КОНСТРУКЦИОННО РАССРЕДОТОЧЕННЫЙ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ЦИКЛИЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА ПИЩЕВОЙ ПРОДУКЦИИ ПОСЛОЙНОГО СОДЕРЖАНИЯ
STRUCTURALLY DISPERSED ROBOTIC COMPLEX FOR CYCLIC PRODUCTION OF LAYERED FOOD PRODUCTS

Область техники
Предлагаемое изобретение относится к области высокотехнологичного конкурентоспособного оборудования, оснащаемого объединенной сетью промышленных роботов кулинарного назначения, управляемых интеллектуальными перспективными устройствами, которые программно настроены на контроль подчиненных систем, совокупной задачей которых является получение готовой к непосредственному употреблению пищевой продукции преимущественно послойного строения, к числу которой можно отнести сэндвичи, гамбургеры, бутерброды, пироги, блины с начинкой, пиццу, салаты и другие.
Уровень техники
Из уровня техники известна автоматическая кухонная система, которая выполнена в виде манипуляторного робота-помощника (см. WO 18165105, кл. A23L 5/10, опубл. 13.09.2018 г. [1]).
Известный кулинарный робот-помощник [1] ориентирован на эксплуатацию в промышленных условиях и способен быть вспомогательной единицей при выполнении широкого спектра кулинарных задач и, как правило, эксплуатируется под непосредственным контролем профессионального повара.
Главной задачей рассматриваемого робота-кулинара является его техническая адаптация для возможности частичной или полной автоматизации приготавливаемых пищевых блюд.
Из общих с предлагаемым изобретением технических аспектов следует отметить назначение, заключающееся в полной или частичной автоматизации процессов приготовления кулинарных блюд, а также наличие автоматического манипуляторного механизма, адаптированного для проведения определенных, контролируемых компьютерным процессором кулинарных операций, связанных, в частности, с перемещением кулинарных компонентов их обработкой и с последующей передачей готовой продукции непосредственному потребителю.
Автоматический манипуляторный механизм робота-помощника [1] состоит из имитирующего руку человека манипулятора, способного осуществлять захватные и иные осязательные действия, которые становятся возможными в виду наличия сенсорного узла, множества камер видеонаблюдения, следящих за кулинарным действием и контроллера, непосредственно обеспечивающего перемещение манипулятора, при этом применяемый процессор, контролирующий работу робота-помощника, имеет интеллектуальные характеристики, позволяющие производить программирование и соответственно осуществлять корректировки работы, учитывая особенности заказа, особенности самого рецепта блюда и информацию об имеющемся кухонном оборудовании, а также данных передаваемых с камер видеонаблюдения.
Следует учитывать, что известная система [1] имеет вспомогательное назначение и собственно не предназначена для автономного самостоятельного функционирования, поскольку нуждается в постоянном контроле со стороны обслуживающего персонала, который обязан следить за ходом выполнения кулинарных операций, производить в случае необходимости ручные корректировки и поправки в работе, а также своевременно пополнять расходные пищевые материалы, что в свою очередь не способно в полной мере отождествлять данную разработку с некой автоматической системой, способной длительное время работать без посторонней помощи.
Кроме того, известная разработка [1] обладает узким эксплуатационным диапазоном эффективного действия, поскольку имеющееся оборудование рассчитано исключительно на работу по однообразному определенному алгоритму, который, однако, может быть подвержен производственным изменениям и корректировкам, но все же имеет узкий профиль действия, ориентированный в основном на захват объектов, их удержание с возможными переворотами и их перенос на соседний участок для последующей доработки.
Из уровня техники известна автоматическая кухонная система (см. US 2020268210, кл. A47J 44/00, опубл. 07.08.2020 г. [2]).
Данная кухонная система [2] подразумевает возможность автоматического управления имеющимися пищевыми ингредиентами, включающую способность их хранения, транспортировки и раздачи с целью получения качественных готовых к употреблению пищевых блюд различного содержания.
Следует учесть, что процесс передачи и раздачи пищевых компонентов из мест временного хранения в кухонную посуду для их дальнейшей обработки также автоматизирован и для этого имеется специализированный алгоритм управления, кроме того внутреннее перемещение пищевых компонентов осуществляется посредством транспортных средств, при этом компоновочные и выдаваемые процессы также полностью автоматизированы.
Реализация имеющегося арсенала взаимосвязанных функциональных возможностей осуществляется в виду того, что в системе [2] имеется оборудование, которое с помощью специализированных программных и аппаратных средств запускает взаимосвязанные производственные циклы, подразумевающие проведение ряда автоматизированных производственных процедур кулинарного назначения, которые связаны с забором необходимых кулинарных заготовок, включая их последующую обработку с пополнением их определенными компонентами, с производственным перемещением частично готовой продукции посредством транспортных средств, а также с автоматической подачей готовой продукции конечному потребителю.
Значимыми особенностями данной кулинарной системы [2], составляющими основу изобретательского замысла, следует считать интеллектуальную систему перемещения продукции, которая содержит комплекс рельсовых путей, по которым двигаются транспортные средства, конструкционно приспособленные для перевозки контейнеров с пищей, при этом в состав входят остановочные пункты, элементы зарядки и средства переключения рельсовых путей.
Кроме того, в системе [2] предусмотрено наличие устройств для временного хранения пищевых компонентов с отделениями для хранения множества контейнеров, устройств для активации контейнеров, а также устройств для переноса пищевых компонентов.
Известная автоматизированная кухонная система [2] существенно сокращает затраты на рабочую силу и при этом производит пищу стабильно высокого качества.
Следует обратить внимание на то, что известная система [2] внешне выполнена в виде отдельного с проходом для персонала помещения, представляющего из себя объемный закрытого типа корпусной блок, позволяющий разместить и объединить оборудование и обеспечить свободный доступ для персонала с целью периодического осмотра и обслуживания, что характеризует данный объект, как некий автономный производственный комплекс, который может быть успешен, однако, диапазон его применения на рынке услуг представляется ограниченным, поскольку недоступные для общего обозрения кулинарные системы малоэффективны при установке в ресторанных точках общественного питания, поскольку не вызывают доверия потребителя к качеству получаемого продукта, таким образом, разумным вариантом размещения могут послужить служебные производственные помещения с ограниченным доступом, а собственно варианты реализации получаемой продукции могут охватывать как местные точки приема пищи, так и внешние, требующие доставки продукции курьерскими службами.
Также следует отметить, что известная система [2] преимущественно ориентирована для использования в промышленных масштабах, по строению она является сложным многоуровневым робототехническим сооружением, содержащим большое количество уникальных взаимодействующих друг с другом механизмов, при этом многие из них имеют экспериментальные непроверенные строения и связи, которые будут отрицательно отражаться на работе системы и потребуют технического вмешательства, подразумевающего внесение корректировок в работу оборудования или изменения конструктива отдельных блоков, что напрямую сопряжено с остановкой производственного цикла и потерей в результате этого конкурентных преимуществ.
Наиболее близким в отношении технической сущности к заявляемому объекту является автоматическая система для приготовления пищи (см. CN 112273986, кл. A47J 44/00, опубл. 29.01.2021 г. [3]).
Известная автоматическая система [3] выполнена по подобию торговых автоматов, которые могут быть размещены как на улице, так и в помещении и приспособлены для продажи напитков, снеков, шоколадных батончиков и другой подобной продукции, однако, в данном случае торговая концепция предусматривает не реализацию заводской продукции, а непосредственное изготовление и последующую продажу пищи, составляемой из множества ингредиентов, загруженных заранее и хранящихся в отдельных ячейках.
По сути рассматриваемый образец [3] является относительно компактной многофункциональной системой, имеющей корпусное исполнение, при помощи которой возможно заказать определенный продукт питания, преимущественно из сегмента продукции быстрого приготовления, которая будет произведена в присутствии заказчика и выдана на руки при условии оплаты данной услуги.
Такой производственный автомат работает в автоматическом режиме, эксплуатацию которого поддерживает компьютерное устройство с соответствующим программным обеспечением, в программном подчинении которого находятся взаимодействующие между собой средства передачи пищевых ингредиентов, средства перемещения приготавливаемой продукции, обрабатывающее оборудование, исполнительные механизмы, а также средства передачи и подготовки к выдаче готовой продукции конкретному потребителю, прошедшему процедуру верификации.
Примечательной особенностью данного производственного автомата является его относительно компактные размеры и высокая производительность, а также наличие подсистемы, предназначенной для удаления дыма, вырабатываемого при проведении термических действий при приготовлении продукции, кроме того предусмотрена система очистки кулинарного дыма, что фактически позволит безопасно эксплуатировать данную кулинарную машину, как внутри зданий, так и в уличных условиях.
Неоспоримым преимуществом анализируемой разработки [3] является создание относительно перспективной розничной торговой концепции, позволяющей готовить горячую пищу в торговом автомате, который может находится на улице, в здании, в метрополитене, транспортном переходе, а также в других местах, что позволяет экономить время, избегая очередей, являющихся неотъемлемым признаком сетей питания быстрого приготовления, а также возможно денежные средства, поскольку данный производственный автомат работает автономно, не занимает много места не нуждается в постоянном присутствии обслуживающего персонала, что может минимизировать затраты на его содержание, что в условиях рыночной экономики может повлиять в сторону уменьшения ценообразования.
Другой важной и уже упомянутой ранее особенностью следует считать относительно компактные размеры и при этом высокая производительность, что обеспечивается благодаря используемому оборудованию, размещаемому как внутри, так и с внешней стороны, которое в свою очередь рассредоточено относительно корпуса оптимально с максимальным использованием полезного пространства.
Но все же данная концепция не лишена недостатков и проявляются они в следующем.
Нельзя не отметить повышенную вероятность повреждения подобных торговых автоматов в целях хищения продукции или из хулиганских побуждений, поскольку во многих случаях оборудование находится на улицах и соответственно не охраняется.
Данные торговые автоматы могут вызывать большой пользовательский интерес, что может провоцировать повышенный спрос на подобного рода услуги и соответственно повлечь за собой интенсивное эксплуатирование автомата, как результат это приведет к повышенному расходу пищевого сырья, которое может закончиться в неподходящий момент и остановит производственный процесс до момента приезда обслуживающего персонала.
Максимальное использование свободного пространства в данном кулинарном автомате может способствовать непреднамеренному перемешиванию пищевых компонентов, и следовательно будет нарушена рецептуры приготовления, так же может быть нарушено товарное соседство и в результате этого перемешаны запахи, что также повлечет нарушение технологического процесса и собственно снижение качества продукции, кроме того расположенное с внешней стороны корпуса технологическое оборудование, в том числе емкости для хранения пищевых компонентов могут быть подвержены внешнему атмосферному воздействию и следовательно могут быть испорчены ранее установленного срока.
Раскрытие изобретения
Технической проблемой предлагаемого изобретения является создание коммерчески перспективного, обладающего высоким производственным потенциалом и улучшенными технико-эксплуатационными показателями автоматического кулинарного комплекса, имеющего робототехническую составляющую, и конструкционно приспособленного для изготовления в промышленных объемах готовой для непосредственного употребления пищевой продукции, приготавливаемой в охлаждаемых условиях, строение которой характеризуется преимущественно послойной компоновкой.
Техническим результатом предлагаемого изобретения, который решает указанную техническую проблему, является реализация указанного назначения по конструированию технически перспективного, обладающего существенным запасом функциональности конкурентоспособного кулинарного производственного комплекса, работающего в автоматическом цикличном режиме, позволяющим получать востребованную и готовую к непосредственному употреблению продукцию, характеризующуюся высоким качеством, высокой скоростью, безошибочностью и точностью нанесения пищевых компонентов.
Существующая техническая проблема и заданный технический результат достигаются в результате того, что робототехнический кулинарный комплекс для приготовления в охлаждаемых условиях съедобных изделий слоистой компоновки содержит транспортировочную подсистему с интеллектуальным рабочим органом, перемещающимся по оборудованному погрузо-разгрузочному участку, в области операционного охвата которого размещены оборудование для хранения и исходной подачи пищевых или непищевых основ и сопряженная с ним пищевая заготовочная подсистема, при этом оборудование для хранения и исходной подачи выполнено в виде автоматизированной холодильной установки, имеющей вращательный манипуляторный механизм для пищевых или непищевых основ, совмещенный с интегрированным устройством подхвата и исходной подачи пищевых или непищевых основ на имеющуюся активную поверхность рабочего органа с целью их последующей кулинарной обработки, а пищевая заготовочная подсистема обеспечивает расчетную послойную выдачу используемых пищевых компонентов на соответствующую пищевую или непищевую основу и соответственно выполнена в виде группы дозировочных распределительных блоков, часть из которых имеет индивидуальное устройство обработки и выпуска пищевых компонентов, а часть объединена в едином обособленном объекте, разграничивающим блоки относительно друг друга, обеспечивая дозированное разграниченное извлечение пищевых компонентов с помощью общего устройства обработки и выпуска, активируемого в случае позиционирования с требуемым блоком, причем комплексной работой задействованных систем управляет соединенное с центральным сервером интеллектуальное устройство, которое по завершении цикла кулинарной обработки каждой пищевой или непищевой основы направляет управляющий сигнал на расположенное в пределах конечной области погрузо-разгрузочного участка средство передачи практически сформированной продукции, которое передает ее в интегрированную, взаимосвязанную с упаковочным устройством, подсистему временного хранения и выдачи возможно упакованного готового к изъятию продукта, который в дальнейшем, преимущественно в разогретом состоянии, поступает в область забора, активирующуюся для потребителя при условии успешности верификационной процедуры.
По одному из наиболее перспективных вариантов исполнения предлагаемого изобретения в качестве интеллектуального рабочего органа транспортировочной системы используется двухкоординатный грузовой стол, перемещающийся по оборудованным балкам, уложенным на опорное средство.
Является наиболее предпочтительным если двухкоординатный грузовой стол состоит из основания, на котором установлена рабочая платформа, имеющая возможность перемещения в продольном и поперечном направлениях.
Возможен также вариант исполнения изобретения, когда транспортировочная подсистема состоит из оборудованного конвейерного устройства, интеллектуальный рабочий орган которого выполнен в виде бесконечной ленты.
Согласно наиболее рациональному варианту исполнения изобретения единый обособленный объект в сечении выполняется округлой формы.
Применяемый согласно перспективному варианту исполнения изобретения двухкоординатный грузовой стол может быть оснащен цифровым средством мониторинга качества приготовления продукции.
Применяемое, согласно частному варианту реализации изобретения, цифровое средство мониторинга качества продукции выполняется, как правило, в виде фото и/или видео камеры.
Используемое в предлагаемом изобретении интеллектуальное устройство имеет способность анализировать поступающие изображения от средства мониторинга качества приготовления продукции и вырабатывать, в случае неполного эталонного соответствия продукции, запрограммированные командные сигналы, активирующие необходимые режимы работы оборудования, направленные на устранение недостатков продукции.
Кроме того, используемое интеллектуальное устройство имеет возможность анализа полученных изображений, сравнивая их с загруженными эталонными изображениями, и в случае неудовлетворительного результата формировать и направлять командный сигнал для изъятия некачественных продуктов, который реализуется посредством исполнительного элемента, располагаемого в пределах погрузо-разгрузочного участка транспортировочной подсистемы.
По одному из наиболее вероятного варианта исполнения предлагаемого комплекса, охлаждаемые условия обеспечиваются посредством короба, который создает возможность охлаждения охватываемого пространства, внутри которого помещается сосредоточенное воедино основное и вспомогательное оборудование. При этом, короб, как правило, выполняется прозрачным и приспособлен для наглядного обозрения происходящих внутри процессов приготовления продукции.
Может быть и такой конструктивный вариант исполнения комплекса, при котором охлаждаемые условия обеспечиваются за счет наличия у основного производственного оборудования автономных индивидуально настроенных систем охлаждения.
В пределах погрузо-разгрузочного участка допускается установка дозировочного устройства для заливки теста для приготовления мучных и хлебо-булочных основ (блинов, вафель, лаваша, булок для бургеров и других), которое представляет собой резервуар заданного объема для хранения теста (исполненный из стекла, нержавеющей стали, иного материала), оснащенный клапаном подачи теста, устройством распределения теста на непищевую основу (дозатором) с функцией кругового вращения, управляемыми с помощью электродвигателя.
В пределах погрузо-разгрузочного участка допускается также установка печи, используемой для запекания продукции.
Частный конструкционный вариант исполнения комплекса подразумевает, что в области операционного охвата погрузо-разгрузочного участка размещается вытяжное устройство для удаления исходящих от приготавливаемой продукции запахов.
Автоматизированная холодильная установка, как правило, выполняется цилиндрической формы.
Согласно разработанной изобретательской концепции предлагается вниманию робототехнический комплекс для цикличного производства готовой к непосредственному употреблению продукции относительно быстрого приготовления, причем данный комплекс выделяется значимыми существенными особенностями, к числу которых можно отнести условия работы комплекса в охлаждаемой среде, конструкционное рассредоточение используемого взаимосвязанного между собой оборудования, а также независимость и автономность функционирования, сопровождающиеся полной автоматизацией производственных циклов, реализующихся за счет применения группы программируемых промышленных робототехнических средств, конструкционно и программно ориентированных на проведение кулинарных действий и манипуляций с целью конечного получения качественной для непосредственного употребления продукции, характеризующейся послойным нанесением пищевых компонентов.
Базовыми конструкционными особенностями предлагаемого робототехнического комплекса для поэтапного изготовления кулинарных изделий слоистой компоновки, которые вносят ощутимый вклад в имеющийся уровень техники и по существу определяют объект патентования, является налаженная работа относительно компактно рассредоточенного на одном защищенном от внешнего воздействия охлаждаемом производственном участке автоматического и функционально взаимодействующего между собой оборудования, включающего подсистемы ограниченного хранения и первичной подачи продукции, транспортную систему, перемещающую пищевые или непищевые основы с целью их кулинарной обработки для возможности последующей передачи на упаковочное и в конечном счете на раздаточное оборудование, имеющее возможность подогрева продукции и временного хранения, после которого продукция передается непосредственно потребителю, прошедшему положительно процедуру верификации.
Особое внимание с точки зрения изобретательского замысла и достижения необходимого положительного результата следует отметить наличие интеллектуального устройства, подключенного к центральному серверу управления, от которого оно получает информационные данные о необходимости приготовления конкретного заказа, который ввиду конструкционно адаптированного к проведению кулинарии подчиненного функционально взаимосвязанного запрограммированного робототехнического оборудования проходит, согласно особенностям заказа, индивидуальную кулинарную обработку и в дальнейшем поступает к потребителю продукции.
В техническом отношении важно подчеркнуть, что наличие рассредоточенного на одном производственном охлаждаемом участке групп взаимосвязанного и взаимодействующего между собой производственного оборудования, значимую часть которых составляют контролируемые интеллектуальным устройством робототехнические средства, которые функционально адаптированы и программно настроены для проведения необходимых кулинарных процедур, связанных, в частности, с подачей продукции путем ее захвата, перемещением, пополнением ингредиентами и итоговой раздачей потребителю, создает некую органичную перспективную и технически совершенную структуру, имеющую в арсенале инновационные манипуляторные устройства, способные значительно упрощать работу и увеличивать скорость обработки продуктовых заказов, обеспечивая безошибочность и машинную точность движений на всех задействованных производственных стадиях, что, в свою очередь, позволяет работать длительное время автономно без контроля обслуживающего персонала и как результат появляется значительное конкурентное преимущество и дальнейшие предпосылки для коммерчески успешного внедрения на рынок данной технологии по качественному изготовлению кулинарной продукции.
Следует отметить, что используемое оборудование для хранения и исходной подачи продуктовых компонентов, которое выполнено в виде автоматизированной холодильной установки цилиндрической формы в сочетании с имеющимся вращательным манипуляторным механизмом, совмещенным с автоматическим устройством подхвата и исходной подачи продукции на линию кулинарной обработки создает выверенный с точки зрения эргономики технический участок комплекса, способный использовать доступный вращательный процесс и указанную цилиндрическую конфигурацию в целях оптимального пространственного положения продукции, эффективно занимаемой имеющийся полезный объем, что безусловно оказывает положительный эффект и повышает производственный потенциал, сохраняя при этом баланс высокого качества продукции и высоких производственных объемов.
В дополнении необходимо упомянуть, что наличие среди группы индивидуально сконструированных дозировочных распределительных блоков отдельной части, которая объединена в едином обособленном объекте, разграничивающим блоки, входящие в его состав относительно друг друга, обеспечивая дозированное разграниченное извлечение пищевых компонентов с помощью общего для указанного объекта устройства обработки и выпуска, активируемого в случае позиционирования с требуемым блоком создает благоприятные условия для оптимального и рационального использования имеющегося пищевого сырья, увеличивая при этом содержание и разновидность пищевых компонентов с сохранением прежних условно установленных производственных габаритов кулинарного комплекса.
Таким образом, предлагаемое выше конструктивное выполнение заявляемого робототехнического производственного комплекса для поэтапного изготовления кулинарных изделий слоистой компоновки с учетом его характеристик и технических особенностей образует совокупность признаков, достаточных для достижения заданного технического результата, заключающегося в реализации назначения по конструированию технически перспективного, обладающего существенным запасом функциональности конкурентоспособного кулинарного производственного комплекса, работающего в автоматическом цикличном режиме, позволяющим получать востребованную и готовую к непосредственному употреблению продукцию, характеризующуюся высоким качеством, высокой скоростью, безошибочностью и точностью нанесения пищевых компонентов, а также для решения существующей технической проблемы по созданию перспективного, обладающего высоким производственным потенциалом и улучшенными технико-эксплуатационными показателями автоматического кулинарного комплекса, имеющего робототехническую составляющую, и конструкционно приспособленного для изготовления в промышленных объемах готовой для непосредственного употребления приготовленной в охлаждаемой среде пищевой продукции, строение которой характеризуется послойной компоновкой.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого производственного комплекса;
На фиг. 2 изображено оборудование для хранения и исходной подачи в момент передачи пищевой или непищевой основы на кулинарную обработку;
На фиг. 3 показан обзорный вид сверху на предлагаемый производственный комплекс;
На фиг. 4 представлено исполнение пищевой заготовочной системы, пополняющей ингредиентами продуктовые заготовки;
На фиг. 5а и 5б представлена транспортировочная система с интеллектуальным рабочим органом;
На фиг. 5а представлен вид сбоку на упомянутую систему;
На фиг. 5б представлен вид сверху на упомянутую систему;
На фиг. 6 представлен вариант исполнения упаковочного устройства;
На фиг. 7 представлен вариант исполнения подсистемы временного хранения и выдачи продукции.
Осуществление изобретения Предлагаемое изобретение поясняется конкретным примером выполнения и реализации, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядным образом демонстрируют достижение указанной совокупностью существенных признаков заданного технического результата, а также решение существующей технической проблемы.
На перечисленных фигурах представлены следующие части и элементы предлагаемого робототехнического производственного комплекса:
1 - интеллектуальное устройство;
2 - автоматизированная холодильная установка;
3 - устройство подхвата и исходной подачи пищевых или непищевых основ;
4 - ряды хранящихся пищевых или непищевых основ;
5 - двухкоординатный грузовой стол;
6 - погрузо-разгрузочный участок;
7 - цифровая видео камера;
8 - дозировочные распределительные блоки;
9 - особый дозировочный распределительный блок для измельченной мясной продукции;
10 - особый дозировочный распределительный блок для замороженных полуфабрикатов;
11 - индивидуальные устройства обработки и выпуска пищевых компонентов;
12 - механизм для формирования котлет;
13 - устройство для термической обработки котлет;
14 - механизм подачи котлет на продуктовую основу;
15 - исполнительный элемент для изъятия некачественной продукции;
16 - короб;
17 - антибактериальное средство ультрафиолетового излучения;
18 - упаковочное устройство;
19 - средство передачи сформированной продукции;
20 - подсистема хранения и выдачи готовой продукции;
21 - интерактивный экран для взаимодействия с потребителем;
22 - область забора готовой продукции;
23 - пищевые или непищевые основы;
24 - готовая к изъятию продукция;
25 - вращательный манипуляторный механизм;
26 - механизм выталкивания пищевых или непищевых основ;
27 - проем для исходной подачи пищевых или непищевых основ;
28 - балки;
29 - дверь для изначальной загрузки пищевых или непищевых основ;
30 - поршень-толкатель;
31 - единый обособленный объект;
32 - разграничительные перегородки;
33 - общее устройство обработки и выпуска;
34 - электродвигатель с приводом для вращения;
35 - основание;
36 - рабочая платформа;
37 - металлическая основа;
38 - сервоприводы;
39 - датчики весов;
40 - устройства подшипников с винтовыми парами и счетчиками оборотов;
41 - подвижные элементы;
42 - упаковочный лист;
43 - поршни;
44 - пресс-толкатели.
Итак, предлагаемый робототехнический производственный комплекс для поэтапного изготовления кулинарных изделий слоистой компоновки содержит транспортировочную подсистему с интеллектуальным рабочим органом, перемещающимся по оборудованному погрузо-разгрузочному участку 6. В качестве интеллектуального рабочего органа указанной транспортировочной системы применяется двухкоординатный грузовой стол 5, который имеет возможность перемещения по оборудованным балкам 28, размещенным на погрузо-разгрузочном участке 6.
В области операционного охвата погрузо-разгрузочного участка 6 размещаются оборудование для хранения и исходной подачи пищевых или непищевых основ 23, а также сопряженная с указанным оборудованием пищевая заготовочная подсистема. При этом оборудование для хранения и исходной подачи пищевых или непищевых основ 23 выполнено в виде автоматизированной холодильной установки 2 цилиндрической формы, имеющей вращательный манипуляторный механизм 25, необходимый для перемещения пищевых или непищевых основ 23. Данный вращательный манипуляторный механизм 25 совмещен с интегрированным устройством подхвата и исходной подачи 3 пищевых или непищевых основ 23, поступающих в результате на активную поверхность двухкоординатного грузового стола 5 с целью их последующей кулинарной обработки. Следует отметить, что указанное устройство подхвата и исходной подачи 3, как уже было указано, интегрировано с холодильной установкой 2 и состоит из механизма выталкивания 26 с поршнем-толкателем 30, который извлекает пищевую или непищевую основу 23 наружу через проем 27, служащий для исходной подачи пищевых или непищевых основ 23 на активную поверхность двухкоординатного грузового стола 5, в качестве которой выступает внешняя поверхность рабочей платформы 36, которая имеет возможность перемещения в продольном и поперечном направлении.
Указанная пищевая заготовочная подсистема выполнена с возможностью расчетной послойной выдачи используемых пищевых компонентов на соответствующую пищевую или непищевую основу 23 и выполнена в виде группы дозировочных распределительных блоков 8, часть из которых имеет индивидуальное устройство обработки и выпуска пищевых компонентов 11, а часть объединена в едином обособленном объекте 31. Единый обособленный объект 31 разграничивает блоки 8 относительно друг друга, обеспечивая дозированное разграниченное извлечение пищевых компонентов с помощью общего устройства обработки и выпуска 33, которое активируется в случае позиционирования с требуемым блоком 8.
Данная заготовочная подсистема может также содержать дозировочные распределительные блоки 9 и 10 особой конструкции и назначения, так особый блок 9 предназначен для распределения и измельчения мясной продукции, а особый блок 10 предназначен преимущественно для распределения замороженных полуфабрикатов.
Комплексной работой всех имеющихся систем и подсистем управляет соединенное с центральным сервером интеллектуальное устройство 1, которое по завершении цикла кулинарной обработки каждой пищевой или непищевой основы 23 направляет управляющий сигнал на расположенное в пределах конечной области погрузо-разгрузочного участка 6 средство передачи 19 практически сформированной продукции, которое передает ее в интегрированную, взаимосвязанную с упаковочным устройством 18 подсистему временного хранения и выдачи 20 возможно упакованных и готовых к изъятию продуктов 24, которые в дальнейшем, как правило, в разогретом состоянии, поступают в область забора 22, активирующуюся для потребителя при условии успешности верификационной процедуры.
Двухкоординатный грузовой стол 5, как правило, оснащается цифровой видеокамерой 7, в результате чего используемое интеллектуальное устройство 1 способно анализировать поступающие от нее изображения, что позволяет вырабатывать, например, в случае неполного эталонного соответствия продукции, определенные командные сигналы, активирующие режимы работы оборудования, направленные на устранение недостатков продукции. Кроме того, интеллектуальное устройство 1, анализируя изображения и сравнивая их с эталонными, может в случае неудовлетворительного результата сформировать командные сигналы для изъятия некачественных продуктов, что реализуется посредством исполнительного элемента 15, располагаемого в пределах погрузо-разгрузочного участка 6.
Предлагаемый робототехнический производственный комплекс для поэтапного изготовления кулинарных изделий слоистой компоновки может быть реализован следующим образом.
Следует отметить, что цель последующего описания предлагаемого изобретения заключается не в его ограничении конкретным исполнением и вариантом реализации, а наоборот в охвате всевозможных дополнений, не выходящих за рамки представленной формулы изобретения.
Управление производственными процессами предлагаемого производственного комплекса осуществляется интеллектуальным устройством 1, являющимся современным компьютерным процессором, при этом устройство связано с центральным сервером и подключено к сети Интернет или к подобной сети по передаче данных.
Интеллектуальное устройство 1 имеет программное обеспечение, посредством которого обеспечивается передача информации о поступающих заказах и о работе всего оборудования производственного комплекса.
Заказать определенное кулинарное изделие слоистой компоновки (сэндвичи, бутерброды, пироги, блины с начинкой, пиццу, салат и другие), а также выбрать при желании его наполнение и особенности приготовления возможно с помощью любого электронного устройства (смартфон, планшет, электронный браслет, компьютер, ноутбук и другие), подключенного к сети Интернет, или это возможно сделать непосредственно на месте с помощью интерактивного экрана 21, предназначенного для взаимодействия с потребителем. Сформированный заказ представляет из себя электронную информацию о типе продукции, также может содержать информацию о виде изделия, наполнения, составе, времени запекания и прочее.
Интеллектуальное устройство 1, получая информационный сигнал обрабатывает его посредством алгоритма программного обеспечения и формирует, а в последствии контролирует определенный режим работы оборудования комплекса для приготовления конкретного кулинарного изделия (сэндвич, бутерброд, пирог, блины с начинкой, пицца, салат и другие). При этом в базе данных центрального сервера есть множество программ приготовления различных слоистых кулинарных изделий, а также присутствуют алгоритмы по правильному выбору пищевых или непищевых основ 23, подачи необходимых пищевых компонентов, режимы и особенности приготовления, варианты упаковки продукции и ее выдачи непосредственному потребителю.
В предлагаемом производственном комплексе могут использоваться различные пищевые компоненты, которые хранятся в дозировочных распределительных блоках 8, также могут быть использованы специальные особые блоки 9 и 10 в которых содержатся мясные измельченные компоненты и замороженные мясные полуфабрикаты соответственно.
В качестве пищевых основ используются, как правило, хлебные булки, куски нарезанного хлеба, лаваш, а также другие изделия мучной основы, которые могут быть основополагающим элементом кулинарного изделия.
В качестве непищевых основ используются, как правило, подложки под пиццу, пироги, контейнеры под булки и хлеб для гамбургеров и сэндвичей, тарелки под салаты, супы, вторые блюда, выполненные из материала, разрешенного к контакту с пищевой продукцией и допускающего термическую обработку (полимер, пластик, нержавеющий металл и т.п.).
Пищевые или непищевые основы 23 с определенной периодичностью помещаются через открывающуюся наружу дверь 29 в автоматизированную холодильную установку 2 цилиндрической формы и располагаются в ней на уложенных последовательно вверх полках установленного с возможностью вращения вокруг центральной вертикальной оси вращательного манипуляторного механизма 25, образуя тем самым несколько вертикальных рядов 4 с пищевыми или непищевыми основами 23.
После того, как центральный сервер получает сведения о заказе определенного продукта, он передает информацию о заказе в интеллектуальное устройство 1, которое посредством алгоритма программного обеспечения формирует команду для начала работы производственного комплекса, в результате чего пищевые или непищевые основы 23 подаются для последующей обработки на двухкоординатный грузовой стол 5 с помощью интегрированного устройства подхвата и исходной подачи 3, механизм выталкивания 26 которого посредством своего поршня-толкателя 30 передвигает необходимую в данный момент пищевую или непищевую основу 23 в проем 27, через который с внешней стороны частично проходит рабочая платформа 36, на активную поверхность которой укладывается упомянутая пищевая или непищевая основа 23. Следует отметить, что механизм выталкивания 26 выполнен в виде статичного опорного элемента, установленного на центральной стойке механизма 25 напротив проема 27.
Все пищевые или непищевые основы 23, формирующие ряды 4 в холодильной установке 2 соотносятся с определенной полкой вращательного манипуляторного механизма 25 и сведения об этом заносятся в базу данных центрального сервера.
Таким образом, указанное устройство подхвата и исходной подачи 3 холодильной установки 2 доставляет пищевую или непищевую основу 23 в необходимое для последующей обработки производственное место, при этом программное обеспечение сопоставляет пищевые или непищевые основы 23 с поступившими заказами и выбирает одну определенную, как необходимую для приготовления кондитерского изделия послойного строения (сэндвич, бутерброд, пирог, блины с начинкой, пицца, салат и другие), которое находясь на рабочей платформе 36 двухкоординатного грузового стола 5 постепенно переходит на основную производственную кулинарную стадию.
После того, как устройство подхвата и исходной подачи 3 передало пищевую или непищевую основу 23 на двухкоординатный грузовой стол 5, интеллектуальное устройство 1 посредством алгоритма программного обеспечения дает команду двухкоординатному грузовому столу 5 перемещаться на определенное расстояние по балкам 28 в пределах погрузо-разрузочного участка 6 для прохождения по нему с целью послойного пополнения пищевыми ингредиентами, хранящимися в дозировочных распределительных блоках 8, а также в особых дозировочных распределительных блоках 9 и 10 соответственно. Данная операция возможна, поскольку двухкоординатный грузовой стол 5 установлен на балках 28 и имеет в своем составе сервоприводы 38 и устройство подшипников 40 с винтовыми парами и счетчиками оборотов.
В интеллектуальное устройство 1 заранее внесены данные - координаты начала зоны действия каждого дозировочного распределительного блока 8 с индивидуальным устройством обработки и выпуска пищевых компонентов 11, в том числе и всех особых дозировочных распределительных блоков 9 и 10 с их механизмом подачи 14 ингредиента на пищевую или непищевую основу 23. В виду этого интеллектуальное устройство 1, передавая команду сервоприводам 38 для перемещения двухкоординатного грузового стола 5 вперед или назад по балкам 28, доставляет пищевую или непищевую основу 23 в необходимое для нанесения того или иного пищевого ингредиента место.
Дозировочные распределительные блоки 8 выполнены в виде емкостей, при этом их индивидуальные устройства обработки и выпуска 11 пищевых компонентов могут быть выполнены с различным конструктивом. Так, индивидуальные устройства обработки и выпуска 11 могут быть выполнены в виде дозатора с теркой, в виде дозатора с ножами, в виде дозатора в форме конусной дробилки, а также в виде перистальтического насоса.
В предлагаемом изобретении часть дозировочных распределительных блоков 8 объединена в едином обособленном объекте 31, который их разграничивает относительно друг друга, посредством имеющихся разграничительных перегородок 32 и обеспечивает дозированное разграниченное извлечение пищевых компонентов с помощью общего устройства обработки и выпуска 33, активируемого в случае позиционирования с нужным блоком 8. При этом устройство 33 также выполняется в виде дозатора различной конфигурации (дозатор с теркой, дозатор с ножами, дозатор в виде перистальтического насоса и др.). А сам единый обособленный объект 31 установлен в один ряд между дозировочными распределительными блоками 8 и представляет из себя дискообразный корпусной элемент объемной формы, рабочая часть которого (часть, которая разделена перегородками 32) имеет возможность вращения вокруг центральной оси.
Используемые в пищевой заготовочной системе особые дозировочные распределительные блоки 9 и 10 также выполнены в виде емкостей с крышками и предназначены для мясной измельченной продукции и для замороженных мясных полуфабрикатов, уложенных вертикально в ряд. Указанные блоки функционально соединены с механизмом для формирования котлет 12, устройством для термической обработки котлет 13, а также с конечным механизмом подачи котлет на продуктовую основу 23. При этом механизм для формирования котлет 12 выполнен в виде формообразующего устройства, рабочие компоненты которого выполнены с возможностью охвата фарша, его порционного деления и придания обрабатываемой массе дискообразной формы, устройство для термической обработки котлет 13 выполнено в виде огороженной площадки с жарочной поверхностью, на которую попадают котлеты, а сама жарочная поверхность разделена на секции рабочими лопастями, переворачивающими и передвигающими котлеты по мере готовности к регулируемому клапану для прохода в механизм подачи 14, который, как правило, выполняется в виде управляемого массового дозатора, который в конструкционном отношении может быть напрямую соединен (без промежуточных соединений) с особым дозировочным распределительным блоком 10.
Дозировочные распределительные блоки 8, размещенные в едином обособленном объекте 31, а также особые дозировочные распределительные блоки 9 и 10 могут быть оснащены датчиками температуры, датчиками веса, объема и др., которые в свою очередь соединены с интеллектуальным устройством 1 и передают ему соответствующий сигнал в случае ухудшения какого-либо параметра (влажность, температура, содержание бактерий и др.) либо передают сигнал о достаточности нанесения ингредиента на обрабатываемую пищевую или непищевую основу 23.
Индивидуальные устройства обработки и выпуска пищевых компонентов 11, общее устройство обработки и выпуска 33, а также механизм подачи котлет 14 также связаны с интеллектуальным устройством 1, от которого получают команду, какое количество определенного ингредиента необходимо нанести на конкретную пищевую или непищевую основу 23.
Основное производственное оборудование пищевой заготовочной подсистемы подвешено вертикально, что позволяет использовать действие силы тяжести для попадания ингредиентов вниз, т.е. в зону функционирования погрузо-разгрузочного участка 6.
В процессе запрограммированного послойного пополнения основы пищевыми компонентами двухкоординатный грузовой стол 5 с имеющейся на нем пищевой или непищевой основой 23 перемещается по двум балкам 28 вперед и назад и останавливается под нужными индивидуальными устройствами обработки и выпуска пищевых компонентов 11, возможно под общим устройством обработки и выпуска 33, а также возможно под механизмом подачи котлет 14, далее сигнал от сервоприводов 38 поступает в интеллектуальное устройство 1, в результате чего он дает команду необходимому блоку 8 начать процесс нанесения пищевого компонента, получая на пищевой или непищевой основе 23 своего рода продуктовый слой определенного компонента, при этом следует отметить, что когда команда поступает блоку 8, находящемуся в обособленном объекте 31 происходит позиционирование упомянутого блока с общим устройством обработки и выпуска 33 (посредством вращения рабочей части обособленного объекта 31) и только после этого осуществляется нанесение слоя пищевого ингредиента.
Для наилучшего позиционирования и точного нанесения пищевых компонентов рабочая платформа 36, на которой находится пищевая или непищевая основа 23, имеет возможность независимого перемещения в продольном и поперечном направлении.
Отдельно следует обозначить конструкцию двухкоординатного грузового стола 5, которая включает основание 35. на котором установлена рабочая платформа 36 с металлической основой 37, на которую уже укладываются пищевые или непищевые основы 23. Двухкоординатный грузовой стол 5 имеет возможность перемещения по двум балкам 28 вперед и назад. Рабочая платформа 36 имеет возможность независимого перемещения поперечно и продольно, а также вращения вокруг своей оси, для чего применяются сервоприводы 38, а также устройства подшипников 40 с винтовыми парами и счетчиками оборотов.
При представленном выполнении двухкоординатного грузового стола 5 обеспечиваются высокое качество и точность нанесения слоев пищевых компонентов, при этом слои могут наноситься на всю поверхность пищевой или непищевой основы 23, так и на отдельные ее части, что обеспечивает гарантию и контроль покрытия поверхностей пищевых или непищевых основ 23.
Под рабочей платформой 36 двухкоординатного грузового стола 5 установлены датчики весов 39, что позволяет после каждой операции направлять в интеллектуальное устройство 1 информацию о том, сколько определенного ингредиента попало на пищевую или непищевую основу 23, и, если объем не соответствует нормативу, интеллектуальное устройство 1 дает команду нужному блоку 8, 9 или 10 для того, чтобы, при условии допустимости, дополнить содержание пищевой или непищевой основы 23.
После того, как на пищевую или непищевую основу 23 нанесены все необходимые ингредиенты и продукт по существу сформирован (практически готов), то продукт на двух-координатном грузовом столе 5 проходит через упаковочное устройство 18, в котором продукция упаковывается, если это предусмотрено конкретным циклом изготовления, установленным ранее потребителем на стадии формирования заказа, после чего упакованная продукция при помощи средства передачи 19 сформированной продукции поступает в подсистему хранения и выдачи 20 готовой к изъятию продукции 24, а если продукция не подлежит упаковке, то она сразу проходит далее по погрузо-разгрузочному участку 6 без упаковки, и также передается средством передачи 19 сформированной продукции в подсистему хранения и выдачи 20 готовой к изъятию продукции 24.
Конструкция упаковочного устройства 18 раскрыта на фиг.6 и собственно представляет из себя контролируемую интеллектуальным устройством 1 блочную систему, содержащую основание с упаковочным листом 42, на которое помещается пищевая или непищевая основа 23, пополненная ингредиентами, которая упаковывается со всех сторон посредством подвижных элементов 41 листа 42. оборачивающих продукт за счет управляемого действия поршневой системы, располагаемой под основанием и содержащей набор поршней 43 с пресс-толкателями 44.
Подхватывающее и передающее средство передачи 19 сформированной продукции исполняется в виде захватного поршня-толкателя, который, как уже упомянуто ранее, имеет возможность управляемой передачи практически готовой продукции в область приема подсистемы хранения и выдачи 20 готовой к изъятию продукции 24.
Сформированная продукция, поступив посредством средства передачи 19 сформированной продукции, в подсистему хранения и выдачи 20 готовой продукции имеет в случае необходимости возможность разогрева, используемого, если в составе продукции есть замороженные компоненты или рецептура требует подогрева или же это обязательное условие, сформированное на стадии оформления заказа. Для этой цели подсистема хранения и выдачи 20 готовой продукции имеет нагревательный элемент и конструктивно подразумевает наличие вертикально ориентированного устройства конвейерного типа, в основе которого перемещающийся по замкнутому контуру гибкий рабочий орган с чередующимися полками, на которых размещается готовая к изъятию продукция 24, которая перемещаясь вверх или вниз, подается в область забора 22, согласно команде, поступающей от интеллектуального устройства 1 в соответствии с оформленным ранее заказом.
В представленном варианте исполнения предлагаемого кулинарного комплекса охлаждаемые условия приготовления продукции обеспечиваются посредством короба 16, который создает возможность охлаждения (содержит холодильное оборудование) охватываемого пространства, внутри которого помешено сосредоточенное воедино основное и вспомогательное оборудование.
При необходимости готовая к изъятию продукция 24 может храниться определенное количество времени в подсистеме 20 до момента ее выдачи заказчику.
Вместе с этим после приготовления, продукции (сэндвич, бутерброд, пирог, блины с начинкой, пицца, салат и другие) интеллектуальное устройство 1 отправляет команду на центральный сервер, который направляет клиенту уведомление на его мобильное устройство, компьютер, планшет, ноутбук или другим способом, в том числе уведомляя оператора, что продукт готов и подлежит передаче конкретному заказчику.
Если заказ оформлялся дистанционно посредством сети интернет, в поступившем уведомлении содержится секретный код. позволяющий идентифицировать данного заказчика, для чего заказчик подходит к области забора 22 готовой продукции, вводит данный код на интерактивном экране 21 для взаимодействия с потребителем, или подносит к считывателю подсистемы мобильное устройство и показывает QR-код, полученный от центрального сервера.
Программа, установленная на интеллектуальном устройстве 1, идентифицирует данного клиента и активирует открытие области забора 22 готовой продукции, в которое поступил продукт, выбранный ранее в соответствии с его заказом, благодаря чему клиент получает возможность находясь с внешней стороны подсистемы 20 получить заказанный им продукт.
Программное обеспечение интеллектуального устройства 1 имеет возможность отслеживать время готовности продукции, которое обозначено клиенту при подтверждении заказа, и направлять уведомление клиенту о готовности заказа и о периоде его хранения. В случае, если после уведомления о готовности заказа проходит установленное время хранения, заказ попадает в статус "не выбран" и подлежит утилизации при проведении работ по обслуживанию данной системы оператором-технологом.
Итак установлено, что наличие рассредоточенного на одном производственном охлаждаемом участке групп взаимосвязанного и взаимодействующего между собой производственного оборудования, включающего контролируемые интеллектуальным устройством 1 робототехнические средства кулинарного назначения, создает своего рода органичную перспективную и технически совершенную структуру, имеющую в арсенале инновационные манипуляторные устройства, способные значительно упрощать работу и увеличивать скорость обработки продуктовых заказов, обеспечивая безошибочность и машинную точность движений на всех задействованных производственных стадиях, что, в свою очередь, позволяет работать длительное время автономно без контроля обслуживающего персонала, сохраняя качество и свежесть продукции, и как результат появляется значительное конкурентное преимущество и дальнейшие предпосылки для коммерчески успешного внедрения данной технологии на мировом рынке.
С технической точки зрения необходимо отметить, что используемое оборудование для хранения и исходной подачи пищевых или непищевых основ 23, которое выполнено в виде автоматизированной холодильной установки 2 цилиндрической формы в сочетании имеющимся вращательным манипуляторным механизмом 25, совмещенным с автоматическим устройством подхвата и исходной подачи 3 продукции на линию кулинарной обработки создает выверенный с точки зрения эргономики технический участок комплекса, способный использовать доступный вращательный процесс и указанную цилиндрическую конфигурацию в целях оптимального пространственного положения продукции, эффективно занимаемой имеющийся полезный объем, что безусловно оказывает положительный эффект и повышает производственный потенциал, сохраняя при этом баланс высокого качества продукции и высоких производственных объемов.
Помимо этого, наличие среди группы индивидуально сконструированных дозировочных распределительных блоков 8 отдельной части, которая объединена в едином обособленном объекте 31, разграничивающим блоки 8, входящие в его состав относительно друг друга, обеспечивая дозированное разграниченное извлечение пищевых компонентов с помощью общего для указанного объекта 31 устройства обработки и выпуска 33, активируемого в случае позиционирования с требуемым блоком 8, создает благоприятные условия для оптимального и рационального использования имеющегося пищевого сырья, увеличивая при этом содержание и разновидность пищевых компонентов с сохранением прежних условно установленных производственных габаритов кулинарного комплекса.
Необходимо отметить, что двухкоординатный грузовой стол 5 содержит цифровую видеокамеру 7. Во время движения двухкоординатного грузового стола 5 цифровая видео камера 7 передает на интеллектуальное устройство 1 информацию о внешнем виде пищевой или непищевой основы 23 до и после наложения каждого ингредиента, также осуществляется видеоконтроль отсутствия посторонних и недопустимых объектов. В случае определения программным обеспечением интеллектуального устройства 1 низкой оценки качества и недостатков пищевой или непищевой основы 23, например, неточное нанесение слоя ингредиента, то интеллектуальное устройство 1, определив данный факт, сможет дать команду двухкоординатному грузовому столу 5 изменить положение недоработанной пищевой или непищевой основы 23 по отношению к нужному блоку 8, 9 или 10, для того, чтобы при условии допустимости скорректировать необходимый продуктовый слой.
В случае установления факта попадания недопустимого предмета на пищевые компоненты, интеллектуальное устройство 1 немедленно активирует команду двухкоординатному грузовому столу 5 переместить некачественную пищевую или непищевую основу 23 вплотную к исполнительному элементу 15 для изъятия ее из системы. Исполнительный элемент 15 расположен в пределах погрузо-разгрузочного участка 6 и выполнен в виде отдельного установленного модуля, оснащенного поршнем-толкателем с упором, которые изымают некачественную продукцию в хранилище для безвозвратной утилизации, в этом случае интеллектуальное устройство 1 направляет сигнал в автоматическую холодильную установку 2 для формирования и подачи для обработки новой пищевой или непищевой основы 23, которая будет заменять утилизированную.
Предлагаемый производственный комплекс может быть оснащен антибактериальным средством ультрафиолетового излучения 17, которое периодически либо постоянно в зависимости от настроек осуществляют обработку оборудования от бактерий.
Кроме того, предлагаемый комплекс может быть представлен в образе стационарного вендинг-автомата, системы, установленной на транспортном средстве, или в виде системы, содержащей колеса для перемещения.
Предлагаемое изобретение найдет широкое применение в продовольственной сфере обслуживания, как безопасная и технологичная система по производству продуктов питания быстрого приготовления, для которых характерно слоистое строение.