炒菜机关键机构的研究与设计

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1、华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I摘摘 要要 目前，食品工业逐渐发展成为国民经济的重要支柱产业。本文以提高烹饪自动化水平为目标设计一种全自动炒菜机，能够实现自动炒菜和远程控制炒菜，模拟名厨制作出美味可口的菜肴。论文对炒菜机的实现方案和设计过程做了深入的分析，重点研究了炒菜机工具及锅具两关键机构的结构设计实现与控制等问题。 在研究当前国内外炒菜设备发展状况的基础上，提出自动炒菜机的技术要求。结合炒菜工艺将人工炒菜动作进行分解并研究实现这些动作的机构，对每一种机构进行分析比较，确定合理的实现方案。 针对选定的设计方案建立数学模型并进行

2、优化设计。开发机构运动学特性可视化仿真程序，通过改变机构相关特征参数，分析其运动学特性，页：1 0根据分析结果优选设计方案。运用 Solidworks 软件，对方案进行建模、仿真，得到其位移、速度、加速度等动力学特征参数，进一步优化筛选，为试验样机结构的优化设计提供依据。 采用模块化的编程思想，设计炒菜机控制程序。将每一种炒菜动作封装为单个模块，便于 PC 机和 PLC 联合控制。重点研究了基于模块化思想的炒菜机控制程序的开发问题。 关键字：关键字：炒菜机 优化设计 控制程序设计 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 IIAbstrac

3、t Nowadays, food industry had developed to be a big industry. With the purpose of improving the level of cooking, an automatic cooker which can realize the automatic cooking and the long-distance cooking was designed. The cooker can make delicious food by imitating cooks actions. In this thesis, the

4、 realizable projects and designing process of AIC(Artificial Intelligent Cooker) have researched deeply, and then emphasized the appliance of optimizing method in the framework design of cooking tools and cooking pans. The relevant status in automatic cooker was analyzed and some technical requests

5、in the design of automatic cooker had studied. Cooking actions were discomposed by thinking of cooking technics. Some frameworks that can finish these actions were designed and then combined them to a compound framework. The advantages and disadvantages of every framework were analyzed and then the

6、best project was selected. The mathematics module for the best project selected was created and optimize some parameters. Many kinematics characters were gained by changing some characteristic parameters in the visible program designed for the framework, and then you can choose the best results base

7、 on experience and some requests for design. With the help of the CAD software of Solidworks, the project can be modeled and imitated, then many characters such as displacement, velocity and acceleration can be exported for further selection. These dataum can offer the bases to the structural optimi

8、zation design of the practical machine. The project of modularizing programme was used to design the controlling program. Every cooking action was embeded in a programming module in order to be applied more easily by the PC and PLC(Programmable Logical Controller). The key research is the designing

9、process of the control program. Key words: Automatic Cooker Optimization Design Control Program Design 独创性声明独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 2006 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书

10、 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密 ，在_年解密后适用本授权书。 不保密。 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本论文属于 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 11 绪论绪论 1.1 课题概述课题概述 1.1.1 课题来

11、源课题来源 应深圳繁兴科技有限公司委托，研制能够自动烹调部分中式菜肴，达到中式烹调技法要求的自动炒菜机。 1.1.2 研发背景研发背景 烹饪，就是将被烹调物以炒、爆、煎、炸、烧、蒸、溜等各种主要烹调技法加热至预期火候状态，辅以调味品，达到预期的甜、酸、苦、辣等口味和香、脆、酥、嫩等风味效果。烹饪的开始也就是人类文明的开始。劳动人民在长期的生活实践过程中，细心观察、不断总结，积累了丰富的经验，使中国烹饪在原料的选择、烹饪方法以及菜肴的色、香、味、形等方面都带有鲜明的中国特色1。 烹饪的目的是为满足各类人群的饮食和健康需要， 为人们提供营养、 卫生、富有风味特色和品种多样的食品。实现这过程的一个重

12、要条件是烹饪器具及相关设备。智能烹饪机能够将厨房这个“大容器” 中的厨事操作活动全部浓缩在其中进行，从而将人们从烦杂的烹饪任务中解脱出来，轻松便捷地获得有着专业厨艺水平的健康美食2。 1.1.3 课题的目的课题的目的 随着经济的发展、社会的进步，物质生活越来越成为人们关注的对象。吃是人们赖以生存的条件，关系到人的生命的延续，是物质生活的第一需求。吃的水平高低，标志着一个国家，一个民族的生活水平、社会物质生产、科学文化进步的程度。中国烹饪历经几千年，前辈厨师的生产实践，积累了很多宝贵的经验2。 本课题的主要目的在于研制一种自动烹饪机，它能够自动控制烹调火候，华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位

13、 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 2在烹调技法所要求的火候时机以烹调技法所要求的方式进行物料投放、翻动和盛出等烹调基本操作，自动完成烹调全过程并能自动实现多种基本烹调技法主要是中式基本烹调技法。 1.1.4 课题意义课题意义 人们要很好的生活、工作、劳动，就必须有健康的身体。一个人的体质好坏与饮食有着密切的关系。人类进入高度文明的今天，人们不但要吃得饱而且要吃得好。否则，很可能会出现“后天失调”的现象。要吃得好，饭菜的品种必须多样化，富有营养，清洁卫生，而且在色、香、味、形上给人以美的感受。因此就需要懂得点烹调知识以掌握科学的制作技术。 中国菜肴烹饪的历史源远流长，制作

14、十分讲究，风味也誉满天下。但对绝大多数人来说，居家做饭尤其是炒菜却是件很麻烦的事，而且要做好就更为不易。在现代社会生活中，一方面，随着经济的发展、生活的提高以及工作的需要，几乎不再允许人们把过多的时间和精力用在做饭上，加上社会专业分工越来越细，大部分人发现除了自己所从事的工作外，对烹调的技巧越来越陌生，也不可能有充足的时间和持久的热情进行繁琐的烹调工作；另一方面，人们对吃的要求越来越高，希望在家里也能吃到通常在酒店里才能吃到的美味佳肴。因此传统且繁琐的菜肴烹饪方式无疑已在相当程度上限制了人们追求快节奏、高品质生活的愿望。近年来，受“洋快餐”的启迪，为减轻人们做饭的负担，市场上虽也相继推出一些经

15、过配制的半成品菜肴出售，但由于食用者将其买回家后还需要再行炒作加工，既没能使人们的做饭负担问题得到以根本缓解，也难以使配制的半成品菜肴最终形成标准化和工业化的商品3。 从某种意义上讲，设计一种全自动控制烹饪机来制作美味可口的菜肴，既减少劳动强度，又节约时间，提高效率，将人们从炒菜的过程中解脱出来。因此，此课题的研究具有非常重要的现实意义。 1.2 国内外相关技术的发展现状和趋势国内外相关技术的发展现状和趋势 随着现代工业的不断发展，食品工业逐渐发展成为一个很大的产业，为人们提供先进的自动化食品机械。目前世界上还没有一种实用的能完成中式菜肴制作的自动烹调设备问世，无论在家庭和饭店，中式菜肴的烹制

16、都主要靠人工华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 3来完成，用自动烹调设备烹制中式菜肴还基本上是空白。市场上炒菜机大多功能少、自动化程度不够高。出现这类现象的主要原因是设计者缺乏对烹饪技术和烹饪工艺全面而深刻的掌握以及现有的技术还不足以克服自动烹饪的关键问题或难点。 目前，以西餐为主的国家已经有很多食品自动生产机械，如皮萨饼、奶酪、汉堡、薯条、沙拉、鸡块、肉排等自动生产线。在国内，电磁炉，微波炉，光波炉，电饭煲，电烤箱等烹饪辅助器件在人们日常生活中都很常见4-7。但这些工具，均不具备智能炒菜功能，在现有技术中，厨房里使用的各种机器仅能代替人的部分工作，大量的烹饪工作仍需要人们手工完成。查阅了国内大量的专利8-22，下面是市面上现有的一些炒菜机，大致分为三类。 1)简单搅拌型1)简