烹饪机器人智能识别称量调料系统设计

唐经纬 匡珺洁 李美珍

摘要：随着科技的发展，烹饪机器人已经问世，但其智能识别称量系统仍是其难点，本文旨在设计一种能智能识别调料种类，并能对相应调料进行称量的简单系统，其能有效解觉调料识别过程中调料属性复杂而导致的辨识难度大和因大量使用传感器而造成的制造成本过高等问题。

关键词：烹饪机器人；调料识别；称量

引言：

中餐闻名世界，在不少国家和地区都倍受青睐。然而放入调料的多少，全靠做饭者自己的把控了，没有统一的标准。而生活中不会做饭的大有人在，随着烹饪机器人的出现，得到很多人的追捧，然而机器人的调料智能识别称量系统的设计问题，亟需解决。

1、调料智能识别称量系统在烹饪机器人的进一步发展上有重要的作用。随着自动化的不断发展，以及人们对生活水平要求的不断提高，智能烹饪机器人被大规模使用。但目前的智能烹饪机器人在调料的识别和称量上面仍有很多的不足，比如为了识别某些特殊调料，而不得不使用很多的传感器，不仅成本高，而且在厨房的特殊环境里面，使用寿命不高。因此，笔者针对此问题，设计了一套简单的调料智能识别称量系统。

2、调料识别称量结构的实现

2.1识别功能

调料的性质多种多样，不能单纯地使用颜色、湿度等常规物理量来识别，因此需要将每种调料专门地赋予另一种便于识别的属性。

本设计将不同的调料分装在不同的调料盒中，不同调料盒在与机架的接触部位有不同的凹陷，机架上与调料盒接触部位有四个轻触开关。当调料盒放置在机架上时，机架上的轻触开关会有部分被按下，调料盒放下时，轻触开关的状态代表着不同的调料，四个轻触开关可出现16种不同的状态，即可以识别16种不同的调料，当有更多种类的调料时，还可以增加轻触开关的数目。

本产品使识别调料系统成模块化，可以根据需要进行调料盒的增减以及调料数量的改变，而且可根据自己喜好进行设置，使其更加人性化。同时终端将记录使用者的调料使用情况，进行学习，了解使用者的喜好，并可进行健康膳食的提醒。

2.2、称量功能

调料识别完成后，需要将不同的调料称量出来。因此采用丝杆螺母结构，通过驱动丝杆旋转的步进电机上的编码器记录丝杆旋转圈数，判断称量盘所处位置，每次来回运转过后的回程差可以被抵消，而且丝杆螺母机构在快速运转时，非常平稳，不会出现调料洒出的情况；并通过丝杆螺母上的压力传感器，传回数据至控制终端，调料质量达到一定值后，关闭调料盒中的开关。开启丝杆螺母上的电机，使凸轮旋转，让与丝杆螺母一条边线铰接的称量盘倾斜，将调料倒入锅中。

调料倒入锅内之后，对称量盘自动进行清洗，电机反转，称量盘复位，压力传感器数据保存至终端之后，进行示数清零，一次称量结束。本设计使调料的称量准确，对称量盘进行实时清洗，保证其口味的正宗，而且可以根据自己喜好随时更改，同时保存的数据可以进行机器学习，更好的了解使用者的口味爱好，并可以推荐健康美味的膳食搭配。

3、系统控制

使用者给烹饪机器人下达烹饪命令，终端通过分析菜谱将所用调料进行分析整合，下达给智能识别称量调料系统，智能识别出所需的调料和所用的重量，识别和称量配对进行，将所有调料准备好，等待下一步指令；当需要加调料时，终端只需发出指令，就可将调料及时加入，加完之后，智能识别称量调料系统复位。

4、整体结构实现原理

调料盒放置在机架上，机架上有给调料盒内部电机供电的接口，当机架上的轻触开关被按下后，识别出调料的种类，并通过调料盒内部的电机打开调料盒的出口，像称量盘中添加调料，当丝杆螺母上的压力传感器传回的数据达到相应值后，关闭调料盒出口，称量盘倾倒调料。当完成第一个调料盒中调料的添加后，丝杆旋转一定圈数，到达下一个调料盒正下方，重复上次动作，完成称量后，需将称量盘移回第一个调料盘正下方傾倒，依次完成五个调料盒中调料的称量。

结论：

调料的智能识别称量对于烹饪机器人的进一步发展极为重要，由于在调料上识别称量上技术的欠缺，很多烹饪机器人都只能通过人工添加调料，或者单纯地采用液态调料而限制了烹调菜品的种类。因此，笔者通过将调料的识别转移到调料盒的识别上，极大地减轻了调料识别的难度，简化了结构，降低了成本。

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