烹飪機器人創新實驗平臺開發

杜險峰+張培茵+蘆健萍

[摘要]為了加強對菜肴創新要素的理解，增強對菜肴創新實驗數據的精確性收集，開發了烹飪機器人創新實驗平臺，介紹了平臺的總體結構和應用流程，為實現對烹調要素的設計及技術調整，在平臺上進行基礎性和菜肴創新性實驗。實驗平臺不僅可以應用于上述實驗，還可用于提升學生的創新思維能力，形成的數據也可以成為菜肴創新開發的標準化基礎。

[關鍵詞]炒菜機器人；基礎實驗；菜肴創新

[中圖分類號]G64

[文獻標識碼]A

[文章編號]2095-3283（2018）01-0136-03

Abstract： In order to strengthen the understanding of the elements of food innovation and enhance the accuracy of experimental data collection of dishes， the experimental platform of innovative cooking robot was developed. The overall structure and application flow of the cooking platform were introduced. In order to realize the design and technical adjustment of cooking elements， The platform for basic and innovative dishes experiment. The experimental platform can not only be applied to the above experiments， but also be used to enhance students innovative thinking ability. The formed data can also become the standardization foundation for the innovation and development of dishes.

Keywords： Cooking Robot； Basic Experiment； Dishes Innovation

[作者簡介]杜險峰（1974-），男，黑龍江哈爾濱人，副教授，碩士，研究方向：烹飪技術工業化科研與教學；張培茵（1962-），女，漢族，黑龍江哈爾濱人，教授，碩士，研究方向：烹飪技術工業化科研與教學；蘆健萍（1990-），女，漢族，黑龍江五常人，助教，碩士，研究方向：烹飪技術工業化科研與教學。

[基金項目]黑龍江省教育廳高等教育教學改革研究項目（項目編號：SJGY20170060）。

半自動煸炒機是實現中式菜肴自動煸炒烹調的機器（俗稱炒菜機器人），基本原理是將烹飪工藝的灶上標準化動作轉化為機器可解讀語言，利用機械裝置和自動控制、計算機等技術，模擬實現廚師操作過程，實現中餐獨有的炒、熘、爆、烹、燒、火靠等技法，達到專業廚師水平，精準地把握油溫和火候。本科生的創新課——烹飪機器人菜肴創新實驗系統，能夠為學生提供平臺，幫助學生掌握溫度、火候、時間、調味時機等烹調相關要素，支持學生完成相關方面的科研創新項目。平臺基于深圳繁興科技公司的半自動煸炒機和切肉機、切菜機、真空滾揉機、鹽水注射機等設備實現，在完成炒菜機器人自動炒菜示范的同時，幫助學生熟悉烹飪機器人菜品設計及編程開發。

一、實驗平臺的總體結構

烹飪機器人菜肴創新系統實驗平臺的核心是半自動煸炒機（BSF1-15G型炒菜機器人），該設備通過智能化觸摸屏對菜肴烹調程序進行編輯，對人工制作流程及工藝要點進行機器模擬實驗，在炒菜機器人上完成相關任務。

（一）實驗平臺具體操作流程

1編輯菜肴基本信息。基本信息是指描述出品菜肴的相關信息，包括機型、菜肴名稱、菜肴工藝、菜肴風味、菜肴等級等。

2編輯菜肴原料信息。菜肴原料信息指菜肴原料組成及切配要求等信息，包括原料名稱、原料切配料型、原料在菜肴中的使用情況、原料重量和投料編號等。

3編輯菜肴烹飪參數信息。編輯菜肴烹飪參數包括對烹飪階段的調整和烹飪階段內各參數的微調，此步驟與上述兩個步驟可安排在同一時間段完成。

4聯機調試及參數優化。編輯好烹飪信息后進行聯機調試，并根據聯機菜肴出品效果進行烹飪參數的微調，使菜肴出品效果達到理想狀態。

5調試好的菜肴上傳菜肴管理服務器歸檔。聯機調試完成后的菜肴需要上傳到菜肴管理服務器進行編碼和歸檔，只有進行了編碼的菜肴才能燒寫到機器中。

6登錄服務器并下載已經歸檔菜肴的編碼。菜肴開發平臺登錄服務器后，如果菜肴已經編碼完成，會自動將編碼下載到菜肴開發平臺中，將已經編碼歸檔后的菜肴燒寫到機器中。

（二）實驗平臺總體結構

實驗平臺總體結構如圖1所示：

二、實驗平臺應用流程

實驗平臺用于菜肴開發，菜肴開發界面主要包括“菜肴信息編輯”界面、“菜肴原料編輯”界面和“烹飪參數編輯”界面，此三部分組成了完整的菜肴開發流程，是創新實驗平臺的主要內容。

（一）菜肴信息編輯界面

菜肴信息界面包括菜肴工藝信息和菜肴原料信息兩個區域。菜肴工藝信息主要編輯開發菜肴的名稱、工藝特征（炒、爆、熘等工藝）、風味特點（川、揚、粵、魯等12種常見風味）、應用范圍（酒店、酒樓、快餐、食堂四個應用等級）、原料重量（菜肴原料列表中所有原料的總重量）、原料出品重量（菜肴烹飪完成后成品出品的重量）、菜肴描述（菜肴的描述性信息）。菜肴原料信息主要編輯開發菜肴的原料名稱、切配料型、重量、裝盒編號等信息，具體界面如圖2。

（二）菜肴原料編輯界面

菜肴原料編輯界面包括菜肴原料添加和菜肴原料修改兩個區域。在圖2界面中選擇“添加原料”按鍵，進入原料切配信息界面，在原料切配信息界面中選擇要添加的原料、菜肴類型和裝盒（包裝）編號。原料的類型可在原機自帶的數據庫中選擇原料名稱、切配類型及切配原料重量，選擇后添加至原料切配信息對話框中。此外，原料切配信息界面，可以進行原料選擇后的修改。

（三）烹飪參數編輯界面

在原料信息編輯界面點擊“菜肴程序”按鍵，就可以進入到該菜肴的烹飪參數界面，界面主要包含菜肴基本信息顯示區、烹飪參數顯示列表、烹飪參數階段編輯三個部分組成，具體界面如圖3。

菜肴信息用于顯示菜肴的基本信息，不用重復編輯。在烹飪參數顯示區主要顯示烹飪的階段、參數順序、參數的數值、烹飪階段對應的投料盒編號以及料盒中所裝原料信息。調整烹飪參數和階段編輯區域的按鈕，可以控制菜肴烹飪的火候和出品效果。系統將烹飪過程按順序分為以下幾個階段：

1“燒空鍋”階段。該階段的作用主要用于燒干鍋中的水，避免油爆和粘鍋。

2“預處理”烹飪階段。該階段主要用于在正式烹飪前的對原料預熱處理，預處理工藝有煸炒、滑油、焯水等，預處理完的原料都會出鍋，等待正式烹飪的時候使用。

3“加油”烹飪階段。該階段主要是向鍋具中加油并將油加熱到一定溫度。

4“加小料”烹飪階段。該階段主要針對加入小料后的烹飪過程。

5“加主料”烹飪階段。該階段主要針對加入主料后的烹飪過程。

6“加輔料”。該階段主要針對輔料的烹飪，由于一般情況下輔料多達幾種，烹飪過程中分時投入鍋中，因此，輔料有必要分開包裝。

7“加調味料”烹飪階段。該階段主要針對加入調味料后的烹飪過程。

8“加淀粉”烹飪階段。該階段主要針對菜肴烹飪后期加入淀粉的烹飪過程。

9“淋油”烹飪階段。該階段主要針對菜肴出鍋前的淋油烹飪過程。

以上九個烹飪階段可以根據菜肴出品要求進行火力檔位、加熱時間、鍋具傾斜位置及旋轉速度、轉向，攪拌方向、速度與停頓時間等進行調節。

三、實驗項目

（一）煸炒機基礎實驗應用

根據煸炒機應用范圍，在基礎型實驗的內容設計上以熟處理工藝、調料預制工藝為主要應用并加以研究，預熟處理工藝包括水加熱處理、油加熱處理；調料預制包括粉料、油料、汁料、醬料調味品等，具體調料預制工藝監控點及內容分解情況見表1。

通過烹飪機器人創新實驗平臺對上述內容進行實驗設計，可以實現以下目標：第一，根據原料特征，調節機器加熱溫度、加熱時間，料液比例進行焯水、油炸等預熱處理實驗，獲得不同原料的預處理數據；第二，根據調料配方的變化，調節機器加熱溫度、加熱時間對各組分別進行油炒、水熬等組合實驗，獲得不同調味料的配方預制數據。

（二）煸炒機菜肴創新實驗

根據煸炒機應用范圍進行菜肴創新實驗，使學生掌握菜肴參數確定方法，掌握煸炒機的軟件框架、菜肴開發方法、聯機調試方法。在煸炒機菜肴創新實驗中，以炒、爆、熘、烹、燒、火靠等烹調方法為主要設計內容，調整相關菜肴參數，進行菜肴創新實驗。通過烹調方法與煸炒機性能的考察，確定原料切配成型、是否需要初步熱處理、是否能應用煸炒機進行初步熱處理，以及加熱火候和能否達到烹調方法特點為監控點，考察確定可以應用煸炒機開發創新的菜肴品類，為具體菜肴開發與創新奠定基礎。

四、結語

烹飪機器人創新實驗平臺基于半自動煸炒機菜肴開發系統，設計了基礎性實驗應用項目和菜肴創新實驗項目。在基礎實驗項目中，通過對原料性質、加熱時間、加熱溫度及料液比的調整，對不同質地原料的加工方法進行研究；通過對調味料的配方組成及各組分預制過程中的加熱時間、加熱溫度的調整，對粉料、油料、汁料、醬料等復合調味品的加工方法進行研究。在菜肴創新開發實驗中，通過在煸炒機操作系統能否進行初步熱處理等加工工藝進行研究，對炒、熘、爆、烹、燒、火靠等方法的成品效果、加熱火候進行研究，為烹飪機器人創新實驗平臺的順利運行提供保障。將初步熱處理、調味料預制和炒、熘、爆、烹、燒、火靠方法開發菜肴等系列問題引入實驗教學中，創造問題導向的實驗情境，提升學生嵌入式系統開發能力和菜肴創新調試能力。在該平臺的基礎上，不但可以提升學生的創新思維能力，形成的數據還可以成為菜肴創新開發的標準化基礎。

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（責任編輯：郭麗春劉茜）