智能家用自動炒菜機設計

李子林 王玉勤 刁賽 曾植意 李瑞琪

摘 要：隨著時代快速發展和生活節奏加快，出現了炒菜難、沒時間做飯等一系列問題。本文圍繞智能家居建設，設計了一種智能家用自動炒菜機。炒菜機通過互聯網的連接，獲取大量可行的菜譜以及炒菜方案，通過裝置的智能調控，進行智能炒菜。所設計的炒菜機不需要人為過多的參與，解放了人類的雙手，節省了時間，減少了資源的浪費，提升了生活品質。

關鍵詞：智能;炒菜機;自動;家用

隨著人民物質生活水平的不斷提高，層出不窮的菜品充實著人們的生活，但由于社會不斷的發展，生活節奏的逐漸加快，大部分人不愿花費時間去做飯[1-3]。根據相關數據顯示，有44%的年輕人一周做飯時間不到2天，43%的消費者每周去餐廳消費5次，甚至有19%的人從不在家中做飯。針對上述現象，外賣等一系列符合當下年輕人生活方式的消費品應運而生，但外賣不僅價格貴，且亂象叢生的外賣當中各種商家的食品安全質量也很難得到保證。對于上述問題，本文設計的智能家用自動炒菜機，根據菜譜數據信息，放入相應食材，實現在炒菜機內部自動控制裝置的調控下，對各種所需菜品進行制作，方便簡潔，無需人工過多干涉，節約了時間和資源，達到提升生活品質的

目的。

1 智能家用自動炒菜機裝置結構簡介

智能家用自動炒菜機主要由工作調控裝置、食材調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。工作調控裝置由齒輪傳動機構、帶傳動機構、固體調料添加機構和控制結構所組成，傳動機構帶動攪拌裝置對食材進行制作，并添加相應固體調味料。食材調料添加裝置由絲桿傳動機構、食材推進機構、液體調料添加機構以及智能控制機構組成，通過絲桿的轉動帶動螺旋機構升降和推進機構移動，達到將食材自動運送到炒菜鍋中的目的。通過調節內部智能控制絲桿的轉動速度，控制食材的加入順序及速度，控制相關液體調料的添加時間與用量，保證裝置運行的合理性，提升菜品質量。

2 智能家用自動炒菜機裝置工作原理

智能家用自動炒菜機裝置利用自動化控制的方式，免去了人工的參與，節約了時間與資源，并且提高了菜品的可制作性，在操作者放入相關食材以及調料后，通過裝置上的液晶顯示屏調控相關參數，放下攪拌裝置。開始制作后，根據內部傳感器對加熱溫度等相關參數進行調控，裝置通過食品調料添加部分控制，對食材進行逐一添加。攪拌裝置速度通過智能化控制，使食材均勻受熱;同時對調料的添加時間進行智能控制以達到控制添加量的目的。

3 工作調控裝置結構設計

工作調控裝置，主要用于控制攪拌機構旋轉以及對固體調料的添加，由殼體支架、帶輪傳動機構、攪拌機構、固體調料添加機構等部分組成[4]，如圖2所示。

3.1 殼體支架結構設計

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閉，便于調料的添加和機器內部相關零件的維修和更換[5]。下部金屬支架主要作用是承載固體調料添加機構以及相關控制模塊，金屬支架底板開口運用鉸鏈機構，起到添加相關調料以及安全防塵的作用。

3.2 帶輪傳動機構結構設計

采用帶輪傳動機構可以實現做菜自動化、無人化和智能化[6]。帶輪傳動機構運用伺服電機進行帶動，根據控制模塊的內部相關設定，驅動伺服電機轉動，在錐齒輪的配合下，通過帶輪轉動帶動傳送帶進行運轉。設定相關參數控制轉動速度以及停留位置，從而使固體調料盒精準停留在出料口。利用內部計算調控停留時間，精準把控調料加入時間，實現對調料加入量的精確控制。帶輪傳動機構如圖3所示。

3.3 攪拌機構結構設計

裝置運行過程中，為了實現食材的均勻受熱，攪拌裝置可以設置不同的轉速，通過伺服電機驅動錐齒輪運轉，帶動攪拌裝置旋轉。在控制模塊的控制下，根據不同食材調節轉速，使食材均勻受熱，攪拌棒由一根直線桿和一根弧線桿組成，便于食材的制作，免去了人為手動翻炒的過程，攪拌裝置如圖4

所示。

4 食材調料添加裝置結構設計

食材調料添加裝置由殼體、絲桿傳動機構、推進機構、液體食材調料添加口、控制模塊組成，主要作用于對食材的放置和根據食材燒制順序自動加入相應食材、純凈水和相關液體調料，其如圖5所示。食材調料添加裝置從上到下，首先是食材添加盒，通過伺服電機帶動絲桿轉動，控制模塊智能控制不同食材盒。根據內部參數設定，實現不同時間、不同速率下降，精準到達出料位置。通過伺服電機帶動絲桿轉動，在控制模塊作用下，使推進板準確從固體食材添加口推出相應食材。液體調料和純凈水盒在后蓋板打開后，由外部人為加入相關調料與純凈水。固體食材添加口采用鉸鏈連接，便于活動，提升了裝置的穩定性，降低了加入食材的難度，并起到一定的防塵作用。

3-食材調料添加部分 24-推進機構 25-推送板 26-食材盒 27-絲桿 28-液體調料和純凈水盒29-控制模塊

5 外部加熱控制裝置結構設計

炒菜機外部加熱控制裝置由殼體、炒菜鍋、加熱底座構成，如圖6所示。利用內部智能控制模塊設定相關溫度，通過壓力傳感器反饋于控制系統，增加了使用的安全性，提升了制作菜品的效率與口感。同時，也可通過人為操作外部控制屏對相關參數進行設定，加大了自制菜品的可研發性。炒菜鍋由不銹鋼制成，平底結構有利于均勻受熱和攪拌。

6 結論

（一）本文設計的智能家用自動炒菜機，通過內部智能自動化控制，對各種所需菜品進行快速制作，簡單方便，無需人工調控，節省了時間，提高了食材的口感。

（二）結合現今較為成熟的電子控制技術，通過裝置的智能調控以及外部控制，便于研發相關菜品，提升菜品的可制作數量與可制作性，提升了生活品質。

參考文獻：

[1]時強勝，劉世豪，陳世平.基于CAD和PLC協同的智能炒菜機設計[J].食品工業，2018，260（5）：252-256.

[2]吳春誠，王梁梁.一種新型環保自動炒菜機的設計[J].集成電路應用，2019，36（4）：87-88.

[3]廖義德，祝俊，鄒軍軍，等.智能炒菜機顛鍋機構研究[J].常熟理工學院學報，2014（2）：91-94.

[4]韋巍.智能控制技術[M].北京：機械工業出版社，2004.

[5]湯蘊璆，史乃.電機學[M].北京：機械工業出版社，2001.

[6]濮良貴，陳國定，吳立言.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2013.

通訊作者

基金項目：省級大學生創新創業項目“智能家用自動炒菜機”（項目編號：S201910380061）;安徽省基層教研室示范項目“機械設計制造及其自動化教研室”（項目編號：2018jyssf032）;安徽省“六卓越、一拔尖”卓越人才培養創新項目“機械設計制造及其自動化卓越工程師教育培養計劃”（項目編號：2018zygc031）;巢湖學院校級虛擬仿真實驗教學中心項目“數控加工虛擬仿真實驗教學中心”（項目編號：ch18xnfz02）;巢湖學院校級特色專業項目“機械設計制造及其自動化”（項目編號：ch17tszy01）。