淺談智能自動餐飲機的設計

曾翔 張培栩 陳書超

摘 要：近些年來自動售貨機已經非常普遍，各大商場門口和一些公園等公共場所隨處可見，自動售貨機已經得到了人們的認可，使用人數越來越多。但是目前市場上的自動售貨機，只能售賣飲料、零食和方便面半成品，應用于需要冷藏保鮮和自動烹飪的目前在國內并不多見。本文主要針對快餐泡面來設計自動餐飲機，以實現泡面自動烹飪。它可替代人的重復勞動，實現餐飲的機械化和自動化，更方便、快捷地滿足人們就餐所需。自動餐飲機能廣泛的應用于車站、碼頭、學校、高速服務區等公共場所，并能擴展到訂制奶茶、咖啡等領域，具有一定的現實意義和應用前景。

關鍵詞：自動餐飲機；泡面；機械結構；控制系統

引言：

日常生活中，當我們身處車站、碼頭、商業大樓、學校、高速服務區等公共場所來不及或不方便就餐時，甚至有些行動不便的殘疾人、老人就餐不能自理時，人們迫切想有一個能夠輕松自理并能私人訂制不同口味的自動餐飲機。目前市場上的自動售貨機，只能售賣飲料、零食和方便面，尤其是方便面必須拆開包裝、找到開水水源沖泡，而且現有的成品碗裝方便面加開水后蓋子密封困難，這些缺陷都造成顧客極大不方便。由此筆者就想設計出一種能適應不同人群、環境并能根據客戶所需訂制不同口味并沖泡好，立等可取的方便面自動餐飲機，以方便人們就餐所需。

1自動餐飲機整體結構設計

本自動餐飲機以方便面自動沖泡為主要研究對象，整個柜體分上、下兩大部分，各設有兩道門， 上部側門為常閉工作時可開啟補充食物和維修， 外部門框架上放置顯示屏、投幣機、取料門等； 下部側門為常閉工作時可開啟回收餐具和維修， 外部門框架上放置顯示屏、回收門等；柜體內部還設有一道保溫門。整個柜體內部也分上、下兩大部分，上半部分由皮帶傳送機構、機械手、碗面儲存機構、調料儲存機構、保溫冷藏室、自動加熱水機構、自動加蓋機構等組成， 下半部分由餐具回收裝置組成，上下兩部 分由隔板隔開。 整個箱體都是用保溫性能較好的材料制作 ， 與保溫門、 隔板一起組成一個封閉的空間， 使儲藏系統能起到良好的保鮮作用。 方便面和調料提前放入保鮮盒。在接受到貨幣已輸入的前提下，靠觸摸控制按鈕輸入信號使控制柜啟動相關位置的機械裝置完成規定動作，皮帶輸送機構將面碗輸出，并行至調味品、熱水處， 控制啟動定量加調料、加熱水動作后，自動加好碗蓋， 消費者通過取料門取走自己泡面。

2自動餐飲機各部件結構特點

2.1皮帶傳送機構：包括舵機、主動輪、從動輪和輸送帶，傳送機構在接收傳送信號后啟動，先將面碗運輸到調料儲存機構下加調料，再將碗面傳送到熱水機構下加熱水，最后通過加蓋機構將面碗加上蓋子，將面碗傳送至出料口，即可取出泡好的泡面。

2.2上下料機構：利用螺旋傳動原理，設計了機械手和碗面儲存機構。機械手包括夾持手、螺桿和舵機。機械手初始夾持位于碗面儲存機構中最下端的碗面，在接受到在接受客戶點餐信號后，機械手啟動將夾持的面碗沿螺桿下降將其平穩放置于皮帶上，然后松開夾持手同時沿螺桿上升回到初始位、再次夾持下一套面碗。

2.3調料儲存機構包括多個調味瓶，各個調味瓶的出料口均設有定量控制閥，按信號定量加注所需調料。

2.4保溫冷藏室：碗面儲存機構、調料儲存機構全部置于冷藏室，冷藏室內設有制冷器，可以保證食品的新鮮。冷藏室和熱水室之間設有的隔熱保溫門，防止熱水機構的熱氣傳到冷藏室中。而隔熱保溫門則利用凸輪機構原理與舵機和控制機構結合，可自動啟閉。

制冷系統可以借鑒傳統冷藏設備技術，如沿用冰箱制冷方式；若柜體設計不大

（如只適合個人一個星期的餐飲量），也可采用半導體制冷方式。

2.5自動加熱水機構包括熱水箱和流量控制閥，接收信號后控制閥開啟定量加熱水。

2.6自動加蓋機構包括舵機和彈簧，蓋裝在彈簧間隙之間，接收信號后舵機帶動彈簧旋轉，蓋子滑落至碗口蓋好。

2.7餐具回收裝置：本自動餐飲機下部設有回收箱，其回收口為常閉狀態并設有二維碼的掃描器，在識別碗底部二維碼后打開回收口，回收餐具。

2.8控制機構： 控制單元是支配各機構按規定要求進行運動的系統，即可采用PLC控制也可采用單片機控制，因為PLC具有很高的可靠性，抗干擾能力強，適應性強，應用靈活，編程方便，易于使用，功能強，擴展能力強，控制系統的設計、安裝、調試方便，維修方便且維修工作量小，體積小、重量輕、易于實現網絡化等特點，本自動餐飲機采用PLC控制。

3自動餐飲機的工藝流程及創新點

3.1工藝流程

點餐——啟動機械手下行——夾持面碗至皮帶——啟動傳送機構（同時機械手上行，回到初始狀態）——定量加調料——定量加熱水——加蓋——取餐——回收餐具

3.2創新點

本自動餐飲機是售貨機與方便面烹飪的結合，具有新穎性，能夠節約時間以及成本，減少對環境的污染，可24小時的不間斷售貨。用自動控制系統替代現有的人工銷售方式，節省了人力，減少了銷售開支，擴大了銷售覆蓋面，具有一定的創新性和實用性。

4結束語

本文設計的方便面自動烹飪售貨機，結構簡單，制造成本低，便于推廣實施，不僅可以應用于人員密集的公共場所，也可做成家庭式小柜，方便半自理的獨處老人使用。本文重點介紹了方便面自動烹飪售貨機的機械結構設計，在傳送過程中加調料、加熱水會引起傳輸的不穩，后續將進一步研究控制系統與機械機構的協調配合，以保證各機構動作穩定可靠。

參考文獻：

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[1] 莊宿濤，機械設計[M] 第2版成都，西南交通大學出版社，2017，164-171。

[2] 王芳、趙中寧，智能制造基礎與應用[M] 北京，機械工藝出版社，2018，152-208

作者簡介：

曾翔， 女，漢族，1965年2月長沙人，本科學士，廣東嶺南職業技術學院，高級工程師， 研究方向為機電一體化技術。