“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：伴隨生活質量日益提升，經濟的飛速發展、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。傳統餐桌已經難以滿足人們的基本就餐需求，同時，生活節奏的加快，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代化環境和滿足顧客新需求，同時給予顧客智能便捷、健康環保定制化的高品質餐飲體驗的新型智能餐桌進行設計研發。

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

根據餐飲不同行業對餐桌的各類需求，綜合智能家居和餐飲行業發展現狀，一款新型的智能餐桌——“智膳益佳”智能餐桌應運而生。本款產品在硬件上通過充分利用餐桌結構空間及環境結構空間、設計單片機及嵌入式系統、機械自動化等技術實現餐具的升降、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，餐桌搭載團隊創新設計開發的智慧餐飲系統，能根據用戶信息進行餐飲推薦、熱量攝入統計及運動方案推薦、根據餐品選擇

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保事業。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，根據需求可以修改用戶個人的各項數據。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，系統則會顯示制作方案以及食材準備方案，然后自動鏈接到網絡蔬果購買平臺，對應相對應的食材進行下單，系統自動提交訂單、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，系統會根據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 主要功能結構設計

3.1垃圾回收系統設計

我國餐飲垃圾產生量與日俱增，餐飲垃圾呈現逐年快速增長態勢。隨著城鎮化率提高，中國餐飲企業依然呈現上漲趨勢，餐廚垃圾產量也將保持增長，餐廚處理的發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，在密閉空間里發酵升溫，同時產生大量甲烷氣體，極易引起氣體噴發強力爆炸事故，造成人身傷亡且破壞性極大，近年來多次發生此類事故。

智能餐桌的桌體側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垃圾的處理，篩網結構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，避免造成亂排亂扔對環境造成危害。

3.2 冷藏系統設計

冰箱本身就是一大污染源，根據一項檢測顯示，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，在本產品第二層設計冷藏功能系統。

冷藏功能結構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器圍成，或者冷凍室內有一個蒸發器，另外冷藏室上部再設有一個蒸發器，由蒸發器直接吸取熱量而進行降溫。

3.3清洗系統設計

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，在本產品第三層上設計廚具清洗系統。

清洗餐具裝置節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。電機帶動蝸桿轉動，利用蝸輪蝸桿的傳動，使蝸輪旋轉，蝸輪中心是內螺紋結構，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，螺桿可配防旋轉和防護罩，螺桿升降高度可根據客戶需要加工定制。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蝸輪絲桿升降結構。

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。由于單片機的IO口無法驅動大電流的設備，所以使用繼電器控制，繼電器內部結構實際上也是一個開關，這個開關比較特殊，可以通過電流產生磁場，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

除了基本的結構功能設計之外，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揮預期的作用。在餐桌出現供電不足的情況下，接上了電源之后，所設計的程序要能夠實現自動重啟。各個模塊所采集到的信號要傳輸到中央處理單元中去，但是這些信號在傳輸過程中很有可能受到環境因素的干擾而導致數據傳輸不正確的情況，因此需要做好數據的校驗。如果單個功能模塊出現了功能故障，程序要能夠實現自檢，當在一定時間內無法完成功能重啟時，要觸發報警行為，引起使用者的注意。

4 發展現狀及趨勢

4.1 發展現狀

目前，智能餐桌發展進度緩慢，是由于傳統到智能的轉型是比較困難的，在研發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家具的設計、工藝等結合起來，再者，因為利潤及行業風險的考量顧慮較多，互聯網企業對此領域目前也是相當謹慎。

4.2 發展趨勢

我國國民經濟形勢總體穩步向前邁進，產業鏈完善，制造業飛速發展將帶動智能餐飲服務業業迅速發展。城鄉居民可支配收入穩步上升，對生活質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。智能餐桌的發展將帶來家具產品功能上的延伸，餐桌不再是一成不變的靜態物體，而是具有更多可能性的人工智能產品。智能餐桌的出現將會為人們提供餐飲方面的高質量服務，促進餐飲行業的消費，家居生活的便捷。

5 結語

本文主要針對智能智能餐桌的功能設計以及未來發展進行了分析。隨著技術的發展，智能產品充斥人們日常生活，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展，餐桌技術發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。

參考文獻

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