烹飪機器人智能識別稱量調料系統設計

唐經緯 匡珺潔 李美珍

摘要：隨著科技的發展，烹飪機器人已經問世，但其智能識別稱量系統仍是其難點，本文旨在設計一種能智能識別調料種類，并能對相應調料進行稱量的簡單系統，其能有效解覺調料識別過程中調料屬性復雜而導致的辨識難度大和因大量使用傳感器而造成的制造成本過高等問題。

關鍵詞：烹飪機器人；調料識別；稱量

引言：

中餐聞名世界，在不少國家和地區都倍受青睞。然而放入調料的多少，全靠做飯者自己的把控了，沒有統一的標準。而生活中不會做飯的大有人在，隨著烹飪機器人的出現，得到很多人的追捧，然而機器人的調料智能識別稱量系統的設計問題，亟需解決。

1、調料智能識別稱量系統在烹飪機器人的進一步發展上有重要的作用。隨著自動化的不斷發展，以及人們對生活水平要求的不斷提高，智能烹飪機器人被大規模使用。但目前的智能烹飪機器人在調料的識別和稱量上面仍有很多的不足，比如為了識別某些特殊調料，而不得不使用很多的傳感器，不僅成本高，而且在廚房的特殊環境里面，使用壽命不高。因此，筆者針對此問題，設計了一套簡單的調料智能識別稱量系統。

2、調料識別稱量結構的實現

2.1識別功能

調料的性質多種多樣，不能單純地使用顏色、濕度等常規物理量來識別，因此需要將每種調料專門地賦予另一種便于識別的屬性。

本設計將不同的調料分裝在不同的調料盒中，不同調料盒在與機架的接觸部位有不同的凹陷，機架上與調料盒接觸部位有四個輕觸開關。當調料盒放置在機架上時，機架上的輕觸開關會有部分被按下，調料盒放下時，輕觸開關的狀態代表著不同的調料，四個輕觸開關可出現16種不同的狀態，即可以識別16種不同的調料，當有更多種類的調料時，還可以增加輕觸開關的數目。

本產品使識別調料系統成模塊化，可以根據需要進行調料盒的增減以及調料數量的改變，而且可根據自己喜好進行設置，使其更加人性化。同時終端將記錄使用者的調料使用情況，進行學習，了解使用者的喜好，并可進行健康膳食的提醒。

2.2、稱量功能

調料識別完成后，需要將不同的調料稱量出來。因此采用絲桿螺母結構，通過驅動絲桿旋轉的步進電機上的編碼器記錄絲桿旋轉圈數，判斷稱量盤所處位置，每次來回運轉過后的回程差可以被抵消，而且絲桿螺母機構在快速運轉時，非常平穩，不會出現調料灑出的情況；并通過絲桿螺母上的壓力傳感器，傳回數據至控制終端，調料質量達到一定值后，關閉調料盒中的開關。開啟絲桿螺母上的電機，使凸輪旋轉，讓與絲桿螺母一條邊線鉸接的稱量盤傾斜，將調料倒入鍋中。

調料倒入鍋內之后，對稱量盤自動進行清洗，電機反轉，稱量盤復位，壓力傳感器數據保存至終端之后，進行示數清零，一次稱量結束。本設計使調料的稱量準確，對稱量盤進行實時清洗，保證其口味的正宗，而且可以根據自己喜好隨時更改，同時保存的數據可以進行機器學習，更好的了解使用者的口味愛好，并可以推薦健康美味的膳食搭配。

3、系統控制

使用者給烹飪機器人下達烹飪命令，終端通過分析菜譜將所用調料進行分析整合，下達給智能識別稱量調料系統，智能識別出所需的調料和所用的重量，識別和稱量配對進行，將所有調料準備好，等待下一步指令；當需要加調料時，終端只需發出指令，就可將調料及時加入，加完之后，智能識別稱量調料系統復位。

4、整體結構實現原理

調料盒放置在機架上，機架上有給調料盒內部電機供電的接口，當機架上的輕觸開關被按下后，識別出調料的種類，并通過調料盒內部的電機打開調料盒的出口，像稱量盤中添加調料，當絲桿螺母上的壓力傳感器傳回的數據達到相應值后，關閉調料盒出口，稱量盤傾倒調料。當完成第一個調料盒中調料的添加后，絲桿旋轉一定圈數，到達下一個調料盒正下方，重復上次動作，完成稱量后，需將稱量盤移回第一個調料盤正下方傾倒，依次完成五個調料盒中調料的稱量。

結論：

調料的智能識別稱量對于烹飪機器人的進一步發展極為重要，由于在調料上識別稱量上技術的欠缺，很多烹飪機器人都只能通過人工添加調料，或者單純地采用液態調料而限制了烹調菜品的種類。因此，筆者通過將調料的識別轉移到調料盒的識別上，極大地減輕了調料識別的難度，簡化了結構，降低了成本。

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