朱月松 沙杰 簡洋洋 司文斌

摘 要：為解決快餐行業(yè)人員密集、勞動強度大和食品安全衛(wèi)生及中餐食品的標準化生產等問題，本文提出了一種米/面一體無人售賣機。米/面一體無人售賣機的結構主要由餐盒落位裝置、米/面盛裝裝置、菜品加注裝置、餐盒封裝裝置和輸送裝置等部分組成，可實現(xiàn)米/面的定量分配、菜品的定量加注、餐盒的封裝等功能。該設備設計采用SolidWorks三維建模、仿真模擬及虛擬樣機等技術，實現(xiàn)了預期功能。

關鍵詞：米/面一體無人售賣機；定量分配；自動加注；餐盒封裝

中圖分類號：TH692.62 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）22-0072-03

Design and Implementation of a Rice/Noodles Integrated

Unmannedvending Machine

ZHU Yuesong SHA Jie JIAN Yangyang SI Wenbin

（College of Mechanical and Electrical Engineering， Henan University of Technology ，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： In order to solve the problems of dense personnel in the fast food industry， high labor intensity， food safety and hygiene， and standardized production of Chinese food， a rice/noodles integrated unmanned vending machine was proposed. The structure of the rice/noodles integrated unmanned vending machine is mainly composed of a meal box setting device， a rice/noodles dressing device， a dish filling device， a lunch box packaging device， a conveying device and the like， and can realize the quantitative distribution of rice/noodles and dishes. Quantitative filling， lunch box packaging and other functions. The equipment design uses SolidWorks 3D modeling， simulation and virtual prototype to achieve the expected functions.

Keywords： rice/noodles integrated unmanned vending machine；quantitative distribution；automatic raise；lunch box packaging

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術和自動化控制技術的快速發(fā)展，無人化智能售賣設備逐漸被人們所接受。目前，市場上還沒有以米/面為主食的快餐自動化售賣設備。據(jù)此，課題組研發(fā)了米/面一體無人售賣機，該設備為無人化智能售賣終端，以互聯(lián)網(wǎng)為平臺，采用線上線下售賣的方式，滿足消費者多樣化的就餐需求。

1 米/面一體無人售賣機的功能規(guī)劃及工藝參數(shù)

米/面一體無人售賣機采用中央廚房統(tǒng)一配送米/面、菜品、餐盒的方式，保證了食品的一致性，實現(xiàn)中餐的標準化生產。食品采用鮮食現(xiàn)配，按照現(xiàn)場和網(wǎng)絡售賣的方式，實現(xiàn)食品的快售與保鮮。米/面一體無人售賣機具有以下功能[1]：①米/面的定量分配盛取；②餐盒的自動封裝；③菜品的多樣選擇和自動加注；④米/面和菜品的保溫。

主要工藝參數(shù)：①單份米240g±10g，單份面220g±10g；②單份菜品120g±10g，菜品種類4種；③100份餐品/每次加注，105套餐具/每次存放；④米/面、菜品保溫40～50℃；⑤餐品制作時間45s/份[2]。

2 主要結構及實現(xiàn)方案

米/面一體無人售賣機主要由餐盒落位裝置、米/面盛裝裝置、菜品加注裝置、餐盒封裝裝置、出餐裝置和輸送系統(tǒng)等組成。采用SolidWorks三維軟件進行設備的設計及優(yōu)化[3]。

2.1 餐盒落位裝置

餐盒落位是售飯動作的開始。該裝置上均勻布置3個落碗凸輪，落碗電機通過同步帶驅動落碗凸輪，當落碗電機轉動，三個落碗凸輪同步轉動，由落碗凸輪槽撥動餐碗凸沿，使得最下端的餐碗具有向下移動的推力，實現(xiàn)碗的分離。落碗電機每轉動一次，碗堆就自動向下分離出一個碗，落入輸送系統(tǒng)指定的位置（落碗位）。接近開關設置為近點信號開關，用于落碗電機原點的回歸。此外，裝置上還裝有光電傳感器，以檢測碗是否落到位，出現(xiàn)故障時，能及時報警[4]。餐盒落位裝置結構簡圖如圖1所示。

2.2 米/面盛裝裝置

該裝置可進行米/面的定量分配、盛裝。該裝置上有定量分配機構（定量筒的尺寸型號，可根據(jù)不同地區(qū)人們的飲食習慣進行調整設計），保證每份米/面的一致性。接收到米/面分裝信號，減速電機轉動，驅動短攪拌葉片、長攪拌葉片旋轉，桶中的米/面被刮入定量筒中；一定時間后，定量分配進口裝置閉合，定量分配出口裝置打開，米/面自動盛裝到定量筒下方的餐碗中；盛裝完畢，機構復位[5]。米/面盛裝結構簡圖如圖2所示。

2.3 菜品加注裝置

該裝置進行菜品的自動加注[6]。為了滿足消費者的口味追求，該裝置有多種菜品，根據(jù)消費者選定的菜品，餐碗輸送到相應的菜品加注位，氣動球閥打開，進行菜品加注，通過時間控制菜品加注量?？紤]到加注的滴漏問題，該裝置還配有漏液回收機構，進行滴漏液的收集。在出料口的下方開孔，滴漏液順著孔口流入回收裝中。菜品加注裝置的結構簡圖如圖3所示。

2.4 餐盒封裝裝置

該裝置進行餐盒的最后封裝，執(zhí)行落蓋及壓蓋動作。該裝置從蓋堆上自動分離出一個蓋（機構與控制同落餐碗），落到餐碗的上方；輸送到壓蓋位，氣缸帶動壓盤向下運動，把蓋緊扣在餐碗上。

2.5 輸送裝置

落碗位、米/面盛裝位、菜品加注位、落蓋位、壓蓋位和出餐位沿圓周分布在輸送裝置上，優(yōu)化了整機的結構空間，步進電機帶動轉盤、餐碗依次實現(xiàn)各個工位的轉換；該裝置上有定位裝置，能實時監(jiān)測轉盤的運動狀況，保證運動的精確性，出現(xiàn)故障時報警[7]。輸送裝置結構簡圖如圖4所示。

3 工作流程

工作人員把米/面、菜品、餐盒等放入相應的位置，完成售賣的準備工作。消費者可以通過觸摸屏現(xiàn)場點餐；也可以通過手機APP網(wǎng)上購買餐品，然后現(xiàn)場在觸摸屏進行取餐確認[8]。人機交互完成后，售飯動作開始，餐盒落位裝置從碗堆上面分離一個碗落到轉盤底座上面，光電傳感器檢測到落碗信號，落碗完成，否則報警；轉盤帶動碗轉動到出米/面位；減速電機帶動米/面桶內長、短攪拌葉片旋轉，米/面落入定量裝置中，切米/面氣缸執(zhí)行動作，米/面被定量分配，落入碗中；根據(jù)消費者選定的餐品，餐碗到達相應的菜品位，氣動球閥開啟，進行菜品的加注。為了滿足不同口味的消費者，米/面一體無人售賣機還配有調味品加注裝置，通過轉盤輸送到調味品位進行加注；考慮到菜品的滴漏問題，還設計有滴漏回收裝置（整個加注過程沿圓周分布，氣動球閥出口的下方開有孔，滴漏液經(jīng)過回收裝裝置流入廢液回收桶中）。菜品及調味品加注完成后，轉盤帶動碗到達落蓋位；落蓋完成之后，轉盤旋轉到壓蓋位，壓蓋采用氣動壓緊的方式；壓蓋完成之后，轉盤帶動已經(jīng)做好的餐品到達出餐位，出口門打開，推碗氣缸把碗推出去，出口門復位；消費者取餐，售賣完成[9]。米、面一體機售賣流程如圖5所示。

4 結語

通過對米/面一體無人售賣機虛擬樣機進行仿真模擬，驗證了設備的科學性與合理性，實現(xiàn)了預期功能。該設備以互聯(lián)網(wǎng)為平臺，結合標準化生產、物流配送、線上線下銷售模式，無人化自動運行，降低了人員勞動強度，解決了食品安全衛(wèi)生問題，實現(xiàn)了中餐的標準化生產。

參考文獻：

[1]張世昂，朱立學，陳杰煥，等.自動米飯售飯機的設計研究[J].機電產品開發(fā)與創(chuàng)新，2014（4）：51-53.

[2]葉一力，何中虎，張艷.不同加水量對中國白面條品質性狀的影響[J].中國農業(yè)科學，2010（4）：795-804.

[3]Toshio Yokouchi. Today and Tomorrow of Vending Machine and Its Services in Japan [C]// Proc of the 7th International Conference on Service Systems and Service Management.Tokyo：IEEE，2010.

[4]張陳，郭維城，張凱，等.垂直螺旋輸送機設計參數(shù)確定與優(yōu)化[J].機械設計與制造，2010（10）：56-58.

[5]劉教瑜.現(xiàn)代電氣控制與PLC應用技術[M].北京：人民郵電出版社，2013.

[6]鄒慧君.機械系統(tǒng)設計原理[M].北京：科學出版社，2003

[7]Kim K， Park D H， Bang H， et al. Smart Coffee Vending Machine Using Sensor and Actuator Networks[C]//International Conference on Consumer Electronics，2014.

[8]Solano A， Duro N， Dormido R， et al. Smart Vending Machines in the Era of Internet of Things[J]. Future Generation Computer Systems，2016（76）：215-220.

[9]Yang B P， Park H S. Smart Vending Machine Systems： Operation and Performance[J]. European J of Industrial Engineering，2015（4）：409.