烹饪机器人创新实验平台开发

杜险峰+张培茵+芦健萍

[摘要]为了加强对菜肴创新要素的理解，增强对菜肴创新实验数据的精確性收集，开发了烹饪机器人创新实验平台，介绍了平台的总体结构和应用流程，为实现对烹调要素的设计及技术调整，在平台上进行基础性和菜肴创新性实验。实验平台不仅可以应用于上述实验，还可用于提升学生的创新思维能力，形成的数据也可以成为菜肴创新开发的标准化基础。

[关键词]炒菜机器人；基础实验；菜肴创新

[中图分类号]G64

[文献标识码]A

[文章编号]2095-3283（2018）01-0136-03

Abstract： In order to strengthen the understanding of the elements of food innovation and enhance the accuracy of experimental data collection of dishes， the experimental platform of innovative cooking robot was developed. The overall structure and application flow of the cooking platform were introduced. In order to realize the design and technical adjustment of cooking elements， The platform for basic and innovative dishes experiment. The experimental platform can not only be applied to the above experiments， but also be used to enhance students innovative thinking ability. The formed data can also become the standardization foundation for the innovation and development of dishes.

Keywords： Cooking Robot； Basic Experiment； Dishes Innovation

[作者简介]杜险峰（1974-），男，黑龙江哈尔滨人，副教授，硕士，研究方向：烹饪技术工业化科研与教学；张培茵（1962-），女，汉族，黑龙江哈尔滨人，教授，硕士，研究方向：烹饪技术工业化科研与教学；芦健萍（1990-），女，汉族，黑龙江五常人，助教，硕士，研究方向：烹饪技术工业化科研与教学。

[基金项目]黑龙江省教育厅高等教育教学改革研究项目（项目编号：SJGY20170060）。

半自动煸炒机是实现中式菜肴自动煸炒烹调的机器（俗称炒菜机器人），基本原理是将烹饪工艺的灶上标准化动作转化为机器可解读语言，利用机械装置和自动控制、计算机等技术，模拟实现厨师操作过程，实现中餐独有的炒、熘、爆、烹、烧、火靠等技法，达到专业厨师水平，精准地把握油温和火候。本科生的创新课——烹饪机器人菜肴创新实验系统，能够为学生提供平台，帮助学生掌握温度、火候、时间、调味时机等烹调相关要素，支持学生完成相关方面的科研创新项目。平台基于深圳繁兴科技公司的半自动煸炒机和切肉机、切菜机、真空滚揉机、盐水注射机等设备实现，在完成炒菜机器人自动炒菜示范的同时，帮助学生熟悉烹饪机器人菜品设计及编程开发。

一、实验平台的总体结构

烹饪机器人菜肴创新系统实验平台的核心是半自动煸炒机（BSF1-15G型炒菜机器人），该设备通过智能化触摸屏对菜肴烹调程序进行编辑，对人工制作流程及工艺要点进行机器模拟实验，在炒菜机器人上完成相关任务。

（一）实验平台具体操作流程

1编辑菜肴基本信息。基本信息是指描述出品菜肴的相关信息，包括机型、菜肴名称、菜肴工艺、菜肴风味、菜肴等级等。

2编辑菜肴原料信息。菜肴原料信息指菜肴原料组成及切配要求等信息，包括原料名称、原料切配料型、原料在菜肴中的使用情况、原料重量和投料编号等。

3编辑菜肴烹饪参数信息。编辑菜肴烹饪参数包括对烹饪阶段的调整和烹饪阶段内各参数的微调，此步骤与上述两个步骤可安排在同一时间段完成。

4联机调试及参数优化。编辑好烹饪信息后进行联机调试，并根据联机菜肴出品效果进行烹饪参数的微调，使菜肴出品效果达到理想状态。

5调试好的菜肴上传菜肴管理服务器归档。联机调试完成后的菜肴需要上传到菜肴管理服务器进行编码和归档，只有进行了编码的菜肴才能烧写到机器中。

6登录服务器并下载已经归档菜肴的编码。菜肴开发平台登录服务器后，如果菜肴已经编码完成，会自动将编码下载到菜肴开发平台中，将已经编码归档后的菜肴烧写到机器中。

（二）实验平台总体结构

实验平台总体结构如图1所示：

二、实验平台应用流程

实验平台用于菜肴开发，菜肴开发界面主要包括“菜肴信息编辑”界面、“菜肴原料编辑”界面和“烹饪参数编辑”界面，此三部分组成了完整的菜肴开发流程，是创新实验平台的主要内容。

（一）菜肴信息编辑界面

菜肴信息界面包括菜肴工艺信息和菜肴原料信息两个区域。菜肴工艺信息主要编辑开发菜肴的名称、工艺特征（炒、爆、熘等工艺）、风味特点（川、扬、粤、鲁等12种常见风味）、应用范围（酒店、酒楼、快餐、食堂四个应用等级）、原料重量（菜肴原料列表中所有原料的总重量）、原料出品重量（菜肴烹饪完成后成品出品的重量）、菜肴描述（菜肴的描述性信息）。菜肴原料信息主要编辑开发菜肴的原料名称、切配料型、重量、装盒编号等信息，具体界面如图2。

（二）菜肴原料编辑界面

菜肴原料编辑界面包括菜肴原料添加和菜肴原料修改两个区域。在图2界面中选择“添加原料”按键，进入原料切配信息界面，在原料切配信息界面中选择要添加的原料、菜肴类型和装盒（包装）编号。原料的类型可在原机自带的数据库中选择原料名称、切配类型及切配原料重量，选择后添加至原料切配信息对话框中。此外，原料切配信息界面，可以进行原料选择后的修改。

（三）烹饪参数编辑界面

在原料信息编辑界面点击“菜肴程序”按键，就可以进入到该菜肴的烹饪参数界面，界面主要包含菜肴基本信息显示区、烹饪参数显示列表、烹饪参数阶段编辑三个部分组成，具体界面如图3。

菜肴信息用于显示菜肴的基本信息，不用重复编辑。在烹饪参数显示区主要显示烹饪的阶段、参数顺序、参数的数值、烹饪阶段对应的投料盒编号以及料盒中所装原料信息。调整烹饪参数和阶段编辑区域的按钮，可以控制菜肴烹饪的火候和出品效果。系统将烹饪过程按顺序分为以下几个阶段：

1“烧空锅”阶段。该阶段的作用主要用于烧干锅中的水，避免油爆和粘锅。

2“预处理”烹饪阶段。该阶段主要用于在正式烹饪前的对原料预热处理，预处理工艺有煸炒、滑油、焯水等，预处理完的原料都会出锅，等待正式烹饪的时候使用。

3“加油”烹饪阶段。该阶段主要是向锅具中加油并将油加热到一定温度。

4“加小料”烹饪阶段。该阶段主要针对加入小料后的烹饪过程。

5“加主料”烹饪阶段。该阶段主要针对加入主料后的烹饪过程。

6“加辅料”。该阶段主要针对辅料的烹饪，由于一般情况下辅料多达几种，烹饪过程中分时投入锅中，因此，辅料有必要分开包装。

7“加调味料”烹饪阶段。该阶段主要针对加入调味料后的烹饪过程。

8“加淀粉”烹饪阶段。该阶段主要针对菜肴烹飪后期加入淀粉的烹饪过程。

9“淋油”烹饪阶段。该阶段主要针对菜肴出锅前的淋油烹饪过程。

以上九个烹饪阶段可以根据菜肴出品要求进行火力档位、加热时间、锅具倾斜位置及旋转速度、转向，搅拌方向、速度与停顿时间等进行调节。

三、实验项目

（一）煸炒机基础实验应用

根据煸炒机应用范围，在基础型实验的内容设计上以熟处理工艺、调料预制工艺为主要应用并加以研究，预熟处理工艺包括水加热处理、油加热处理；调料预制包括粉料、油料、汁料、酱料调味品等，具体调料预制工艺监控点及内容分解情况见表1。

通过烹饪机器人创新实验平台对上述内容进行实验设计，可以实现以下目标：第一，根据原料特征，调节机器加热温度、加热时间，料液比例进行焯水、油炸等预热处理实验，获得不同原料的预处理数据；第二，根据调料配方的变化，调节机器加热温度、加热时间对各组分别进行油炒、水熬等组合实验，获得不同调味料的配方预制数据。

（二）煸炒机菜肴创新实验

根据煸炒机应用范围进行菜肴创新实验，使学生掌握菜肴参数确定方法，掌握煸炒机的软件框架、菜肴开发方法、联机调试方法。在煸炒机菜肴创新实验中，以炒、爆、熘、烹、烧、火靠等烹调方法为主要设计内容，调整相关菜肴参数，进行菜肴创新实验。通过烹调方法与煸炒机性能的考察，确定原料切配成型、是否需要初步热处理、是否能应用煸炒机进行初步热处理，以及加热火候和能否达到烹调方法特点为监控点，考察确定可以应用煸炒机开发创新的菜肴品类，为具体菜肴开发与创新奠定基础。

四、结语

烹饪机器人创新实验平台基于半自动煸炒机菜肴开发系统，设计了基础性实验应用项目和菜肴创新实验项目。在基础实验项目中，通过对原料性质、加热时间、加热温度及料液比的调整，对不同质地原料的加工方法进行研究；通过对调味料的配方组成及各组分预制过程中的加热时间、加热温度的调整，对粉料、油料、汁料、酱料等复合调味品的加工方法进行研究。在菜肴创新开发实验中，通过在煸炒机操作系统能否进行初步热处理等加工工艺进行研究，对炒、熘、爆、烹、烧、火靠等方法的成品效果、加热火候进行研究，为烹饪机器人创新实验平台的顺利运行提供保障。将初步热处理、调味料预制和炒、熘、爆、烹、烧、火靠方法开发菜肴等系列问题引入实验教学中，创造问题导向的实验情境，提升学生嵌入式系统开发能力和菜肴创新调试能力。在该平台的基础上，不但可以提升学生的创新思维能力，形成的数据还可以成为菜肴创新开发的标准化基础。

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（责任编辑：郭丽春刘茜）