设计说明书
参赛单位温州大学
作品名称智能售饭机
作品编号9-9
智能售饭机设计说明书
设计者：陈胡生，余红伟，袁媛，孔明，祝斌
指导老师：林礼区
（温州大学机电工程学院，温州325035）
作品内容简介
摘要：通过试验，我们设计了一款智能售饭机构，它主要包括：刷卡机构、自动分碗机构、推饭机构、切饭机构、传送机构共五部分。当启动总开关时，由分碗机构将碗送出，用活塞将饭定量推出，马上切饭机构通过切片将饭切下，利用饭的重量使杠杆机构倾斜将盛有饭的碗送入到运动的传送带中，当碗将光敏传感器光线挡住，碗停止在预备传送带的指定位置，完成储备一碗饭的功能。当卡插入刷卡机构后，预备传送带即刻将饭送到销售台，同时后台再次运作而补充一碗储备的饭。售出一定量的饭后启动刷饭机构，将传送带上打漏的米饭清理到传送带下放的专用槽中，避免浪费。当停止总开关后，不再进行储饭。
本作品当推饭机构触动限位开关后推杆自动返回，这时可在盛饭管中装饭。此外还采用可灵活的方式：可以增加储饭的数量；可以控制饭量；可以添加报警装置，以及在分碗机构处安置光敏传感器，从而当饭打完或者碗分完时，响应报警装置。
关键词：智能售饭、光敏感应器、环保
联系人：林礼区联系电话：138******** EMAIL：linliqu9810223@https://www.doczj.com/doc/0c17350137.html,
1 设计背景及其意义
随着现代社会的发展，人们生活水平的提高和节奏的不断加快，健康高效成为了大众关注的话题。俗话说病由口入，因此健康的第一守护神——口就必须对饮食卫生进行严格把关。
据我们小组调查和研究发现，目前各高等院校和企事业单位等集体性食堂的售饭存在着许多问题。这些问题主要有以下两方面引起：其一，食堂普遍采用传统的人力售饭现状没有得到根本解决，基于这种模式，导致了诸如食堂的“吃饭难”——在售饭高峰期出现长龙、饭量不均、全人力操作让消费者产生对售饭卫生的顾虑以及工作人员由于长时间高强度地工作劳累带来的米饭打漏而造成粮食浪费等系列问题；其二，人为估计蒸饭总量的盲目性，造成饭过剩而白白地倒掉，或者饭不足而让消费者买不到饭。
为了更好的适应现代人们的生活需求和解决传统方式售饭问题，我们小组坚持科学求是的态度，本着环保和人性化理念设计出了“智能售饭机”，大胆地打破了目前普遍存在的传统售饭模式，无疑，它将推进我国橱卫机械向人性化、环保型、智能型方向发展。
2 作品结构及原理
2.1 总体结构
启动主程序，先进行储饭过程:由分碗机构将碗送出，通过滑坡滑到打饭平台上，用推饭机构将定量的饭推出，切饭机构马上通过切片将饭切下，饭就能落到碗中，然后巧妙地利用饭的
自重使杠杆机构倾斜将盛有饭的碗送到传送带上，此时前后传送带同时启动,通过光敏感应器将一碗饭储存在前传送带（在下面简图中有标注）上，之后系统再重复上述步骤，将另一碗饭储存在后一段传送带(在图中有注明)的光敏感应器之间,从而完成了储饭的过程。
当卡插入打5毛饭量的刷卡机构后，由前传送带将储存在上面的饭送到售饭平台，并同时启动后传送带，将其上的饭送到前传送带上的光敏感应器之间，并由计数器记录一次售饭，同时后台再次运行打饭程序，将另一碗饭储存在后传送带的储饭位置。经过售出一定量的饭，启动清理机构，将落在传送带上的米饭清理到传送带下面的专用槽中，避免米饭的浪费。
同时考虑到有些人饭量小，如果也打5毛的饭可能会造成浪费，因此我们另设了一条传送带。当有顾客在打3毛的刷卡机构中刷卡时，系统将另外打出与之对应的饭量，当碗落到传送带上时，有一个推碗机构通过斜坡将碗推到另外一条传送带上，并在另一个售饭窗口将饭送出。
为了提高效率,我们还设计了一个饭桶循环机构,当智能售饭机一个桶内的饭打完之后，推饭机构就会触动限位开关，推杆自动返回，这时系统将转动转盘，将下一个装满饭的桶转到打饭的位置继续打饭。当装碗的桶中只剩下一个碗时就会发出报警信号，来提醒工作人员增加碗的数量。此外还可采用灵活的方式：可以增加储饭的数量；可以人为设置饭量。
智能售饭机主要包括：刷卡机构、分碗机构、推饭机构、切饭机构、传送机构、清理机构及饭桶循环机构共七部分。总体平面图如下:
2.2 自动分碗机构（见下图）
本机构主要由马达M1、蜗轮蜗杆机构、转叶、
下部的计步开关I1和光敏传感器EM1,I5组成。当
储饭时，启动马达M1，带动转叶旋转，把一个碗
拨到滑道上，碗在重力作用下滑到打饭平台。当
转叶转过一定的步长之后，使马达M1停止转动。
如果桶内碗的数量少与一个的时候，触发光敏传
感器，使喇叭发出报警的信号。
2.3 推饭机构（见下图）
本机构主要由马达
M4、两个限位开关，齿轮，
齿条和滑块机构组成。当碗
送到打饭平台上时，马达M4
启动，通过齿轮齿条的啮
合，推动滑块向前移动。再
通过延时指令，使马达M4停
止转动，从而控制饭量。如
此重复，当马达M4运动到一
定的程度时，触动限位开
关，使马达M4反转，直到触
动另一个触动限位开关，马
达M4停止转动，这时就可更
换空桶。
主要由马达M2，限位开关I2、曲柄滑块机构、
切片组成。当饭推出时，马达M2开始转动，使得曲
柄滑块机构运动，带动固连在滑块的切片，把饭切
下，当触动限位开关后，马达M2停止转动。
2.5 传送带【两条】（见下图）
传送带主要由马达M1/EM1、M2/EM1、M3/EM1三个马达及2个光敏开关控制。在储饭过程中，当碗落到传送带上时，马达M1/EM1、M2/EM1同时传动，把第一碗饭储存在前传送带的光敏感应器之间，当第二碗饭落下时，马达M1/EM1传动，把另一碗饭储存在后传送带的光敏感应器之间。当在5毛窗口中刷卡时，前传送带把储存在其上的饭送到取饭平台，与次同时后传送带传动，把储存在其上的饭送到前传送带的储饭位置，两条传送带同时停止工作。同时启动打饭程序，再把一碗饭储存在后传送带上。如果在3毛的窗口中刷卡时，系统就会启动打饭程序，另打一碗饭，同时这碗饭会被送到隔壁的传送带，这时启动马达M3/EM1，把这碗饭送到取饭平台。
饭桶循环机构只要由马达M3和计步开关
I7控制，当推饭机触到限位开关I3后，M4反转，
直到触发限位开关I4，M4停止转动，此时推饭
机构退出空桶。马达M3启动，由计步开关控制，
当转过一定的角度后马达M3停止。将另外一个
盛满饭的桶转到打饭的位置，从而继续打饭，
节约时间。
2.7 刷卡机构（见下图）
刷卡装置主要由两个光敏感应器控制，一个
控制打3毛钱分量的饭，另一个控制打5毛钱分量
的饭。当有顾客在对应刷卡装置刷卡时，对应的
感应开关能够将信息传递到系统并送出相应分
量的饭。
3 作品理论设计
3.1 主程序
主程序分为四部分，前两部分为送三毛和五毛饭，当在刷卡区刷三毛或者五毛时，送三毛饭和送五毛饭的程序就被执行。同时“counter”进行计数，当“counter”中的值等于3的时候，即当刷卡次数等于3的时候程序就进入“刷子清理”子程序。主程序第四部分为储饭子程序，该过程首先判断储饭碗桶里是否有碗，当桶里没有碗时，系统会发生警报，直到桶里有碗。当桶里有碗时，系统就进行储饭. 主程序如下图所示：
3.2 送3毛饭
当有人刷3毛饭即I4-EM1的值为0时，系统启动“分碗”、“推饭3毛”、“切饭”子程序，该过程完成后，M4-EM1正转将三毛饭送到另一条传送带上，M3-EM1启动将三毛饭送出。送三毛饭过程完成。程序如下图所示：
3.3 送5毛饭
当有人在刷卡区刷5毛饭时，即I3-EM1的值为0，该程序启动，将5毛饭送至售饭口，送5毛饭过程完成。程序如下图所示：
3.4 刷子清理
3.5 分碗
3.6 切饭
3.7 储饭
该过程首先判断I2-EM1的值，当I2-EM1的值为1时，程序进行判断I1-EM1的值，I1-EM1值为0时（即I1-EM1所处传送带上有饭碗），M1-EM1和M2-EM1启动传送饭碗直到I2-EM1值为0，紧接着系统启动“分碗”、“推饭5”、“切饭”子程序进行I1-EM1所在传送带的储饭过程；I1-EM1的值为1时，系统直接启动“分碗”、“推饭5”、“切饭”子程序先进行I2-EM1所在传送带的储饭过程，然后再进行I1-EM1所在传送带的储饭过程。
当I2-EM1的值为0时（即I2-EM1所处传送带上有饭碗），程序进行判断I1-EM1的值，当I1-EM1的值为0（即I1-EM1所处传送带上有饭碗）时，储饭程序结束；当I1-EM1的值为1时，系统启动“分碗”、“推饭5”、“切饭”子程序进行I1-EM1所在传送带的储饭过程。储饭过程完成。程序如下图所示：
3.8 推5毛饭
3.9 推3毛饭
4 功能特点及性能分析
我们所设计的智能售饭机这一厨卫工程机械产品，是集刷卡、分碗、打饭、送饭为一体的流水线系统。每碗饭根据消费者的不同需求进行定量的控制，体现了公平原则；在充分考虑消费者对饮食卫生和供饭效率的潜在要求，提供了人性化服务。产品结构简单，操作简便，价格低廉，性能稳定，可以实现一个人管理多台智能售饭机，响应了环保、节能和高效这一时代主流。从生产商、消费者、使用者和环保多方面考虑，达到了多赢目标。
结论：送饭流程准确率90.4%
5.1 新颖的设计出发点
智能售饭机大胆地打破了传统的人力售饭模式，节省了人力资源的投入，消除了消费者对打饭卫生的顾忌以及解决米饭浪费的问题。以蓝领阶层为主要服务对象，争取以最简单的机构组合，实现最有效的运动。
5.2 独特的机构组合
a.分碗时利用碗的自重使碗延斜坡滑下，利用转叶回转运动将碗逐个分离，当装碗的桶中
只剩下一个碗时，就会发出报警信号，提高工作人员及时加碗。
b.利用曲柄机构的周期性往复运动，实现切饭动作。
c.利用杠杆原理，当饭打入碗之后，杠杆能够自动向重的一方倾斜，使得碗下滑到传送带，
实现节能运动。
d.在传送带末端用刷子把掉落在传送带上的饭刷到专用的槽里，将剩饭收集起来循环利
用，以节约粮食。
e.使用光感控制，精确的控制整个系统的分步配合工作，实现一体化操作。
f.多个饭桶循环利用：当一个桶中没饭的时候，可以触发系统将另一个有饭的桶转到打饭
的位置，继续打饭，这样可以节约时间，提高效率。
6 应用前景
我们所设计的智能售饭机这一厨卫工程机械产品，实现流水线作业，从刷卡、分碗、打饭到送饭，都是由机器自动完成，效率高，只需短短的几秒种就可以完成，消费者只要站在台前即可拿饭了，而且试验的成功率高于90%，并能节约能源和粮食。每碗饭都可得到定量的控制，实现了公平原则，还本着以人为本的原则，考虑消费者对饮食卫生的潜在要求，实行了人性化服务。该产品结构简单，操作简便，价格低廉，性能稳定，同时响应了环保节能节源这一时代主流。从生产商、消费者、使用者和环保多方面考虑，达到了多赢目标。目前市场上还没有同类产品，投入生产后，销售空间喜人。
市场调查：智能售饭机在2008-2014年7年内的预计销售情况如下图所示
7.1 自动分碗机构
7.2 切饭机构
7.3 传送带
7.4 饭桶循环机构
7.5 推饭、推碗机构
7.6 清理机构
7.7 整体平面图
参考文献
［１］孙恒，陈作摸，葛文杰．机械原理(第七版)，械工业出版社，2007，201-210 ［２］Robertl.Norton ．机械原理（第3版），高等教育出版社，2004，96-110 ［３］邱丽芳．机械原理参考资料，械工业出版社，2004，123-147
［４］扬咸启. 机电工程控制基础，国防工业出版社，2005，127-145