用 新型实施例中，翻炒机械手在驱动电机驱动下可进行正反旋转，升降运动，四个翻炒指可覆 盖锅内全部菜物，并翻搅均匀。
图6为加料机械手，图7为旋转调料仓说明如下。
图6中，与远程控制接收器(1)相连的驱动电机及主轴在程序控制下将旋转调料仓转至 加料机械手(5)的下方，加料机械手(5)为鸟喙状结构，在加料指令控制下，加料机械手 驱动电机(8)将鸟喙状手(5)插入调料合(7)中取料，然后旋转90度将调料投入料斗(30) 落入锅内。
图7、 8、 9为旋转调料仓的俯视图和剖视图。
图7中，Tl、 T2、 T3、 T4分别为盐、味、糖、香四个调料瓶，Dl、 D2、 D3、 D4分别为该四 个调料瓶的识别电路板，Ll、 L2、 L3、 L4分别为四种调料请求信号发射管，这四个加料请求 信号只能在旋转调料仓转动中被处于同一高度的R1、 R2、 R3、 R4接收器所接收，其对应关系 是固定的，既Ll- Rl、 L2- R2、 L3- R3、 L4- R4;当对应关系找到时，L0i(i-1、 2、 3、 4) 发出确认信号并被RO接收，此信号令旋转调料仓立刻停转并开始加料，加料机械手准确地伸 入对应的调料瓶内取料，取料数量由程序给定。
图10为加液装置，说明如下。
图10中，加液装置由5个相同结构组成，用以完成五种液体调料油、酱油、醋、酒、水的 加入。以其中加油装置为例说明，其余类同。加油装置由加油微量泵(35)、储油瓶(32)、 进油管(33)、升油管(34)、出油管(36)、密封接口 (37)等组成，控制程序启动加油微量 泵(35)，将油从储油瓶(32)经进油管(33)、升油管(34)泵入油缓冲槽(3),油从缓冲 槽(3)经出油管(36)靠重力导入锅内完成加油，加油量由程序确定。其他四个加液装置以 同样方式将液料泵入缓冲槽(3)经出液管(38)导入锅内，完成加液。图中(37)为泵(35) 与升油管(34)的密封接口共5只，缓冲槽(3)分左右两室以便油液分开。上述5个相同结构 组装于一个不锈钢盒体(39)内。
图ll为控制系统图，说明如下。
图11中，自动控制主机选商用PC机或工业PC机，选PCI总线I/0接口板，实现对24通道开 关量输出和8通道开关量输入的控制。键盘(23)、鼠标(24)、液晶显示屏(21)组成人机交 互界面，以实现对菜单的选择、修改、调试等功能。网络接口实现上网功能，以便使烹饪机 器人能利用网络远程操作、在线烹饪、网上交流、上传和下载菜单及数字餐厅连锁店控制等。
图12为加料识别电路图，说明如下。
图12中，任何一只加料请求信号接通(自动或手动)，会使发射管L1一L4中之一导通发射 信号，当旋转料仓识别电路Di接收到此信号时，停止旋转调料仓(7)旋转并启动加料机械手 (5)执行加料。
图13为控制程序流程图，说明如下。
图13中， 一个通用菜肴加工程序以流程图表示，每一个菜肴加工程序都是由此流程图编 写的,通用程序经参数调整并整固定后形成的菜肴加工程序既为应用程序，应用程序存储于电 脑程序库中，通过屏幕可调用。这里的参数是指调料种类、调料数量、加热温度、加热时间
7在本发明的实施例中，台式机械结构安装在一个40公分X46公分的平台上，由一个高 53公分门式支架支撑构成一个整体结构；台式机械结构包括翻炒机械手、加料机械手、旋 转调料仓、加液装置、加热装置，接口电路；主机台式结构的左侧为保鲜室(14)与主机以 电缆连接，由主机控制工作；主机台式结构的右侧为保温室(15)与主机以电缆连接，由主 机控制工作；台式机械结构的连接方式是门式支架的左右两个立柱垂直固定于平台上；上 固定横梁、中固定横梁与两个立柱垂直，横向紧固连接于两个立柱内側；升降横梁位于上、 中固定横梁之间运动；台式机械结构的升降横梁的运动机构是其驱动电机固定于上固定横 梁上并与牵引轮同轴相连，升降横梁由牵引轮、牵引索牵引，以滑块为导向沿门式支架左右 两个立柱的内槽上下滑动；翻炒机械手固定于升降横梁上并随之同步运动；加料机械手、旋 转调料仓固定于中固定横梁上，加料机械手鸟喙状结构与加料机械手驱动电机轴相连，可正 负90度转动；旋转调料仓以固定于中固定横梁上的轴承为支点匀速旋转，加料请求信号发射 器安装在门式支架左立柱上，加料请求信号同步控制旋转调料仓停止和加料机械手启动；加 液装置共5套组装于一个金属盒内并固定于门式支架右立柱外侧；加热装置位于平台中心， 门式支架的底层；台式机械结构中的四个电机、五只微量泵、加热装置由缆线与接口电路相 连而获得电能和控制指令，接口电路以电缆与电脑的I/O接口板相连，I/O接口板插入家用 电脑总线槽内，从而形家用电脑控制系统。
实施例2，通过
图1、图2中远程控制单元(1)接收远程指令(手机或网络)后启动烹 饪程序，将事先置于保鲜箱内的标准鲜菜盒依次调出并置于加热烹饪位址上烹饪，烹饪完成 后自动送入保温室保温待用.此处所称标准盒即为一个固定尺寸和形状的不锈钢盒体，既是 装鲜菜的储藏盒，又是一个能在烹饪机器人中运行和被加热的炒锅，完成烹饪后它被传送到 保温室内保持其热量。
实施例l、 2均已证明本发明具备特别节能与环保的特性，本发明的可控电磁加热方法， 使热场控制在盒体之内(直径25公分，高5公分)使其热能充分用于菜料加热，热扩散很少， 即便是靠近热源的机体部分也保持与室温相近的温度；本发明的加热温度，控制在食用油汽 化点以下，故此在加热翻炒中不产生油烟和有害物扩散，没有污染环境和有害人身的气体排 放。
实施例l、 2的控制程序由〔++语言编成，它控制烹饪机器人各部件有序动作，并由始 至终地完成菜肴的炒制。主程序是一个通用流程，设有若干可调参数，改变参数即可改变菜 肴的种类和口味。通过参数调整改变调料种类、数量、加热温度和时间而形成某种菜肴炒制 程序称为应用程序，这些应用程序的集合构成应用程序库，应用程序库以菜单形式在屏幕上 显示供选择、调用、或修改形成新的菜肴炒制程序。
权利要求1、一种远程控制型烹饪机器人，其特征是包括台式机械结构，所述台式机械结构安装在一个主体平台上，再由一个门式支架支撑构成一个整体结构；所述台式机械结构包括翻炒机械手、加料机械手、旋转调料仓、加液装置、加热装置，门式支架的左右两个立柱垂直固定于平台上，上固定横梁、中固定横梁与两个立柱垂直横向紧固连接于两个立柱内侧；升降横梁位于上、中固定横梁之间运动；所说翻炒机械手固定于升降横梁上并随之同步运动；所说加料机械手、旋转调料仓固定于中固定横梁上。
2、 如权利要求1所述的一种远程控制型烹饪机器人，其特征是在所述旋转调料仓不同方向上，安装有按等相位差转动的接收器、发送器；在门式支架左立柱对应高度上安装有固定发送器、接收器，旋转调料仓内装有各种调料瓶及与该调料瓶相对应的接收或发送器。
3、 如权利要求1或2所述的烹饪机器人，其特征是所述翻炒机械手的旋转电机固定于门式支架的升降横梁上，旋转臂和弹性手指连成一体，在驱动电机带动下同步旋转，在升降电机带动下同步升降，弹性手指之间有固定的相位差，其长度首尾相接，形状为刀型及指形。
4、 如权利要求1或2所述的一种远程控制型烹饪机器人，其特征是所述加料机械手形状为鸟喙状，头部圆椎体的上半部开口。
专利摘要远程控制型烹饪机器人是通过互连网或移动通信网实现远距离操作的烹饪机器人。它是一个具有多种智能会炒菜的家/商两用小型烹饪机器人，利用个人电脑对其进行控制实现多种类型的菜肴自动制作，口味和火候由程序设定，多种烹饪程序存贮于电脑中。它由机械结构、控制电路、软件系统构成。主要部件是翻炒机械手、加料机械手、旋转调料仓、加液装置、加热装置、保鲜室、保温室及标准配菜盒。加料机械手自动识别转动调料仓中的固体调料并定量取出投入锅内。加液装置将液态调料定时定量加入锅内。智能加热装置对锅体进行可控加热，因而无油烟无明火热能扩散小，节能环保效果显著。
文档编号A47J27/00GK201404047SQ20082012254
公开日2010年2月17日 申请日期2008年9月18日 优先权日2008年9月18日
发明者刘长发 申请人:刘长发