“智膳益佳”定制化多功能餐桌設計研究

馮宇軒 段旻 白蕓 何思遠 黃涵 辜俊杰 吉春元

摘要：伴隨生活質(zhì)量日益提升，經(jīng)濟的飛速發(fā)展、科技的不斷進步，個性化需求逐漸增加。疫情籠罩下，智能家居以無接觸式、安全、智能、便捷的交互方式進入了大眾視野，市場認知度得到大幅提高。傳統(tǒng)餐桌已經(jīng)難以滿足人們的基本就餐需求，同時，生活節(jié)奏的加快，也在一方面壓縮了我們的餐飲體驗時間，且市場上現(xiàn)有的智能餐桌大都只注重餐桌智能娛樂方面，實用性較為欠缺。因此，“智膳益佳”項目團隊針對適應現(xiàn)代化環(huán)境和滿足顧客新需求，同時給予顧客智能便捷、健康環(huán)保定制化的高品質(zhì)餐飲體驗的新型智能餐桌進行設計研發(fā)。

關鍵詞：智能餐桌 功能性 可行性研究 智能家居

1 “智膳益佳”智能餐桌概述

根據(jù)餐飲不同行業(yè)對餐桌的各類需求，綜合智能家居和餐飲行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，一款新型的智能餐桌——“智膳益佳”智能餐桌應運而生。本款產(chǎn)品在硬件上通過充分利用餐桌結(jié)構(gòu)空間及環(huán)境結(jié)構(gòu)空間、設計單片機及嵌入式系統(tǒng)、機械自動化等技術實現(xiàn)餐具的升降、冷藏保溫、清洗殺毒、“智慧飲食”等無需人工操作的交互性功能設計。同時，餐桌搭載團隊創(chuàng)新設計開發(fā)的智慧餐飲系統(tǒng)，能根據(jù)用戶信息進行餐飲推薦、熱量攝入統(tǒng)計及運動方案推薦、根據(jù)餐品選擇

智能進行食材選購和餐飲教學等功能，不但便捷餐飲生活，有益用戶餐飲健康，廚余垃圾回收裝置更能助力綠色環(huán)保事業(yè)。實體模型詳見圖1。

2 關于智慧餐飲的介紹

智慧餐飲的主界面劃分為用戶信息功能以及餐飲與健康功能兩個模塊。用戶信息功能模塊具有用戶信息注冊、修改以及注銷，過敏源選擇四個功能。餐飲與健康功能模塊具有提供菜譜方案以及藥膳與健康兩個小模塊。提供菜譜方案中可以根據(jù)推薦菜品，選擇自己制作以及外賣配送兩種就餐方案。藥膳與健康小模塊則會分別顯示藥膳管理方案以及運動健康方案。

用戶信息注冊功能，選擇確認注冊后，依次輸入姓名、年齡、身高、體重、血壓、血糖、血脂信息，創(chuàng)建用戶信息，若選擇放棄注冊，則返回用戶信息功能界面。用戶信息修改功能，輸入用戶序號，根據(jù)需求可以修改用戶個人的各項數(shù)據(jù)。用戶信息注銷功能，輸入用戶序號，點擊確認注銷后，該用戶信息將被全部刪除，若選擇放棄注銷，則返回用戶信息功能界面。過敏源選擇功能，用戶可以根據(jù)所提供的過敏源表，選擇序號，添加個人過敏源信息，詳見圖2。

餐飲與健康中提供菜譜方案，是根據(jù)過敏源信息篩選刪除含有用戶對應過敏源的菜品后推薦菜品顯示給用戶;用戶可以根據(jù)推薦的菜品選擇自己制作和外賣選購兩個功能。選擇自己制作功能，系統(tǒng)則會顯示制作方案以及食材準備方案，然后自動鏈接到網(wǎng)絡蔬果購買平臺，對應相對應的食材進行下單，系統(tǒng)自動提交訂單、計算價錢，然后形成訂單以及配送等。外賣選購功能就會篩選具有相應菜品的店鋪，進行外賣選購以及下單。藥膳與健康方案，系統(tǒng)會根據(jù)BMI、血壓、血糖、血脂等個人身體情況來顯示藥膳管理方案以及運動健康方案。

3 主要功能結(jié)構(gòu)設計

3.1垃圾回收系統(tǒng)設計

我國餐飲垃圾產(chǎn)生量與日俱增，餐飲垃圾呈現(xiàn)逐年快速增長態(tài)勢。隨著城鎮(zhèn)化率提高，中國餐飲企業(yè)依然呈現(xiàn)上漲趨勢，餐廚垃圾產(chǎn)量也將保持增長，餐廚處理的發(fā)展前景受到資本市場關注。若直接將廚余垃圾倒入下水道，油水和殘渣在下水道里會造成冷凝堵塞，在密閉空間里發(fā)酵升溫，同時產(chǎn)生大量甲烷氣體，極易引起氣體噴發(fā)強力爆炸事故，造成人身傷亡且破壞性極大，近年來多次發(fā)生此類事故。

智能餐桌的桌體側(cè)壁設計開關式窗口可對進行清洗完成后的餐具進行收集及底部廚余垃圾收集箱體內(nèi)垃圾的處理，篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)對清理出的廚余垃圾進行篩選，防止堵塞箱體底部排水管道，廚余垃圾進行干燥處理后進行污水排放，污水排放后剩余初步處理過后的廚余垃圾交于合作第三方垃圾回收處理企業(yè)，避免造成亂排亂扔對環(huán)境造成危害。

3.2 冷藏系統(tǒng)設計

冰箱本身就是一大污染源，根據(jù)一項檢測顯示，肉類食品、熟食品、速凍食品在冰箱里存放不了多久，就會有大量細菌產(chǎn)生，本就可能隱含各種細菌的的冷藏箱里再放入未食用完的剩飯剩菜，導致箱內(nèi)食物串味不說，還極大可能導致病菌交叉感染，危害人體健康。為解決剩菜剩飯的處理問題，在本產(chǎn)品第二層設計冷藏功能系統(tǒng)。

冷藏功能結(jié)構(gòu)采用壓縮式電冰箱制冷原理——冷氣自然對流式：又稱直冷式或有霜電冰箱。其冷凍室直接由蒸發(fā)器圍成，或者冷凍室內(nèi)有一個蒸發(fā)器，另外冷藏室上部再設有一個蒸發(fā)器，由蒸發(fā)器直接吸取熱量而進行降溫。

3.3清洗系統(tǒng)設計

當代家庭中關于做飯及餐具清洗等勞動分配問題一定程度上影響著家庭關系氛圍，為解決餐后廚具清洗分配難的問題，在本產(chǎn)品第三層上設計廚具清洗系統(tǒng)。

清洗餐具裝置節(jié)功能設計利用噴射式洗碗機的洗滌原理：在洗碗機洗碗過程中，通過高溫高壓噴射水流對餐具表面的機械沖刷，洗滌劑對餐具表面油污、殘渣的皂化與分解，熱水對食物余渣的浸泡澎化，使餐具表面油污、殘渣及食物余渣迅速分解與脫落，餐具表面重現(xiàn)清潔和光亮。在高溫高壓水柱的沖刷和洗滌劑的強效去污雙重作用下，有效洗脫有害病菌，達到清潔與除菌的雙重效果。

3.4 升降系統(tǒng)設計

對于餐具升降運輸方式采用蝸輪絲桿升降機原理。電機帶動蝸桿轉(zhuǎn)動，利用蝸輪蝸桿的傳動，使蝸輪旋轉(zhuǎn)，蝸輪中心是內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，相當于升降絲桿的螺母，和升降絲桿相匹配，與絲桿配合，蝸輪旋轉(zhuǎn)帶動絲桿做軸向運動。螺旋絲桿升降機螺桿頭部型式分為法蘭式、螺紋式、扁頭式和圓柱式，螺桿可配防旋轉(zhuǎn)和防護罩，螺桿升降高度可根據(jù)客戶需要加工定制。蝸輪絲桿升降機具有自鎖功能，可配電機或者手動提升，使用方便安全可靠，詳見圖3蝸輪絲桿升降結(jié)構(gòu)。

3.5 電路裝置設計

智膳益佳選用STM32F103ZET6芯片，該芯片擁有144個引腳，方便功能擴展與開發(fā)。由于單片機的IO口無法驅(qū)動大電流的設備，所以使用繼電器控制，繼電器內(nèi)部結(jié)構(gòu)實際上也是一個開關，這個開關比較特殊，可以通過電流產(chǎn)生磁場，然后通過磁場對開關進行切斷和閉合。單片機通過三極管來控制繼電器，繼電器再來控制大電流設備的開關，詳見圖4。

3.6 程序設計

除了基本的結(jié)構(gòu)功能設計之外，還需要做好程序設計。首先程序設計應當要能夠確保所有的功能都能夠發(fā)揮預期的作用。在餐桌出現(xiàn)供電不足的情況下，接上了電源之后，所設計的程序要能夠?qū)崿F(xiàn)自動重啟。各個模塊所采集到的信號要傳輸?shù)街醒胩幚韱卧腥?，但是這些信號在傳輸過程中很有可能受到環(huán)境因素的干擾而導致數(shù)據(jù)傳輸不正確的情況，因此需要做好數(shù)據(jù)的校驗。如果單個功能模塊出現(xiàn)了功能故障，程序要能夠?qū)崿F(xiàn)自檢，當在一定時間內(nèi)無法完成功能重啟時，要觸發(fā)報警行為，引起使用者的注意。

4 發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

4.1 發(fā)展現(xiàn)狀

目前，智能餐桌發(fā)展進度緩慢，是由于傳統(tǒng)到智能的轉(zhuǎn)型是比較困難的，在研發(fā)和設計上需要把智能化中的傳感、人工智能等高科技設施與傳統(tǒng)家具的設計、工藝等結(jié)合起來，再者，因為利潤及行業(yè)風險的考量顧慮較多，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)對此領域目前也是相當謹慎。

4.2 發(fā)展趨勢

我國國民經(jīng)濟形勢總體穩(wěn)步向前邁進，產(chǎn)業(yè)鏈完善，制造業(yè)飛速發(fā)展將帶動智能餐飲服務業(yè)業(yè)迅速發(fā)展。城鄉(xiāng)居民可支配收入穩(wěn)步上升，對生活質(zhì)量的提高有較強的需求，收入、需求的提高將推動智能餐桌的消費。智能餐桌的發(fā)展將帶來家具產(chǎn)品功能上的延伸，餐桌不再是一成不變的靜態(tài)物體，而是具有更多可能性的人工智能產(chǎn)品。智能餐桌的出現(xiàn)將會為人們提供餐飲方面的高質(zhì)量服務，促進餐飲行業(yè)的消費，家居生活的便捷。

5 結(jié)語

本文主要針對智能智能餐桌的功能設計以及未來發(fā)展進行了分析。隨著技術的發(fā)展，智能產(chǎn)品充斥人們?nèi)粘Ｉ?，我們的科學技術正在潛移默化的影響或改變我們的生活，創(chuàng)造了一種更美好、舒適、便捷的生活方式。利用智能化技術，生活上可以給使用者帶來更多的便利，餐桌也會向著更智能便利的方向發(fā)展，餐桌技術發(fā)展問題也會迎刃而解。綜上所述，智能餐桌將會在智能家居中脫穎而出，給人們帶來更好的就餐體驗。

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