Роботизированный комплекс для приготовления напитков
ROBOTIC COMPLEX FOR BEVERAGES PREPARATION

Изобретение относится к автоматизированным производственным линиям по приготовлению пищевых продуктов, в частности напитков, и может быть использовано в общественных местах для оптимизации человеческого труда или замены персонала.
Из уровня техники известно устройство для автоматической сборки текучих материалов в емкость для доставки в выбранное место. Устройство включает в себя множество разнесенных средств дозирования текучего материала, множество разнесенных средств для хранения сосудов и множество разнесенных мест для доставки сосудов. Роботизированный манипулятор предназначен для приема, поддержки и транспортировки сосудов. Устройство включает в себя компьютер, приспособленный для того, чтобы манипулятор робота выбирал емкость в одном из средств хранения емкостей, транспортировал ее в более чем одно из средств дозирования текучего материала в заранее определенной последовательности и доставлял емкость с набором текучих материалов в нем в заранее определенное одно из мест доставки [Патент на изобретение № US4628974, дата публикации 16.12.1986].
Недостатком данного решения является то, что манипулятор выполнен без возможности смешивания ингредиентов в емкости путем взбалтывания или встряхивания, а также сложность монтажа устройства в помещениях из-за крупногабаритных размеров предложенной системы.
Известно также полностью автоматическое устройство для приготовления напитков, содержащее роботизированный манипулятор, быстросменное соединение, вращающийся вал, неподвижную раму, чашку для шейкера, седло цилиндра, воздушный цилиндр, стержень шарнира, уплотнительную крышку и фильтр. Герметизирующая крышка подвижно соединена с фильтром и стаканом шейкера. На уплотнительной крышке и на фильтре предусмотрено уплотнительное кольцо [Заявка на изобретение № CN109259603, дата публикации 25.01.2019].
Ближайшим аналогом заявляемого изобретения является интерактивная станция для приготовления напитков, содержащая пользовательский входной интерфейс для заказа напитков, роботизированную станцию, предназначенную для сбора ингредиентов на основании заказа, смешивания ингредиентов и разлива напитка в открытую сверху емкость, зону забора, в которой пользователь получает указанную емкость от роботизированной станции, и управляющий блок для автоматического управления роботизированной станцией на основании входных данных от входного интерфейса с обеспечением приготовления напитка в соответствии с заказом, также роботизированная станция содержит по меньшей мере один роботизированный манипулятор, содержащий рабочий инструмент для сбора ингредиентов и выполнения по меньшей мере одной из операций бармена, включающих встряхивание, и/или взбалтывание, и/или примешивание, и/или процеживание. Рабочий инструмент имеет нижнюю часть для приема ингредиентов и приводную крышку, управляемую при помощи управляющего блока для водонепроницаемого закрытия нижней части.
При осуществлении предложенное изобретение содержит три роботизированных манипулятора. Один манипулятор, занимающий среднее положение между двумя другими, предназначен для приема одноразовой открытой сверху емкости для жидкости и обеспечения ее доступности для двух других манипуляторов. Два манипулятора, расположенные с двух сторон от центрального манипулятора, содержат рабочий инструмент в форме барменского шейкера. Этот инструмент выполнен из трех частей: нижней части, в которую поступают ингредиенты, крышки с механическим приводом, обеспечивающей возможность водонепроницаемого закрытия, и расположенного между ними металлического фильтра, обеспечивающего возможность процеживания напитка во время наливания. Два боковых манипулятора разливают напитки в емкость, подаваемую центральным манипулятором. Автоматизированная линия с крышкой барной стойки выполнена также с транспортерной лентой, на которую центральный манипулятор помещает емкость, заполненную напитком, и доставляет ее пользователю [Патент на изобретение № RU2672971, дата публикации 15.05.2017].
Недостатком данных решений, в том числе ближайшего аналога, является недостаточная герметичность закрытого состояния стакана шейкера и сложная организация автоматического управления закрывающей крышкой шейкера. При этом для реализации полного процесса по изготовлению и передаче пользователю готового напитка техническое решение, соответствующее ближайшему аналогу, предполагает наличие нескольких манипуляторов, в патенте на изобретение не раскрыт вариант осуществления интерактивной станции для приготовления напитков с одним манипулятором.
Технической проблемой, на разрешение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение количества и упрощении рабочих узлов автоматизированной системы по приготовлению напитков.
Технический результат заключается в оптимизации работы автоматизированной системы по приготовлению напитков.
Сущность заявляемого изобретения
Роботизированный комплекс для приготовления напитков содержит корпус, промышленного робота, представляющего собой манипулятор с рабочим органом, систему выдачи емкостей для готовых напитков, по меньшей мере одно устройство для выдачи ингредиентов и систему автоматического управления роботизированным комплексом. В отличие от ближайшего аналога, рабочий орган представляет собой шейкер в виде стакана с магнитным кольцом на верхнем основании и магнитной крышки, при этом стакан снабжен захватом емкости для готового напитка; корпус роботизированного комплекса снабжен держателем для магнитной крышки и подставкой для размещения емкости для готового напитка.
Корпус роботизированного комплекса выполнен по меньшей мере из трех частей: основная зона, вертикальная зона и верхняя зона. Вертикальная зона представляет собой каркас, выполняющий соединительную функцию для основной и верхней зон. В основной зоне расположен манипулятор и подставка для выдачи готовых напитков. Дополнительно основная зона может содержать поверхность для выдачи готовых напитков. Подставка для размещения емкости для готового напитка может быть расположена на поверхности для выдачи готовых напитков и снабжена отверстием для размещения емкости для готового напитка. Подставка дополнительно предотвращает падение емкости в процессе розлива готового напитка. Дополнительно в основной зоне вокруг манипулятора может быть расположен барьер с окном для выдачи готовых напитков для исключения травм пользователя.
Система выдачи емкостей для готовых напитков расположена в вертикальной зоне, может быть выполнена любым известным из уровня техники способом, например, в виде по меньшей мере одного диспенсера. Диспенсер может быть выполнен любым известным из уровня техники способом, например, в виде вращающегося барабана с несколькими вертикальными тубами, в каждой из которых емкости уложены друг над другом и выпадают по одному посредством срабатывания прокручивающего механизма. Дополнительно роботизированный комплекс может содержать систему датчиков для определения наличия емкостей для готовых напитков. При необходимости использования емкостей разных типов и объемов, роботизированный комплекс может быть снабжен несколькими типами диспенсеров, соответственно количеству видов емкостей.
Устройства для выдачи ингредиентов могут быть выполнены в виде емкостей для ингредиентов с механическими диспенсерами и могут быть закреплены в верхней зоне. Механические диспенсеры приводятся в движение нажатием на них рабочим органом манипулятора, за счет этого обеспечивается упрощение процесса приготовления напитков роботизированным комплексом. В вертикальной зоне могут быть расположены дополнительные емкости с ингредиентами.
Дополнительно роботизированный комплекс для приготовления напитков может содержать систему для производства льда, расположенную в вертикальной зоне и представляющую собой ледогенератор с патрубком для выдачи льда. Также в патрубке может быть установлена система датчиков для определения количества выдаваемого ледогенератором льда.
Дополнительно роботизированный комплекс для приготовления напитков может содержать систему промывки рабочего органа с форсункой высокого давления, расположенную в вертикальной зоне, и систему фильтрации воды для ледогенератора с по меньшей мере одним резервуаром и накопительным баком для чистой воды и по меньшей мере одним резервуаром для отработанной воды, расположенными в основной зоне. В основной зоне роботизированного комплекса может быть расположен насос для обеспечения оптимального давления воды в системе промывки рабочего органа и насос для обеспечения оптимального давления воды в системе фильтрации воды для ледогенератора.
Система автоматического управления роботизированным комплексом представляет собой программно-аппаратный комплекс, который содержит модуль для управления манипулятором и модуль взаимодействия с пользователем. Модуль взаимодействия с пользователем может содержать сенсорный дисплей, или выполнен в виде сенсорного планшета или моноблока. Система автоматического управления роботизированным комплексом может дополнительно содержать модуль управления вспомогательным оборудованием, с помощью которого осуществляется управление системой для производства льда, системой по выдаче емкостей для готовых напитков, системой промывки рабочего органа, системой фильтрации воды. Предпочтительно программно-аппаратный комплекс и управляющий компьютер расположены в основной зоне.
Рабочий орган манипулятора в виде стакана с захватом выполняет функцию шейкера для приготовления напитков, с помощью которого осуществляется сбор, смешивание, забор емкости для готового напитка и ее наполнение, а также выдача готового напитка пользователю. Магнитное кольцо и магнитная крышка снабжены магнитами достаточной силы для обеспечения герметичности в закрытом состоянии стакана. Крышка при открытом состоянии стакана расположена на держателе, закрепленном на корпусе, например, в верхней зоне роботизированного комплекса или в вертикальной зоне, предпочтительно над системой выдачи емкостей для готовых напитков.
Держатель для магнитной крышки может быть выполнен любым известным из уровня техники способом, например, в виде магниточувствительной пластины, или в виде крюка, или Г-образной или Т-образной формы, или П-образного поперечного сечения с продольным пазом на нижнем основании. Держатель может быть расположен непосредственно над системой для промывки рабочего органа манипулятора, за счет чего дополнительно обеспечивается оптимизация процесса приготовления напитков за счет сокращения количества перемещений манипулятора. При этом крышка может быть снабжена петлеобразной ручкой или ручкой в форме Т-образного или двутаврового профиля для крепления в пазу держателя.
Захват емкости для готовых напитков предназначен для забора емкости из системы выдачи емкостей для готовых напитков и может быть выполнен в виде незамкнутого обода, закрепленного на цилиндрической поверхности стакана, или на его нижнем основании. Захват может быть выполнен любого размера, в зависимости от размеров емкостей для готовых напитков, используемых в комплексе, и обеспечивает возможность перемещения емкости для напитка из системы выдачи емкостей на поверхность для выдачи готовых напитков, а при наличии защитного барьера – непосредственно к окну для выдачи готового напитка пользователю.
Таким образом, заявляемый комплекс обладает ранее неизвестными из открытых источников информации свойствами, заключающимися в возможности осуществления всех необходимых для приготовления напитков действий: собирать все необходимые ингредиенты в стакан рабочего инструмента, получать лед из системы для производства льда, получать емкость для напитков из системы выдачи емкостей, перемещать емкость для готовых напитков для выдачи пользователю, производить смешивание ингредиентов внутри стакана, а также выливать полученный напиток в емкость для готовых напитков. Таким образом за счет выполнения рабочего органа манипулятора в виде стакана с захватом емкостей для готовых напитков, количество рабочих узлов роботизированного комплекса для приготовления напитков уменьшается, что обеспечивает оптимизацию работы автоматизированного комплекса. За счет выполнения стакана с магнитным кольцом и магнитной крышкой, а также снабжения автоматизированного комплекса держателем для магнитной крышки обеспечивается упрощение конструкции рабочего органа и, как следствие, снижение вероятности выхода его из строя, что также обеспечивает оптимизацию работы роботизированного комплекса для приготовления напитков. Вышеописанные существенные признаки являются новыми и явным образом не следуют из уровня техники, что обеспечивает соответствие заявляемого изобретения критерию патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».
Заявляемое изобретение может быть выполнено известными способами из известных материалов, что обеспечивает его соответствие критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Сущность заявляемого изобретения поясняется следующими чертежами:
Фиг.1 - Схематический вид роботизированного комплекса для приготовления напитков сбоку.
Фиг.2 - Схематический вид роботизированного комплекса для приготовления напитков с манипулятором, вид спереди.
Фиг.3 - Вид роботизированного комплекса для приготовления напитков в изометрии;
Фиг.4 - Схематический вид роботизированного комплекса для приготовления напитков, вид спереди.
Фиг.5 – Стакан рабочего органа манипулятора с захватом, магнитным кольцом и магнитной крышкой, схематический вид в изометрии.
Фиг.6 – Система выдачи емкостей для готовых напитков, схематический вид в изометрии.
Роботизированный комплекс для приготовления напитков содержит систему автоматического управления на базе программно-аппаратного комплекса, состоящего из модуля управления манипулятором 1, модуля управления вспомогательным оборудованием 2 и модуля взаимодействия с пользователем 3. Модуль взаимодействия с пользователем 3 выполнен в виде сенсорного планшета 3 с пользовательским интерфейсом. Корпус роботизированного комплекса содержит поверхность 4 для выдачи готовых напитков с подставкой 31 и барьер 5 с окном 6 для выдачи напитков пользователю и состоит из трех частей: основная зона 7, вертикальная зона 8 и верхняя зона 9. В основной зоне 7 расположен манипулятор 10, модуль управления манипулятором 1 и сенсорный планшет 3. Манипулятор 10 содержит рабочий орган, выполненный в виде стакана 11 с захватом 12 емкости для готовых напитков. Стакан 11 снабжен магнитным кольцом 13 на его верхнем основании и магнитной крышкой 14. Магнитная крышка 14 содержит петлеобразный элемент 15 для фиксации на держателе 16, расположенном в верхней зоне 9 роботизированного комплекса. В основной зоне 7 роботизированного комплекса расположены резервуар 17 для чистой воды, резервуары 18 для отработанной воды, накопительный бак 19 для чистой воды, система фильтрации 20 воды, насос 21 для обеспечения оптимального давления воды в системе промывки 22 рабочего органа манипулятора, насос 23 для обеспечения оптимального давления воды в системе фильтрации 20 воды. Верхняя зона 9 содержит устройства для выдачи ингредиентов, выполненные в виде емкостей 24 с ингредиентами и механическими диспенсерами 25. Вертикальная зона 8 роботизированного комплекса содержит модуль управления вспомогательным оборудованием 2, систему выдачи 26 емкостей 27 для готовых напитков, систему для производства льда 28, представляющую собой ледогенератор (не показано на чертежах) с патрубком для выдачи льда (не показано на чертежах). Также роботизированный комплекс содержит систему датчиков 29 для определения наличия емкостей 27 в системе выдачи 26 емкостей 27 для готовых напитков, систему датчиков для определения количества выдаваемого ледогенератором льда (не показано на чертежах) и систему промывки 22 рабочего органа манипулятора с форсункой 30 высокого давления.
Принцип действия заявляемого изобретения заключается в следующем.
После подачи команды от системы автоматического управления роботизированным комплексом к манипулятору 10 на производство выбранного пользователем напитка манипулятор 10 отправляется к системе выдачи 26 емкостей 27 для готовых напитков. Захват 12 емкостей для готовых напитков стакана 11 принимает емкость 27 из системы выдачи 26 емкостей 27 для готовых напитков. После чего манипулятор 10 устанавливает пустую емкость 27 на подставку 31 на поверхности 4 для выдачи готовых напитков в окне 6 для выдачи готового напитка пользователю.
После этого манипулятор 10 направляется к системе для производства льда 28, ледогенератор (не показано на чертежах) выдает необходимое количество льда, которое поступает в открытый стакан 11 рабочего органа.
Манипулятор 10 направляется к устройствам для выдачи ингредиентов. Данные о необходимых ингредиентах и их количестве от модуля взаимодействия с пользователем 2 через модуль управления манипулятором 1 передаются манипулятору 10. Манипулятор 10 с открытой крышкой 14 стакана 11 активирует диспенсеры 25 устройств 24 для выдачи ингредиентов нажатием на них и получает необходимое количество ингредиентов. Далее манипулятор 10 подносит стакан 11 к держателю 16 магнитной крышки 14, магнитная крышка 14 присоединяется к магнитному кольцу 13 стакана 11, производится смешивание ингредиентов посредством соответствующих движений манипулятора 10 с рабочим органом. После процесса перемешивания манипулятор 10 возвращает магнитную крышку 14 на держатель 16, где она отсоединяется от стакана 11.
После этого манипулятор 10 с готовой смесью ингредиентов в стакане 11 выливает наклонным движением ингредиенты в установленную ранее емкость 27 для готового напитка. Завершающим этапом манипулятор 10 перемещает стакан 11 к системе промывки 22, нажимает на форсунку 30 высокого давления, тем самым осуществляя промывку рабочего органа манипулятора. После чего манипулятор 10 возвращается в исходное положение для принятия нового заказа от пользователя.