基于越疆机器人的智慧早餐机设计

摘 要：随着生活节奏的加快，人们越来越重视早餐的快捷与营养均衡。该研究基于越疆DOBOT机器人并辅以机器视觉技术，旨在设计并开发一款智慧早餐机，配有相应的智能早餐助手机器人系统。该早餐机能够为用户提供快速、健康且美味的早餐解决方案，以及更智能化的早餐服务。智能早餐机器人是一种融合人工智能技术的智能家居产品，系统安全、高效、质量可靠，能够与人进行协作，实现自动蒸煮鸡蛋、热牛奶等功能。该智慧早餐机在确保食品安全的同时，能显著提高早餐制作的效率和质量;设备易于操作，清洁方便，并且有助于改善早餐饮食习惯。该研究不仅推动智能厨电的创新发展，而且为现代家庭提供一种符合快节奏生活方式的早餐新选择。

关键词：越疆机器人;智慧早餐机;机器人视觉;饮食健康;产品设计

中图分类号：TM925.5 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2024）30-0020-04

Abstract： As the pace of life accelerates， people pay more and more attention to the speed and balanced nutrition of breakfast. The research is based on the DOBOT supplemented by machine vision technology. It aims to design and develop a smart breakfast machine equipped with a corresponding smart breakfast assistant robot system. It can provide users with fast， healthy and delicious breakfast solutions， as well as smarter breakfast services. The smart breakfast robot is a smart home product that integrates artificial intelligence technology. The system is safe， efficient and reliable in quality. It can collaborate with people to realize functions such as automatically cooking eggs and hot milk. This smart breakfast machine can significantly improve the efficiency and quality of breakfast making while ensuring food safety; the equipment is easy to operate， convenient to clean， and helps improve their breakfast eating habits. This research not only promotes the innovative development of smart kitchen appliances， but also provides modern families with a new breakfast option that is in line with a fast-paced lifestyle.

Keywords： DOBOT; smart breakfast machine; robot vision; diet health; product design

在行业发展初期，由于产品线较为单一且固定，机器人制造商不得不提供一体化和全方位的服务。然而，随着我国经济的迅猛发展，人民生活质量的稳步提高，以及文化教育水平的日渐加深，又加之电子产品的集成度日渐饱和，机器人市场需求将会持续增长。随着智能机器人现发展阶段逐渐趋于成熟，在今后人类的生活和工业生产中智能机器人将会发挥更大的作用。

对于处在当下快节奏生活的新时代群体，便捷快速成为大多人的首选，便捷的智能家居机械也将成为市场主流。智能机器人的推出，将会给人们空出更多的时间和精力去完成更好的事情，而不需要将更多的时间花费在一些内务上。越疆机器人小型且多功能的配置，正好适应家居设备的需求，例如智能早餐机、智能铲猫屎等功能让家居设备更加便捷。

1 研究背景及意义

为了提升人们的生活质量和工作效率，现代社会不断追求减少日常生活中的繁琐事务和工作场所的不必要麻烦。时间作为一种宝贵资源，其节省意味着能够为人们带来更多的休息、学习或娱乐时间。在这一目标的驱动下，对智能机器人的技术革新和开发变得尤为重要。

智能机器人的研究与开发正在向着更加智能化、人性化的方向迈进。研究人员致力于探索如何通过创新技术，打造一个安全、高效且可靠的人机协作系统。这样的系统不仅需要确保机器人在执行任务时的安全性，还要提高其完成任务的效率，同时保证机器人在各种环境下的稳定性和可靠性。

通过这些研究，期望使机器人能够更有效地应对与人类安全互动的挑战。这包括识别和适应人类的指令，以及在不同的工作环境中灵活地部署和调整自己的行为。例如，在家庭环境中，智能居家机器人应该能够理解家庭成员的需求，并能够在不同的情况下提供帮助，如清洁、照顾老人或儿童，甚至是进行简单的家务劳动。

此外，随着技术的不断进步，智能机器人的应用场景也在不断扩展。它们不仅可以在家庭环境中发挥作用，还能在工业生产、医疗保健、教育辅导等多个领域中扮演重要角色。智能机器人的发展，将极大地推动社会生产力的提升和生活质量的改善。

总之，通过不断的技术创新和系统优化，智能机器人将更好地服务于人类社会，为人们的日常生活和工作带来便利，节省宝贵的时间资源，从而开启一个更加智能化、便捷化的未来。

2 研究内容

为方便人们在日常生活、工作中，尽可能地减少麻烦、节省时间，对智能机器人进行创新性的发展展开研究，通过开发更加安全、高效、可靠的人机协作系统，使配备这些系统的机器人能够更有效地应对安全互动和灵活部署的挑战，从而推动智能机器人的发展，让智能居家机器人可更好地为人类服务。

对于许多年轻一代的人来说，有如此智能化和便捷性的家居工具无疑是梦寐以求的，且考虑到家中空间一般都比较紧凑，为了节省空间，选择了越疆公司占地面积小、使用范围广、功能多样化、可改造强和外表简洁的魔术师人工智能套件。由于越疆公司的魔术师人工智能套件拥有极高的开发自由性和灵活性，让这个机器人拥有极高的可塑造性。根据现在的发展需求和人们的生活发展需要，首先考虑的是便捷、高效的时间和成本问题。因此，本文基于越疆机器人，开发出了智能早餐助手机器人。

3 拟解决的问题

近年来，很多人尤其是年轻人，由于工作任务重、时间紧，无法有更宽裕的时间准备早餐。而多功能早餐机的问世在一定程度上解决了现代人因故无法吃上早餐的难题。使用多功能早餐机确实带来了很多便利，但仍然需要使用者将食材放入早餐机中进行蒸煮，如果遇到食材种类不同，分放的时间不同，则操作较为繁琐，仍然需要花费较多的时间。目前，也有采用桌面机器人放入早餐机中进行蒸煮的设计，但由于食材的形状不同，而现有机器人末端抓取装置较为单一，难以适应不同食材的抓取，且由于小型桌面机器人力量较小，较难夹起体积较大的食材，且较难实现食材的稳定拿放。

本文基于越疆机器人，利用越疆DOBOT机器人辅以机器视觉技术，研究开发一套智能早餐助手机器人系统，该系统安全、高效、质量可靠，可以人机协作，继而实现自动蒸煮鸡蛋、热牛奶等工作。解决了早起上班、上学等没时间做早餐的难题。

4 研究设计效果

4.1 工作站布局图

智慧早餐机工作站布局图如图1所示。

4.2 工作站效果图

根据大概的布局图，用3D建模软件进行3D布局，对项目的整个工作空间有一个大概了解，然后进行3D建模，在3D软件中按照平面布局图搭建工作站。经过不断调整，使工作空间达到一个最为理想的状态，在这样的布局中可以使工作流程最简便（图2—图3）。

4.3 智慧早餐机工作流程

利用2台越疆魔术师人工智能套件去实现智能早餐小助手的功能，图2、图3中机器人A实现操作蒸蛋器部分，机器人B实现食物运送的部分（机器人A左，机器人B右）。在机器启动后，机器人就会以如图4所示的流程图描述的流程进行工作。

4.4 系统程序设计

搭建好工作站后，根据所设想的工作流程去编写程序。经过不断地调试程序和简化工作流程，对项目的功能进行优化。最终编写出一套能够流畅运行且工作流程最为简便的程序。

4.4.1 操作蒸蛋器部分的程序

机器人A实现操作蒸蛋器部分时的程序，如图5所示。

4.4.2 操作食物运送部分的程序

机器人B实现食物运送部分时的程序，如图6所示。

5 智慧早餐机的应用价值

智慧早餐机的研发具有重要的学术价值和应用价值。

在学术方面，该研究将应用人工智能、机器学习、数据分析等先进技术，探索早餐服务优化和个性化推荐的研究方法，为餐饮服务行业和校园食堂管理提供了有益的探索和实践。

在经济效益和社会效益方面，进一步阐述了自动夹取设备在经济和社会方面的价值。

从经济角度来看，该设备可以大幅降低早餐准备的成本，减少人力投入和时间消耗，提高生产效率和经营利润。同时，设备的智能化和自动化特点也有助于减少人为操作引起的错误和浪费，提高资源利用率。

从社会角度来看，自动夹取设备能够为人们提供更便捷、高效的早餐服务，减少人们忙碌生活中的繁琐工作，提升生活质量。尤其对于学生、上班族、老年人等时间紧张或身体不便的人群，这样的设备能够为他们带来更多的便利和舒适。

目前，智慧早餐机器人的研究虽然仍存在一定的局限性，例如机器人的制作能力和菜品种类有限，需要不断拓展和优化。同时，机器人的安全性和稳定性也需要进一步提升，避免出现意外情况。

6 目前存在的局限性及技术基础

专利申请过程中也对自动夹取设备存在的不足和问题进行了说明。例如，对于某些特殊形状或质地的食材，夹取的精确性和稳定性可能会受到一定限制。此外，设备的成本和维护保养也是需要考虑的因素。

需进一步研究的问题：自动夹取设备在技术和应用方面仍需进一步研究。例如，如何进一步提升夹取精确度和稳定性，如何应对不同形状和特性的食材，如何降低设备成本和提高可持续性等方面都需要进行深入的研究和探索。

通过对自动夹取设备的专利申请，使得智慧早餐小助手项目中的创新和技术突破得到了充分保护。该专利的获得将为项目的推广和商业化奠定坚实的基础，同时也为相关领域的发展提供了有力的支持和借鉴。

7 结束语

智慧早餐机系统拥有很强的扩展能力，这意味着在产品的后期阶段，能够根据用户反馈和市场需求，进行必要的功能改进和系统调试。通过使用C#这种强大的编程语言，可以开发出更加高效、便捷的功能，以满足用户的需求。

为了进一步提升用户体验，计划开发一款专门的App软件。这款软件将充分考虑到用户的作息习惯，使得用户在早上醒来时，只需通过手机一键操作，便能启动机器人早餐小助手系统。这样，用户无须花费过多时间和精力，就能快速享受到一份营养均衡、健康的早餐。

在未来的发展中，还将深入研究如何使早餐服务更加智能化、便捷化、健康化。这包括对食物的选择、烹饪方式、营养搭配等方面的研究和优化，以确保提供的早餐不仅美味，而且符合健康饮食的标准。同时，也将关注机器人的安全性和稳定性问题。机器人在日常使用中可能会遇到各种意外情况，因此，需要确保机器人在各种情况下都能稳定运行，不会对用户造成任何安全隐患。

此外，还将重视机器人的用户体验和满意度。通过收集用户反馈，分析用户行为，不断优化产品设计，提高产品的用户黏性，从而提升产品的市场竞争力。总体来说，智慧早餐机系统将在保持其强大扩展性的同时，不断创新和优化，以提供更加智能、便捷、健康的早餐服务，满足用户的需求，提升用户的生活质量。

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基金项目：2022年度广州市大学生创新创业训练项目（2022CXCYJH024）;2023年度广州工程技术职业学院校级科研创新团队（2024GZGCKY02）;2023年度广州市高等教育教学质量与教学改革工程项目（2023XDCY005）

第一作者简介：杨春英（1981-），女，硕士，讲师。研究方向为机器人技术、信息与计算科学。