技术领域
[0001] 本发明涉及烹饪装置技术领域，具体涉及一种自动烹饪装置及方法。
相关背景技术
[0002] 随着科技进步，厨房烹饪的智能化和自动化已成为一种趋势，尤其是对于商业化运营的厨房，针对面条、水饺、面点等无需复杂烹饪过程的餐品，自动化的烹饪能够节省大量的人工，在保证出餐品质的前提下大大提高出餐效率。
[0003] 商业化运营的厨房存在采用多个灶台同时加工烹饪以进一步提高出餐效率的需求。虽然现有技术中已有能够实现获取食材、烹饪、出餐一体化的自动化烹饪装置，然而受限于小型化设计要求，为避免由于机械手无法及时出餐而造成餐品过度加工，目前装置中的灶台数量通常较少。
具体实施方式
[0048] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0049] 实施例一
[0050] 如图1‑图9所示，一种自动烹饪装置，包括相邻设置的食材存储机构1和一体化灶台机构2。其中，食材存储机构1通过冰柜改装而成，用以储存冷冻食材，也可根据实际需要采用冷藏冰箱或者常温储藏柜结构；一体化灶台机构2为烹饪、出餐一体化设计，能够最大程度减少对于空间的占用。食材存储机构1靠近一体化灶台机构2的一侧开设有食材转运门11，用于传递食材，食材存储机构1内设置有传送机构12，用于将待加工食材传送至食材转运门11处。一体化灶台机构2沿长度方向依次包括食材传递部21、加热灶台部22和出餐部
23，其中，食材传递部21侧面开设有与食材转运门11对应的传递口211，用于传递待加工食材；加热灶台部22设置有多个加热灶台221，每个加热灶台221处均设置有提升机构222，用于当烹饪完成后，使烹饪完成的食材远离加热灶台221。一体化灶台机构2的上部还设置有机械臂24，用于将待加工食材转移至加热灶台处的锅具内，并将烹饪完成的食材转移至出餐部23进行出餐。机械臂24为六轴机械臂，同时通过滑轨设置在一体化灶台机构2上部，以实现在一体化灶台机构所在区域内的自主动作。
[0051] 传统自动化烹饪装置采用机械手完成获取食材、烹饪、出餐等动作，若存在多个机械手同时工作，为避免发生干涉，机械手间需存在一定距离，然而这与自动烹饪装置的小型化设计要求相悖，故现有技术中的机械手的数量通常设计为一个，然而此时受限于机械手工作效率，加热灶台数量难以设计过多，从而影响了装置的出餐能力。
[0052] 为了提高装置出餐能力，提高烹饪和出餐效率，本实施例中采用了12个加热灶台的设计，通过定制化的食材存储机构和一体化灶台机构的结构设计，配合机械臂实现了高效出餐。
[0053] 加热灶台上可根据实际需求设置不同数量的蒸锅和/或煮锅。其中，煮锅及煮锅提升机构如图7所示，煮锅2231匹配有对应的煮锅提升机构2221，煮锅提升机构2221包括第一伸缩杆22211、支撑架22212和第一固定块22213，第一伸缩杆22211的固定端通过第一固定块22213与加热灶台部22固定连接，第一伸缩杆22211的活动端连接有与煮锅2231匹配的支撑架22212。煮锅2231上还设置有L型把手22311，以便于机械臂24的抓取。支撑架22212为圆环形支撑架，内径与煮锅的外径匹配，以便于煮锅套设在支撑架上。此外，在一些实施方式中，还可以在煮锅内设计碗篮，此时，食材放置在碗篮内，支撑架优选设计为支撑碗篮而非煮锅，L型把手同样与碗篮相连，当达到烹饪时间后，煮锅保持固定，第一伸缩杆带动碗篮上升，从而使碗篮内的食材与煮锅内的水或汤汁分离，实现沥水，避免食材长时间浸泡在水或汤汁中，更适合水饺、馄饨等食材的加工。
[0054] 蒸锅及蒸锅提升机构如图8‑图9所示，蒸锅2232匹配有对应的蒸锅提升机构2222，蒸锅提升机构包括第二伸缩杆22221、蒸笼支架22222和第二固定块22223，第二伸缩杆22221的固定端通过第二固定块22223与加热灶台部22固定连接，第二伸缩杆22221的活动端连接有与蒸锅尺寸匹配的蒸笼支架22222。蒸笼支架22222为多层框架结构，每层均可容纳一个蒸笼22321，蒸笼22321上同样设置有L型把手，以便于机械臂的抓取。烹饪时，将盛放有待蒸制食材(如速冻蒸饺、速冻面点等)的蒸笼放置到蒸笼框架上，然后第二伸缩杆带动蒸笼支架下降进入蒸锅内进行蒸制，当达到烹饪时间后，第二伸缩杆带动蒸笼支架上升，从而带动蒸笼离开蒸锅，避免食材长时间蒸制。第一伸缩杆和第二伸缩杆优选采用相同的结构，为表达清楚，图8‑图9中包括第二伸缩杆上升(伸出)和下降(回缩)两种状态的示意。
[0055] 如图10所示，出餐部23包括餐具供给机构、旋转出餐机构233和出餐支架234，餐具供给机构包括供碗机构231和供盘机构232。为缩小出餐部的整体体积，采用旋转出餐机构233替代机械手实现出餐动作，旋转出餐机构可沿竖直轴线旋转和升降，通过旋转实现接收餐具、接收食材动作，通过升降和旋转配合实现出餐动作。供碗机构231和供盘机构232结构相同，区别在于提供的餐具类型不同，碗用于盛装面条、馄饨等食材，盘用于盛装面点、蒸饺等食材。供碗机构底部具有开口，且内部具有落碗装置，同样的，供盘机构底部具有开口，且内部具有落盘装置。落碗装置和落盘装置能够控制一次下落一个碗或盘。供碗机构和供盘机构的设置位置需保证落下的碗或盘的中心位于旋转出餐机构233的旋转托盘的中心的运动轨迹上。旋转出餐机构在餐具供给机构处接收餐具后，带动餐具旋转至取餐工位，接收机械臂转移的食材，并将盛放食材的餐具放置到出餐支架上进行出餐。取餐工位的上方设置有引导架235，引导架235呈漏斗状，以避免倾倒食材时洒落到餐具外。当机械臂完成食材倾倒后，系统判断出餐支架234的空闲情况，出餐支架234为多层，每层均可放置一个碗或盘，当选定一个空闲层后，旋转出餐机构旋转至出餐支架附近并上升至略高于空闲层处，随后旋转进入到出餐支架内部并下降，使碗或盘放置在支架上，随后旋转移出出餐支架，完成出餐动作。
[0056] 如图2、图3、图4、图6所示，食材存储机构1的食材转运门11处设置有侧门启闭机构13，能够实现食材转运门11的启闭控制，从而减少食材存储机构1的冷气流失量。食材传递部21的传递口211处设置有食材转运机构212，用于当侧门启闭机构13开启后，伸入食材转运门11内接收待加工食材，并转运至食材转运门11外的设定位置，供机械臂24抓取。
[0057] 传送机构12设置在食材存储机构1内部，由2个纵向导轨121和1个横向导轨122构成H型结构，具有水平和垂直两个方向的平移自由度，夹爪123设置在横向导轨122上，用于夹持食材存储机构1内的托盘，并将托盘转运至食材转运门11处。
[0058] 食材存储机构1内划分有多个区域，通过横向和纵向隔板分开，每个隔板形成一个区域，不同的食材需固定放置在对应区域的托盘内，每个区域具有唯一编号，以保证夹爪能够准确拿取所需食材。
[0059] 食材转运机构212包括转运驱动电机2121、转轴2122、连杆2123和转运托盘2124，转轴2122与转运驱动电机2121的输出端相连，连杆2123的一端连接在转轴2122上，另一端连接在转运托盘2124上，用于带动转运托盘2124旋转伸入食材转运门内或伸出食材转运门外。
[0060] 当需要获取食材时，传送机构12根据所需食材前往对应编号的区域处拿取盛放食材的托盘，然后移动至食材转运门11处；同时，侧门启闭机构13打开食材转运门11，转运驱动电机2121动作，带动转运托盘2124旋转进入食材转运门内接收食材；传送机构12将托盘放置到转运托盘2124上，随后移动至初始位置等待下一次动作指令；转运驱动电机2121带动转运托盘2124旋转移出食材转运门11外，等待机械臂抓取；侧门启闭机构13关闭食材转运门。
[0061] 传送机构12和食材转运机构212获取食材的过程，与机械臂24的动作过程独立；出餐部23的出餐过程，同样与机械臂24的动作过程独立。各结构间相互配合，最大程度提高了烹饪和出餐效率。
[0062] 一体化灶台机构2上还设置有托盘回收部213，托盘回收部213设置在食材传递部21处，机械臂24在转运托盘2124上抓取托盘并将食材转移至对应锅具内后，将空托盘放置在托盘回收部213进行托盘回收。
[0063] 一体化灶台机构2上还设置有触摸屏25，以实现统一管理和交互，触摸屏25上还集成有打印出票机构。触摸屏的主界面如图11所示，包括备货区域和加工区域两部分，备货区域显示备货状态的订单状态，包括机器备货和人工备货，当系统判断食材存储机构内储存有订单所需食材时，自动执行机器备货，否则提示缺货或转人工备货。加工区域显示加工中的订单状态，包括机器加工和人工加工两部分列表内容，当满足机器加工条件时，订单优先进入机器加工列表，由装置执行自动加工、出餐过程，当不满足机器加工条件或装置饱和时，可进入人工加工列表，进行人工加工，加工后可手动点击打印出餐按钮打印小票并人工出餐。
[0064] 实施例二
[0065] 基于实施例一提供的一种自动烹饪装置，本实施例进一步提供了一种自动烹饪方法，包括：
[0066] S1、接收订单，根据接收到的订单生成加工任务；
[0067] S2、根据加工任务生成备货指令，根据备货指令在食材存储机构内获取所需食材并传送至食材转运门处；
[0068] S3、根据加工任务生成加工指令，将食材转运门处的食材转移至对应锅具内烹饪，烹饪完成后生成出餐指令，同时提升机构上升；
[0069] S4、根据出餐指令获取餐具，将烹饪完成的食材转移至餐具内，并将餐具放置到出餐位置，完成出餐。
[0070] 装置启动后首先进行各模块的自检，同时传送机构和机械臂位置归零，判断各模块是否存在异常，如无异常则进入正常运行状态，等待接收订单。工作人员根据食材存储机构内的区域划分，将准备好的食材通过托盘放入对应区域。
[0071] 当收到POS机/点餐系统推送的订单时，执行步骤S1，读取订单信息，判断食材存储机构内是否存储有所需食材，如是，则根据接收到的订单生成加工任务，并加入加工任务队列；如否，则将订单设置为人工备货和/或人工加工。其中，生成的加工任务可以根据实际需要拆分为多条加工任务。
[0072] 步骤S2中，装置根据加工任务队列中的加工任务依次执行加工动作，包括：
[0073] 获取各加热灶台的工作状态，根据各加热灶台的工作状态选择下一个加工任务，根据加工任务生成备货指令；
[0074] 获取传送机构的工作状态，若传送机构处于空闲状态，控制传送机构抓取所需食材的托盘并将托盘传送至食材转运门处；
[0075] 食材转运机构伸入食材转运门内接收托盘，并将托盘转运至食材转运门外的设定位置。
[0076] 由于加热灶台的数量为多个(实施例一中为12个)，且能够实现的加工类型不同(实施例一中为9个煮锅和3个蒸锅)，故首先应根据各加热灶台的工作状态，选择下一个加工任务，不必然按照订单顺序进行加工。选择加工任务后，生成与该加工任务对应的备货指令，此时应判断传送机构是否工作中，如工作中则需反馈给控制单元，结束本次任务，直至完成当前任务后再执行本次任务；如未处于工作状态，则传送机构和食材转运机构工作，根据备货指令在食材存储机构中获取所需食材并通过转运托盘传递至设定位置，等待机械臂的抓取。当转运托盘旋转出食材转运门后，侧门启闭机构可动作，关闭食材转运门，以减少冷气散失。
[0077] 完成备货后，执行步骤S3。根据步骤S2选择的加工任务生成加工指令；判断与加工指令匹配的锅具(蒸锅或煮锅)的工作状态，若锅具均处于烹饪状态则需等待烹饪完成。当锅具空闲后，将加工指令(包含有烹饪时间)下发至对应锅具；提升机构上升，机械臂抓取食材转运机构上的托盘并移动至锅具处，将食材转移至锅具内。倾倒食物时，执行第一次夹爪旋转90度动作，紧接着执行第二次夹爪旋转130度动作，防止食物和托盘有粘连，完成倾倒任务。倾倒完成后机械臂将托盘送至托盘回收部，同时提升机构下降，执行加工指令。烹饪时间到达后烹饪完成，生成出餐指令，同时提升机构上升，避免过度烹饪。
[0078] 步骤S4中，当接收到出餐指令后，出餐部动作，根据出餐指令选择对应的餐具(碗或盘)，旋转出餐机构旋转至对应的餐具供给机构下方接收餐具，并旋转带动餐具移至取餐工位，等待接收烹饪完成的食材。机械臂根据出餐指令，抓取蒸笼或碗篮或煮锅，移动至取餐工位处的引导架上方，并通过引导架将食材倾倒至餐具内。随后机械臂带动蒸笼或碗篮或煮锅返回加热灶台处，同时旋转出餐机构将餐具放置到出餐支架的出餐位置，完成出餐。触摸屏上的打印出票机构在接收到出餐指令后，同步打印小票。
[0079] 机械臂在无动作任务时，自动移动至待命位置，待命位置预先设置，满足到达各动作位置距离之和最短，以保证下一次动作效率。
[0080] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
