烹飪機器人攪拌機構設計及其多體動力學分析

黃良海 - 王小龍 - 李亞明 -

(廣東萬家樂燃氣具有限公司，廣東 佛山 528300)

攪拌機構是烹飪機器人最重要的機構之一[1-2]，主要作用是對物料進行攪拌翻炒，使其混合充分，受熱均勻。當前烹飪機器人所用攪拌機構形式多樣，祝俊[3]和李鮮明[4]對大型烹飪機器人攪拌機構進行了設計研究，但其結構較為復雜，且不適合小型烹飪機器人；雷鳴等[5]設計的攪拌機構攪拌運動軌跡復雜，可實現物料充分混合，但是結構很復雜，需使用氣缸，成本高且不便清洗，故不適合家用及小型餐廳；彭放[6]設計的家用炒菜機采用滾筒式翻炒機構，依靠鍋具滾動實現菜的翻炒，此類炒菜機僅適合電炒鍋，應用范圍有限；周曉燕等[7-8]設計的攪拌機構為單軸驅動攪拌，此類攪拌機構適合餐廳商用或家用，但是攪拌運動軌跡簡單，混合不夠充分，容易受熱不均導致部分菜肴過熟。

試驗擬設計3種不同的攪拌機構，對各種設計進行多體動力學分析，并制造樣機進行驗證，以期獲得適用于餐廳商用或家用烹飪機器人的攪拌機構。

1 攪拌機構設計

烹飪機器人以目前市面上最常見的燃氣用平底圓鍋為鍋具[9]。鍋具布置在顛鍋機構上，攪拌機構布置在鍋蓋臂上。根據以上布局及鍋具特征，擬設計單軸攪拌、同軸正反轉攪拌及行星攪拌3種攪拌機構。

1.1 單軸攪拌機構設計

單軸攪拌機構方案如圖1所示。減速電機1水平布置，其輸出軸與主動錐齒輪2固連，主動錐齒輪2與錐齒輪軸3嚙合(二者齒數相同)。……