智能家用自動(dòng)炒菜機(jī)設(shè)計(jì)

李子林 王玉勤 刁賽 曾植意 李瑞琪

摘 要：隨著時(shí)代快速發(fā)展和生活節(jié)奏加快，出現(xiàn)了炒菜難、沒(méi)時(shí)間做飯等一系列問(wèn)題。本文圍繞智能家居建設(shè)，設(shè)計(jì)了一種智能家用自動(dòng)炒菜機(jī)。炒菜機(jī)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)的連接，獲取大量可行的菜譜以及炒菜方案，通過(guò)裝置的智能調(diào)控，進(jìn)行智能炒菜。所設(shè)計(jì)的炒菜機(jī)不需要人為過(guò)多的參與，解放了人類(lèi)的雙手，節(jié)省了時(shí)間，減少了資源的浪費(fèi)，提升了生活品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：智能;炒菜機(jī);自動(dòng);家用

隨著人民物質(zhì)生活水平的不斷提高，層出不窮的菜品充實(shí)著人們的生活，但由于社會(huì)不斷的發(fā)展，生活節(jié)奏的逐漸加快，大部分人不愿花費(fèi)時(shí)間去做飯[1-3]。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，有44%的年輕人一周做飯時(shí)間不到2天，43%的消費(fèi)者每周去餐廳消費(fèi)5次，甚至有19%的人從不在家中做飯。針對(duì)上述現(xiàn)象，外賣(mài)等一系列符合當(dāng)下年輕人生活方式的消費(fèi)品應(yīng)運(yùn)而生，但外賣(mài)不僅價(jià)格貴，且亂象叢生的外賣(mài)當(dāng)中各種商家的食品安全質(zhì)量也很難得到保證。對(duì)于上述問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)的智能家用自動(dòng)炒菜機(jī)，根據(jù)菜譜數(shù)據(jù)信息，放入相應(yīng)食材，實(shí)現(xiàn)在炒菜機(jī)內(nèi)部自動(dòng)控制裝置的調(diào)控下，對(duì)各種所需菜品進(jìn)行制作，方便簡(jiǎn)潔，無(wú)需人工過(guò)多干涉，節(jié)約了時(shí)間和資源，達(dá)到提升生活品質(zhì)的

目的。

1 智能家用自動(dòng)炒菜機(jī)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

智能家用自動(dòng)炒菜機(jī)主要由工作調(diào)控裝置、食材調(diào)料添加裝置以及外部加熱控制裝置三部分組成，如圖1所示。工作調(diào)控裝置由齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、固體調(diào)料添加機(jī)構(gòu)和控制結(jié)構(gòu)所組成，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)攪拌裝置對(duì)食材進(jìn)行制作，并添加相應(yīng)固體調(diào)味料。食材調(diào)料添加裝置由絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、食材推進(jìn)機(jī)構(gòu)、液體調(diào)料添加機(jī)構(gòu)以及智能控制機(jī)構(gòu)組成，通過(guò)絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)升降和推進(jìn)機(jī)構(gòu)移動(dòng)，達(dá)到將食材自動(dòng)運(yùn)送到炒菜鍋中的目的。通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)部智能控制絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，控制食材的加入順序及速度，控制相關(guān)液體調(diào)料的添加時(shí)間與用量，保證裝置運(yùn)行的合理性，提升菜品質(zhì)量。

2 智能家用自動(dòng)炒菜機(jī)裝置工作原理

智能家用自動(dòng)炒菜機(jī)裝置利用自動(dòng)化控制的方式，免去了人工的參與，節(jié)約了時(shí)間與資源，并且提高了菜品的可制作性，在操作者放入相關(guān)食材以及調(diào)料后，通過(guò)裝置上的液晶顯示屏調(diào)控相關(guān)參數(shù)，放下攪拌裝置。開(kāi)始制作后，根據(jù)內(nèi)部傳感器對(duì)加熱溫度等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)控，裝置通過(guò)食品調(diào)料添加部分控制，對(duì)食材進(jìn)行逐一添加。攪拌裝置速度通過(guò)智能化控制，使食材均勻受熱;同時(shí)對(duì)調(diào)料的添加時(shí)間進(jìn)行智能控制以達(dá)到控制添加量的目的。

3 工作調(diào)控裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

工作調(diào)控裝置，主要用于控制攪拌機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)以及對(duì)固體調(diào)料的添加，由殼體支架、帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、攪拌機(jī)構(gòu)、固體調(diào)料添加機(jī)構(gòu)等部分組成[4]，如圖2所示。

3.1 殼體支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

殼體支架主要由下部金屬支架和上部塑料蓋板組成，其中最上層的蓋板可以自由開(kāi)閉，便于調(diào)料的添加和機(jī)器內(nèi)部相關(guān)零件的維修和更換[5]。下部金屬支架主要作用是承載固體調(diào)料添加機(jī)構(gòu)以及相關(guān)控制模塊，金屬支架底板開(kāi)口運(yùn)用鉸鏈機(jī)構(gòu)，起到添加相關(guān)調(diào)料以及安全防塵的作用。

3.2 帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

采用帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)做菜自動(dòng)化、無(wú)人化和智能化[6]。帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)用伺服電機(jī)進(jìn)行帶動(dòng)，根據(jù)控制模塊的內(nèi)部相關(guān)設(shè)定，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，在錐齒輪的配合下，通過(guò)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)傳送帶進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。設(shè)定相關(guān)參數(shù)控制轉(zhuǎn)動(dòng)速度以及停留位置，從而使固體調(diào)料盒精準(zhǔn)停留在出料口。利用內(nèi)部計(jì)算調(diào)控停留時(shí)間，精準(zhǔn)把控調(diào)料加入時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)料加入量的精確控制。帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖3所示。

3.3 攪拌機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

裝置運(yùn)行過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)食材的均勻受熱，攪拌裝置可以設(shè)置不同的轉(zhuǎn)速，通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)錐齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)攪拌裝置旋轉(zhuǎn)。在控制模塊的控制下，根據(jù)不同食材調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，使食材均勻受熱，攪拌棒由一根直線(xiàn)桿和一根弧線(xiàn)桿組成，便于食材的制作，免去了人為手動(dòng)翻炒的過(guò)程，攪拌裝置如圖4

所示。

4 食材調(diào)料添加裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

食材調(diào)料添加裝置由殼體、絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、推進(jìn)機(jī)構(gòu)、液體食材調(diào)料添加口、控制模塊組成，主要作用于對(duì)食材的放置和根據(jù)食材燒制順序自動(dòng)加入相應(yīng)食材、純凈水和相關(guān)液體調(diào)料，其如圖5所示。食材調(diào)料添加裝置從上到下，首先是食材添加盒，通過(guò)伺服電機(jī)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，控制模塊智能控制不同食材盒。根據(jù)內(nèi)部參數(shù)設(shè)定，實(shí)現(xiàn)不同時(shí)間、不同速率下降，精準(zhǔn)到達(dá)出料位置。通過(guò)伺服電機(jī)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，在控制模塊作用下，使推進(jìn)板準(zhǔn)確從固體食材添加口推出相應(yīng)食材。液體調(diào)料和純凈水盒在后蓋板打開(kāi)后，由外部人為加入相關(guān)調(diào)料與純凈水。固體食材添加口采用鉸鏈連接，便于活動(dòng)，提升了裝置的穩(wěn)定性，降低了加入食材的難度，并起到一定的防塵作用。

3-食材調(diào)料添加部分 24-推進(jìn)機(jī)構(gòu) 25-推送板 26-食材盒 27-絲桿 28-液體調(diào)料和純凈水盒29-控制模塊

5 外部加熱控制裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

炒菜機(jī)外部加熱控制裝置由殼體、炒菜鍋、加熱底座構(gòu)成，如圖6所示。利用內(nèi)部智能控制模塊設(shè)定相關(guān)溫度，通過(guò)壓力傳感器反饋于控制系統(tǒng)，增加了使用的安全性，提升了制作菜品的效率與口感。同時(shí)，也可通過(guò)人為操作外部控制屏對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，加大了自制菜品的可研發(fā)性。炒菜鍋由不銹鋼制成，平底結(jié)構(gòu)有利于均勻受熱和攪拌。

6 結(jié)論

（一）本文設(shè)計(jì)的智能家用自動(dòng)炒菜機(jī)，通過(guò)內(nèi)部智能自動(dòng)化控制，對(duì)各種所需菜品進(jìn)行快速制作，簡(jiǎn)單方便，無(wú)需人工調(diào)控，節(jié)省了時(shí)間，提高了食材的口感。

（二）結(jié)合現(xiàn)今較為成熟的電子控制技術(shù)，通過(guò)裝置的智能調(diào)控以及外部控制，便于研發(fā)相關(guān)菜品，提升菜品的可制作數(shù)量與可制作性，提升了生活品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

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通訊作者

基金項(xiàng)目：省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目“智能家用自動(dòng)炒菜機(jī)”（項(xiàng)目編號(hào)：S201910380061）;安徽省基層教研室示范項(xiàng)目“機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化教研室”（項(xiàng)目編號(hào)：2018jyssf032）;安徽省“六卓越、一拔尖”卓越人才培養(yǎng)創(chuàng)新項(xiàng)目“機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”（項(xiàng)目編號(hào)：2018zygc031）;巢湖學(xué)院校級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心項(xiàng)目“數(shù)控加工虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”（項(xiàng)目編號(hào)：ch18xnfz02）;巢湖學(xué)院校級(jí)特色專(zhuān)業(yè)項(xiàng)目“機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化”（項(xiàng)目編號(hào)：ch17tszy01）。