一种可实现烹饪与包装的无人厨房的制作方法

本发明涉及餐饮自动化尤其涉及一种可实现烹饪与包装的无人厨房。

背景技术：

目现有无人餐厅方案机械结构过于复杂，易出现卡顿；集中式控制，一旦损坏则全机停止工作；功能单一，难以转换功能；备餐量小，需人工多次添加；过多使用传送带，占地面积大；模块化程度低，成本过高，不适应快餐行业快速部署生产的需求。

技术实现要素：

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种可实现烹饪与包装的无人厨房，包括，总控制单元、投料单元、烹饪单元、包装单元和上位机；

所述上位机接收用户选择的菜品类别信息并将菜品类别信息传送给所述总控制单元；

所述总控制单元控制所述投料单元将内部存放的固体菜品原材料和液体菜品原材料按照菜品信息需求投放到所述烹饪单元里；

所述总控制单元控制所述烹饪单元按照菜品类别信息进行烹饪，并将烹饪好的菜品传送给所述包装单元；

所述总控制单元控制所述包装单元进行包装。

进一步地，所述投料单元包括存储并投放固体菜品原材料的固体投放模块和存储并投放液体菜品原材料的液体投放模块，分别控制所述固体投放模块进行固体菜品原材料投放和所述液体投放模块进行液体菜品原材料投放的固体投放控制器和液体投放控制器。

进一步地，所述固体投放模块块包括存储不同的固体菜品原材料的上储料子模块、滑下所述上储料子模块里固体菜品原材料的下滑通道子模块和控制上储料子模块进行转动的电机；

所述上储料子模块和下滑通道子模块活动连接；

所述上储料子模块包括外筒、内筒和n个隔板ⅰ；

所述内筒同心设置在所述外筒的内部，所述n个隔板ⅰ等间距的设置在所述外筒、所述内筒之间，并将所述外筒和所述内筒构成的同心圆环部分划分成n-1个用于存储不同固体菜品原材料的同心扇形室；

所述下滑通道子模块包括容纳一个同心扇形室的固体菜品原材料进行卸放的漏盖和固体菜品原材料滑下来的滑道，所述漏盖设置在所述滑道的上方，所述漏盖和所述滑道一体连接；

所述电机设置在所述内筒的内部；所述电机的底座与漏盖连接，所述电机的转轴与所述内筒连接。

进一步地，所述液体投放模块包括存储液体菜品原材料的矩形储液箱、m个隔板ⅱ、电磁阀ⅰ、流量传感器和导管；

所述隔板ⅱ将所述矩形储液箱划分为m+1个存储不同液体菜品原材料的液体储料室；

所述储料室的底部设置液体出口，所述出口下方设置电磁阀ⅰ，所述电磁阀ⅰ与所述流量传感器的一端相连接，所述流量传感器的另一端与所述导管相连接。

进一步地，所述烹饪单元包括烹饪模块和控制所述烹饪模块进行烹饪的烹饪控制器；所述烹饪控制器包括机械臂子控制器和加热子控制器；

所述烹饪模块包括机械臂、三叶螺旋状锅铲、锅体、翻锅舵机、电磁炉、电磁阀ⅱ；

所述机械臂包括直线推杆、舵机ⅰ、无刷直流电机和电磁阀ⅲ；

所述直线推杆一端和所述舵机ⅰ的一端相连接，所述舵机ⅰ的另一端和所述无刷直流电机相连接；

所述机械臂垂直固定在所述锅体上方，所述无刷直流电机的转轴与所述三叶螺旋状锅铲相连接；

所述电磁阀ⅲ位于所述舵机ⅰ向固体投放模块的方向旋转w度后、所述三叶螺旋状锅铲的上方；

所述锅体与所述翻锅舵机的转轴相连接，所述翻锅舵机和所述与加热子控制器电连接；

所述电磁炉设置在所述锅体下方；

所述加热子控制器与所述电磁阀ⅱ、所述电磁炉、所述翻锅舵机电连接；

所述机械臂子控制器与所述机械臂电连接；

所述机械臂子控制器和加热子控制器与总控制单元电连接。

进一步地，包装单元包括对烹饪好的菜品进行包装的包装模块和控制所述包装模块进行包装的包装控制器；

所述包装模块包括存储餐盒的储盒桶、移动餐盒进行装餐的移动子模块、对餐盒进行扣盖的扣盖子模块、检测餐盒是否被移走的红外模块、挡水板和对应的挡水板推杆；

所述扣盖子模块包括扣餐盒盖的扣盖板、控制所述扣盖板对装好餐的餐盒进行扣盖的扣盖舵机；

所述移动子模块包括水平方向推杆、舵机ⅱ和竖直方向推杆；

所述水平方向推杆和所述竖直方向推杆垂直连接；

所述舵机ⅱ的底座与竖直方向推杆(41)连接；

所述扣盖子模块和所述竖直方向推杆相对应；空间位置上相对；

所述包装控制器分别与所述红外模块、所述扣盖舵机和所述移动子模块、所述挡水板推杆电连接；

所述挡水板设置在所述挡水板推杆的下方。

进一步地：所述锅体包括锅底、锅边和上开口；所述锅底和所述锅边平滑连接，所述锅底近似圆形，所述上开口为方形。

进一步地：所述漏盖为带有同心扇形缺口的圆盘，所述漏盖中间部分与步进电机的底座相连接。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种可实现烹饪与包装的无人厨房，该厨房减少餐厅烹饪过程中的人力，实现标准化流水线烹饪，降低餐厅人力成本；用尽可能少的机械结构实现功能，显著提升可靠性，折书灯式筒状固体投料机通过简单的结构实现了多种固体食材投料，锅体外形经过精心设计，大大方便了食材的烹饪与倒出，锅灶与机械臂均可自行清洁，一方面确保干净卫生，一方面尽可能减少对人力干预的依赖。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的立体图；

图2为本发明的模块图；

图3(a)为本发明投料单元的俯视图；

图3(b)为本发明包装单元的俯视图；

图4为总控制单元信息交互与上电检测算法图；

图5为固体投料模块选择算法图；

图6(a)为本发明的固体投放模块主视图；

图6(b)为本发明的固体投放模块立体图；

图6(c)为本发明的固体投放模块俯视图；

图7为本发明的固体投放控制器的电路图；

图8(a)为本发明的液体投放模块主视图；

图8(b)为本发明的液体投放模块右视图；

图8(c)为本发明的液体投放模块立体图；

图8(d)为本发明的液体投放模块仰视图；

图9为本发明的液体投放控制器的电路图；

图10为本发明的机械臂子控制器的电路图；

图11为本发明的加热子控制器的电路图；

图12为本发明的烹饪单元的模块图；

图13(a)为本发明的电磁阀示意图；

图13(b)为本发明的机械臂及三叶螺旋状锅铲立体图；

图14为本发明的包装模块立体图；

图15为本发明的包装控制器的电路图。

图中：1、总控制单元，2、投料单元，3、烹饪单元，4、包装单元，5、上位机，6、固体投放模块，7、上储料子模块，8、下滑通道子模块，9、电机，10、外筒，11、内筒，12、隔板ⅰ，13、扇形室，14、漏盖，15、滑道，16、矩形储液箱，17、隔板ⅱ，18、电磁阀ⅰ，19、流量传感器，20、导管，21、储料室，22、出口，23、烹饪控制器，24、机械臂，25、三叶螺旋状锅铲，26、锅体，27、翻锅舵机，28、电磁炉，29、直线推杆，30、舵机ⅰ，31、无刷直流电机，32、包装模块，33、包装控制器，34、储盒桶，35、扣盖子模块，36、红外模块，37、扣盖板，38、扣盖舵机，39、水平方向推杆，40、舵机ⅱ，41、竖直方向推杆，42、固体投放控制器，43、液体投放控制器，44、机械臂子控制器，45、挡水板46、挡水板推杆，47、加热子控制器，48、电磁阀ⅱ，49、电磁阀ⅲ，52、烹饪模块，53、锅底，54、锅边，55、和上开口，56、移动子模块，57、液体投放模块。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

图1为本发明的立体图；图2为本发明的模块图；图3(a)为本发明投料单元的俯视图；图3(b)为本发明包装单元的俯视图；

一种可实现烹饪与包装的无人厨房，包括总控制单元1、投料单元2、烹饪单元3、包装单元4和上位机5；

所述上位机5接收用户选择的菜品类别信息并将菜品类别信息传送给所述总控制单元1；

所述总控制单元1控制所述投料单元2将内部存放的固体菜品原材料和液体菜品原材料按照菜品信息需求投放到所述烹饪单元3里；

所述总控制单元1控制所述烹饪单元3按照菜品信息进行烹饪，并将烹饪好的菜品传送给所述包装单元4；

所述总控制单元1控制所述包装单元4进行包装。

图4为总控制单元信息交互与上电检测算法图；所述各模块控制器与总控制单元1进行两线制通信，其中一条为串行线，一条为电平检测线，总控制单元1上的单片机通过软件方式将pi/o端口模拟为串行发送端口，通过串行线与模块控制器的串口相连接，从而进行串行命令分配。该通信方式具备上电时在线检测功能，且工作时序信息均以数组方式存储在模块控制器中，因此可实现即插即用功能。各功能模块在工作时，其对应的控制器向总控制单元1反馈高电平作为忙信号，在空闲时反馈低电平作为空闲信号。电平检测线负责反馈模块控制器的工作状态，总控制单元1通过对反馈信息进行检测来判定工作流程是否结束。工作流程未结束时，总控制单元1向上位机5反馈忙信号；结束后，总控制单元1向上位机5反馈空闲信号。

图5为固体投料模块选择算法图；所述投料单元2包括存储并投放固体菜品原材料的固体投放模块6和存储并投放液体菜品原材料的液体投放模块57，分别控制所述固体投放模块6进行固体菜品原材料投放和所述液体投放模块57进行液体菜品原材料投放的固体投放控制器42和液体投放控制器43。

图6(a)为本发明的固体投放模块主视图；图6(b)为本发明的固体投放模块立体图；图6(c)为本发明的固体投放模块俯视图；

所述固体投放模块6包括存储不同的固体菜品原材料的上储料子模块7、滑下所述上储料子模块7里固定菜品原材料的下滑通道子模块8和控制上储料子模块进行转动的电机9；所述电机9采用步进电机；

所述上储料子模块7放置在下滑通道子模块8上方；所述上储料子模块7和下滑通道子模块8活动连接；

所述上储料子模块7包括外筒10、内筒11和n个隔板ⅰ12；

所述内筒11同心设置在所述外筒10的内部，所述n个隔板ⅰ12等间距的设置在所述外筒10、所述内筒11之间，并将所述外筒10和所述内筒11构成的同心圆环部分划分成n-1个用于存储不同固体菜品原材料的同心扇形室13；

所述下滑通道子模块8包括容纳一个同心扇形室13的固体菜品原材料进行卸放的漏盖14和固体菜品原材料滑下来的滑道15，所述漏盖14设置在所述滑道15的上方，所述漏盖14和所述滑道15一体连接；所述漏盖14为带有同心扇形缺口的圆盘，所述漏盖14中间部分与电机9相连接；所述同心扇形缺口内径与内筒11的半径相同、所述圆盘的半径与所述外筒10的半径相同；步进电机9带动上储料模块7转动，使得漏盖的14缺口与下一个存储食材的环形区相对，食材在重力作用下自然滑出。

所述上储料子模块7内部可以由40个放射状隔板ⅰ12隔出40个扇形室13，其中39个扇形室可用于存放固体原材料，每个扇形储料室13均占据9°，工作时，所述上储料子模块7旋转到特定角度与下方出口22对齐，固体食材通过重力落入下方滑到进入锅体26中。

图7为本发明的固体投放控制器的电路图；固体投放控制器42的核心为stc82c516rd+单片机，通过向步进电机驱动器发送指令来给步进电机施加信号；

所述固体投放模块6只使用了1个步进电机9与1条滑道15就解决了固体投料的问题，既简单又可靠，在接收到总控制单元1的触发与选择信号后，单片机控制步进电机9按照时序转动若干个步进角，

图8(a)为本发明的液体投放模块主视图；图8(b)为本发明的液体投放模块右视图；图8(c)为本发明的液体投放模块立体图；图8(d)为本发明的液体投放模块仰视图；

进一步地：所述液体投放模块57包括存储液体菜品原材料的矩形储液箱16、m个隔板ⅱ17、电磁阀ⅰ18、流量传感器19和导管20；

所述隔板ⅱ17将所述矩形储液箱16划分为m+1个存储不同液体菜品原材料、体积相等的液体储料室21；

所述储料室21的底部设置液体菜品流出的出口22，所述出口22下方设置电磁阀ⅰ18，所述电磁阀ⅰ18与所述流量传感器19的一端相连接，所述流量传感器19的另一端与所述导管20相连接。

液体投放控制器43根据选择信号确定投料时间、种类和用量，并以此为基础选择工作参数，所述流量传感器19用于测量液体流出量，并反馈给液体投放控制器43，从而确定电磁阀ⅰ18关闭时刻；

所述流量传感器19的型号是yf-s401型霍尔流量计；

图9为本发明的液体投放控制器的电路图；液体投放模块57采用了集中储存并利用电磁阀ⅰ18进行投料的工作方式，采用yf-s401型霍尔流量计实现对液体投料量的控制，使得误差保持在可接受范围以内；在选择了具体投放方式后，液体投放模块57的流量计作为闭环控制的反馈环节，不断向单片机发送高电平脉冲，在计数值达到设定值后，电磁阀ⅰ18停止投放。

图10为本发明的机械臂子控制器的电路图；在接收到启动与选择信号后，单片机从对应数组中提取工作参数，通过对直线推杆29的两个控制端分别施加高、低电平，使得直线推杆29伸出，通过对无刷直流电机31施加pwm波，控制无刷直流电机31持续旋转。达到设定时间内后，对直线推杆29反向施加电平，使得直线推杆29收回，并停止施加于无刷直流电机31的pwm信号。接下来，对舵机i输入50hz、占空比为1/2的pwm波持续40秒，同时对电磁阀3的控制端继电器高电平，控制电磁阀3打开注水清洗，40秒后，各输出端口输出低电平，使得机械臂24复位，流程完毕。

图11为本发明的加热子控制器的电路图；其在接受来自总控制器的选择与启动信号后，向控制电磁炉28交流进线端的继电器施加高电平，以使得继电器的接通，电磁炉28启动，同时通过向电磁炉28的igbt驱动电路输入预设的pwm波从而控制火力，加热完成后，即向总控制单元1反馈空闲信号，3秒后向翻锅舵机27施加50hz、占空比为1/2的pwm波，控制其转动90度并保持35秒，15秒后，向控制电磁阀2的继电器施加高电平，使得电磁阀ⅱ48打开20秒，在以上指令全部完成后，各端口将全部复位，一次加热及清洗流程结束。

图12为烹饪单元的模块图：所述烹饪单元3包括烹饪模块52和控制所述烹饪模块52进行烹饪的烹饪控制器23；所述烹饪控制器23包括机械臂子控制器44和加热子控制器47；

所述烹饪模块52包括机械臂24、三叶螺旋状锅铲25、锅体26、翻锅舵机27、电磁炉28和电磁阀ⅱ48；

所述机械臂24包括直线推杆29、舵机ⅰ30和无刷直流电机31和电磁阀ⅲ49；所述电磁阀ⅲ49接在水管出水口的下方；

所述直线推杆29一端和所述舵，30的机身一侧相连接，所述舵机ⅰ30的转轴通过支架和所述无刷直流电机31相连接；

图13(a)为本发明的电磁阀示意图；图13(b)为本发明的机械臂及三叶螺旋状锅铲立体图；

所述机械臂24吊装于天花板竖直垂下，可自行伸缩，所述机械臂24垂直固定在所述锅体26上方，所述无刷直流电机31的转轴与所述三叶螺旋状锅铲25相连接；所述三叶螺旋状锅铲25，用于在烹饪过程中进行翻炒作业，

所述锅体26与所述翻锅舵机27一端相连接，所述翻锅舵机27和所述热子控制器47电连接；

所述电磁炉28设置在所述锅体26下方；

所述加热子控制器47与所述电磁阀ⅱ48、所述电磁炉28、所述翻锅舵机27电连接；

所述机械臂子控制器44与所述机械臂24电连接；

所述机械臂子控制器44和加热子控制器47与所述总控制单元1电连接。

进一步地：所述锅体26包括锅底53、锅边54和上开口55；所述锅底53和所述锅边54平滑连接，所述锅底54为近视圆形，所述上开口55为方形，所述锅体26的外形为方便食材烹饪与倒出进行了精心设计，翻锅舵机27可将锅体26倾斜，当餐盒准备就绪时，翻锅舵机27控制锅倾斜将成品菜倒入餐盒，在清洗作业完成后自行复位。

图14为本发明的包装模块立体图；所述包装单元4包括对烹饪好的菜品进行包装的包装模块32和控制所述包装模块32进行包装的包装控制器33；

所述包装模块32包括存储餐盒的储盒桶34、移动餐盒进行装餐的移动子模块34、对餐盒进行扣盖的扣盖子模块35和检测餐盒是否被移走的红外模块36；所述扣盖子模块35包括扣餐盒盖的扣盖板37、控制所述扣盖板37对装好餐的餐盒进行扣盖的扣盖舵机38；

进一步地，所述储盒桶34为矩状，上下开口，可由上方投入堆叠餐盒，储盒桶34侧壁留有竖直条状开口，方便餐盒盒盖外置，避免挤占桶内空间。

所述移动子模块34包括水平方向推杆39、舵机ⅱ40和竖直方向推杆41；

所述水平方向推杆39和所述竖直方向推杆41垂直连接；

所述舵机ⅱ40的底座与竖直方向推杆41连接；

所述扣盖子模块35和所述竖直方向推杆41相对应，分布在储盒桶的两侧

所述包装控制器33分别与所述红外模块36、所述扣盖舵机38和所述移动子模块34相连接。

进一步地，所述包装模块32还包括挡水板45和挡水板推杆46；锅具清洁工作开始前，所述水平方向推杆39伸出，10秒后缩回，挡水板45降下，扣盖舵机38扣盖，所述移动子模块34张开90度，红外模块36输入高电平脉冲后，竖直方向推杆41升起，所述移动子模块34合上90度，然后竖直方向推杆41缩回；

所述挡水板45设置在所述挡水板推杆46的下方；电磁阀ⅱ48位于挡水板45中央，电磁阀ⅱ48的通过橡胶软管进水口相连接；

所述挡水板推杆46与包装控制器33电连接。

图15为本发明的包装控制器的电路图，在接受到启动命令后，移动子模块34在单片机的控制下水平伸出10秒，以便装入成品。而后挡水板降下，电磁阀ⅱ48喷出水流清洗锅具时迸溅的水滴会被挡水板45挡住，而后向扣盖舵机38施加5秒钟的50hz，占空比为1/2的pwm波，实现扣盖和子模块复位。随后，向移动子模块上的舵机2施加50hz、占空比为1/2的pwm波，使得移动子模块34的舵机240张开。红外模块36在检测到餐盒被取走后将对包装控制器33上的单片机输出高电平脉冲作为中断信号，使得包装模块32继续工作。接下来，向移动子模块34依次发出上升、舵机复位和下降信号以取出下一个餐盒。上述动作完成10秒后，挡水板45将升起，包装模块32进入等待状态。

所述移动子模块34可伸缩，用于将餐盒取出以及等候倒餐，挡水板45伸出，挡住清洗锅具时飞溅的水流，倒餐后收回，扣盖板37由扣盖舵机38控制，当倒餐完毕后可将餐盒盒盖自行盖上，红外模块36置于移动子模块附近，用于检测包装完毕的餐盒是否已被人员取走。

该无人厨房总的工作过程如下：

所述固体投放模块6收到总控制单元1的启动与选择信号，步进电机9按照预设时序转动，液体投放模块57收到总控制单元1的启动与选择信号，按照预设时序投料，由出口22的流量传感器19计算总投料量，达到设定值后停止投料；

所述机械臂子控制器44收到总控制单元1的触发与选择信号，所述直线推杆29伸出，无刷直流电机31旋转，维持至设定时间结束，所述直线推杆29收回，所述无刷直流电机31停转，所述翻转舵机27转到90度，所述电磁阀ⅱ打开进行清洁，翻转舵机27复位，电磁阀ⅲ49关闭；

所述加热子控制器47收到总控制单元1的触发与选择信号，开始加热，设定时间后停止，舵机ⅱ40转动90度并维持10秒，舵机ⅱ40复位，而后再转动90度，同时电磁阀ⅲ49开启，20秒后全部复位；

所述包装模块32与所述包装控制器33收到总控制单元1的触发与选择信号，移动子模块56水平方向推出，待餐盒盛装完毕后收回，所述挡水板45落下，所述扣盖舵机38将扣盖板37扣下，所述移动子模块56的舵机旋转90度，等待工作人员取餐，所述红外模块36检测餐盒被取走，所述移动子模块56移动，取下一个餐盒。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。