“智膳益佳”定制化多功能餐桌设计研究

冯宇轩 段旻 白芸 何思远 黄涵 辜俊杰 吉春元

摘要：伴随生活质量日益提升，经济的飞速发展、科技的不断进步，个性化需求逐渐增加。疫情笼罩下，智能家居以无接触式、安全、智能、便捷的交互方式进入了大众视野，市场认知度得到大幅提高。传统餐桌已经难以满足人们的基本就餐需求，同时，生活节奏的加快，也在一方面压缩了我们的餐饮体验时间，且市场上现有的智能餐桌大都只注重餐桌智能娱乐方面，实用性较为欠缺。因此，“智膳益佳”项目团队针对适应现代化环境和满足顾客新需求，同时给予顾客智能便捷、健康环保定制化的高品质餐饮体验的新型智能餐桌进行设计研发。

关键词：智能餐桌 功能性 可行性研究 智能家居

1 “智膳益佳”智能餐桌概述

根据餐饮不同行业对餐桌的各类需求，综合智能家居和餐饮行业发展现状，一款新型的智能餐桌——“智膳益佳”智能餐桌应运而生。本款产品在硬件上通过充分利用餐桌结构空间及环境结构空间、设计单片机及嵌入式系统、机械自动化等技术实现餐具的升降、冷藏保温、清洗杀毒、“智慧饮食”等无需人工操作的交互性功能设计。同时，餐桌搭载团队创新设计开发的智慧餐饮系统，能根据用户信息进行餐饮推荐、热量摄入统计及运动方案推荐、根据餐品选择

智能进行食材选购和餐饮教学等功能，不但便捷餐饮生活，有益用户餐饮健康，厨余垃圾回收装置更能助力绿色环保事业。实体模型详见图1。

2 关于智慧餐饮的介绍

智慧餐饮的主界面划分为用户信息功能以及餐饮与健康功能两个模块。用户信息功能模块具有用户信息注册、修改以及注销，过敏源选择四个功能。餐饮与健康功能模块具有提供菜谱方案以及药膳与健康两个小模块。提供菜谱方案中可以根据推荐菜品，选择自己制作以及外卖配送两种就餐方案。药膳与健康小模块则会分别显示药膳管理方案以及运动健康方案。

用户信息注册功能，选择确认注册后，依次输入姓名、年龄、身高、体重、血压、血糖、血脂信息，创建用户信息，若选择放弃注册，则返回用户信息功能界面。用户信息修改功能，输入用户序号，根据需求可以修改用户个人的各项数据。用户信息注销功能，输入用户序号，点击确认注销后，该用户信息将被全部删除，若选择放弃注销，则返回用户信息功能界面。过敏源选择功能，用户可以根据所提供的过敏源表，选择序号，添加个人过敏源信息，详见图2。

餐饮与健康中提供菜谱方案，是根据过敏源信息筛选删除含有用户对应过敏源的菜品后推荐菜品显示给用户;用户可以根据推荐的菜品选择自己制作和外卖选购两个功能。选择自己制作功能，系统则会显示制作方案以及食材准备方案，然后自动链接到网络蔬果购买平台，对应相对应的食材进行下单，系统自动提交订单、计算价钱，然后形成订单以及配送等。外卖选购功能就会筛选具有相应菜品的店铺，进行外卖选购以及下单。药膳与健康方案，系统会根据BMI、血压、血糖、血脂等个人身体情况来显示药膳管理方案以及运动健康方案。

3 主要功能结构设计

3.1垃圾回收系统设计

我国餐饮垃圾产生量与日俱增，餐饮垃圾呈现逐年快速增长态势。随着城镇化率提高，中国餐饮企业依然呈现上涨趋势，餐厨垃圾产量也将保持增长，餐厨处理的发展前景受到资本市场关注。若直接将厨余垃圾倒入下水道，油水和残渣在下水道里会造成冷凝堵塞，在密闭空间里发酵升温，同时产生大量甲烷气体，极易引起气体喷发强力爆炸事故，造成人身伤亡且破坏性极大，近年来多次发生此类事故。

智能餐桌的桌体侧壁设计开关式窗口可对进行清洗完成后的餐具进行收集及底部厨余垃圾收集箱体内垃圾的处理，筛网结构对清理出的厨余垃圾进行筛选，防止堵塞箱体底部排水管道，厨余垃圾进行干燥处理后进行污水排放，污水排放后剩余初步处理过后的厨余垃圾交于合作第三方垃圾回收处理企业，避免造成乱排乱扔对环境造成危害。

3.2 冷藏系统设计

冰箱本身就是一大污染源，根据一项检测显示，肉类食品、熟食品、速冻食品在冰箱里存放不了多久，就会有大量细菌产生，本就可能隐含各种细菌的的冷藏箱里再放入未食用完的剩饭剩菜，导致箱内食物串味不说，还极大可能导致病菌交叉感染，危害人体健康。为解决剩菜剩饭的处理问题，在本产品第二层设计冷藏功能系统。

冷藏功能结构采用压缩式电冰箱制冷原理——冷气自然对流式：又称直冷式或有霜电冰箱。其冷冻室直接由蒸发器围成，或者冷冻室内有一个蒸发器，另外冷藏室上部再设有一个蒸发器，由蒸发器直接吸取热量而进行降温。

3.3清洗系统设计

当代家庭中关于做饭及餐具清洗等劳动分配问题一定程度上影响着家庭关系氛围，为解决餐后厨具清洗分配难的问题，在本产品第三层上设计厨具清洗系统。

清洗餐具装置节功能设计利用喷射式洗碗机的洗涤原理：在洗碗机洗碗过程中，通过高温高压喷射水流对餐具表面的机械冲刷，洗涤剂对餐具表面油污、残渣的皂化与分解，热水对食物余渣的浸泡澎化，使餐具表面油污、残渣及食物余渣迅速分解与脱落，餐具表面重现清洁和光亮。在高温高压水柱的冲刷和洗涤剂的强效去污双重作用下，有效洗脱有害病菌，达到清洁与除菌的双重效果。

3.4 升降系统设计

对于餐具升降运输方式采用蜗轮丝杆升降机原理。电机带动蜗杆转动，利用蜗轮蜗杆的传动，使蜗轮旋转，蜗轮中心是内螺纹结构，相当于升降丝杆的螺母，和升降丝杆相匹配，与丝杆配合，蜗轮旋转带动丝杆做轴向运动。螺旋丝杆升降机螺杆头部型式分为法兰式、螺纹式、扁头式和圆柱式，螺杆可配防旋转和防护罩，螺杆升降高度可根据客户需要加工定制。蜗轮丝杆升降机具有自锁功能，可配电机或者手动提升，使用方便安全可靠，详见图3蜗轮丝杆升降结构。

3.5 电路装置设计

智膳益佳选用STM32F103ZET6芯片，该芯片拥有144个引脚，方便功能扩展与开发。由于单片机的IO口无法驱动大电流的设备，所以使用继电器控制，继电器内部结构实际上也是一个开关，这个开关比较特殊，可以通過电流产生磁场，然后通过磁场对开关进行切断和闭合。单片机通过三极管来控制继电器，继电器再来控制大电流设备的开关，详见图4。

3.6 程序设计

除了基本的结构功能设计之外，还需要做好程序设计。首先程序设计应当要能够确保所有的功能都能够发挥预期的作用。在餐桌出现供电不足的情况下，接上了电源之后，所设计的程序要能够实现自动重启。各个模块所采集到的信号要传输到中央处理单元中去，但是这些信号在传输过程中很有可能受到环境因素的干扰而导致数据传输不正确的情况，因此需要做好数据的校验。如果单个功能模块出现了功能故障，程序要能够实现自检，当在一定时间内无法完成功能重启时，要触发报警行为，引起使用者的注意。

4 发展现状及趋势

4.1 发展现状

目前，智能餐桌发展进度缓慢，是由于传统到智能的转型是比较困难的，在研发和设计上需要把智能化中的传感、人工智能等高科技设施与传统家具的设计、工艺等结合起来，再者，因为利润及行業风险的考量顾虑较多，互联网企业对此领域目前也是相当谨慎。

4.2 发展趋势

我国国民经济形势总体稳步向前迈进，产业链完善，制造业飞速发展将带动智能餐饮服务业业迅速发展。城乡居民可支配收入稳步上升，对生活质量的提高有较强的需求，收入、需求的提高将推动智能餐桌的消费。智能餐桌的发展将带来家具产品功能上的延伸，餐桌不再是一成不变的静态物体，而是具有更多可能性的人工智能产品。智能餐桌的出现将会为人们提供餐饮方面的高质量服务，促进餐饮行业的消费，家居生活的便捷。

5 结语

本文主要针对智能智能餐桌的功能设计以及未来发展进行了分析。随着技术的发展，智能产品充斥人们日常生活，我们的科学技术正在潜移默化的影响或改变我们的生活，创造了一种更美好、舒适、便捷的生活方式。利用智能化技术，生活上可以给使用者带来更多的便利，餐桌也会向着更智能便利的方向发展，餐桌技术发展问题也会迎刃而解。综上所述，智能餐桌将会在智能家居中脱颖而出，给人们带来更好的就餐体验。

参考文献

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