本發(fā)明涉及炒菜機(jī)器人控制，尤其涉及一種基于知識(shí)圖譜的炒菜機(jī)器人控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快和科技的不斷進(jìn)步，人們對于便捷、高效的生活方式的追求日益強(qiáng)烈。在飲食方面，炒菜機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生，它能夠幫助人們減少在廚房中的勞作時(shí)間，提高烹飪效率。然而，當(dāng)前的炒菜機(jī)器人在控制方法上還存在諸多不足。

2、傳統(tǒng)的炒菜機(jī)器人大多采用預(yù)設(shè)程序的方式進(jìn)行操作。這些預(yù)設(shè)程序往往是基于固定的烹飪時(shí)間、溫度和操作步驟，缺乏對食材特性、用戶口味偏好以及營養(yǎng)需求等多方面因素的綜合考慮。例如，不同產(chǎn)地、不同時(shí)令的同種食材在質(zhì)地、含水量等特性上可能存在顯著差異，而預(yù)設(shè)程序無法針對這些差異做出靈活調(diào)整，導(dǎo)致烹飪出來的菜品在口感和質(zhì)量上參差不齊。

3、同時(shí)，現(xiàn)有的炒菜機(jī)器人在菜品推薦方面也較為薄弱。它們通常只能提供有限的幾種固定菜品選擇，無法根據(jù)用戶的個(gè)性化需求，如特定的口味偏好（例如喜歡偏辣、偏甜的口味）、飲食禁忌（例如對某些食材過敏）、營養(yǎng)需求（例如需要控制熱量攝入或補(bǔ)充特定營養(yǎng)元素）等來推薦合適的菜品。

4、另外，在烹飪過程中，由于缺乏對實(shí)際烹飪環(huán)境和食材變化的實(shí)時(shí)感知與反饋調(diào)整能力，炒菜機(jī)器人很難保證每一道菜都能達(dá)到理想的烹飪效果。例如，當(dāng)鍋內(nèi)食材的量發(fā)生變化或者加熱設(shè)備的功率出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，機(jī)器人無法及時(shí)調(diào)整烹飪參數(shù)，可能會(huì)造成菜品過熟或未熟的情況。

5、隨著人們對飲食質(zhì)量和個(gè)性化的要求越來越高，以及人工智能和知識(shí)圖譜技術(shù)的發(fā)展，市場迫切需要一種更加智能、能夠綜合考慮多方面因素的炒菜機(jī)器人控制方法及系統(tǒng)。這種系統(tǒng)能夠利用知識(shí)圖譜整合烹飪知識(shí)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的菜品推薦和自適應(yīng)的烹飪控制，從而提升炒菜機(jī)器人的智能化水平，滿足用戶多樣化的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出的一種基于知識(shí)圖譜的炒菜機(jī)器人控制方法及系統(tǒng)，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)中提到的問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：一種基于知識(shí)圖譜的炒菜機(jī)器人控制方法，包括以下步驟：

3、知識(shí)圖譜構(gòu)建步驟：采集多源烹飪數(shù)據(jù)，所述多源烹飪數(shù)據(jù)包括食材數(shù)據(jù)、調(diào)料數(shù)據(jù)、烹飪設(shè)備數(shù)據(jù)、烹飪工藝數(shù)據(jù)、用戶健康數(shù)據(jù)和菜品營養(yǎng)數(shù)據(jù)；其中食材數(shù)據(jù)涵蓋食材種類、產(chǎn)地、時(shí)令信息、食材特性，以向量形式表示為，表示第1-m個(gè)食材特性；調(diào)料數(shù)據(jù)包含調(diào)料種類、味道、咸淡程度、辣度信息，記為，表示第1-n個(gè)調(diào)料屬性；烹飪設(shè)備數(shù)據(jù)有設(shè)備類型、功率、加熱方式、容量信息，表達(dá)為，e1-ek表示第1-k個(gè)設(shè)備參數(shù)；烹飪工藝數(shù)據(jù)涉及烹飪方式、烹飪時(shí)間范圍、火候要求、操作步驟，以表示，p1-pq表示第1-q個(gè)工藝屬性；用戶健康數(shù)據(jù)包含用戶的過敏食材、飲食禁忌、慢性疾病信息，記為，h1-hu表示第1-u個(gè)健康屬性；菜品營養(yǎng)數(shù)據(jù)包括菜品的熱量、蛋白質(zhì)含量、脂肪含量、維生素含量信息，記為，n1-nw表示第1-w個(gè)營養(yǎng)屬性，利用語義分析和實(shí)體識(shí)別技術(shù)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，構(gòu)建烹飪知識(shí)圖譜，其中v為節(jié)點(diǎn)集合，包含食材節(jié)點(diǎn)vf、調(diào)料節(jié)點(diǎn)vs、烹飪設(shè)備節(jié)點(diǎn)ve、烹飪工藝節(jié)點(diǎn)vp用戶健康節(jié)點(diǎn)vh和菜品營養(yǎng)節(jié)點(diǎn)vn，e為邊集合，表示節(jié)點(diǎn)之間的語義關(guān)系，包括食材與調(diào)料的搭配關(guān)系、食材與烹飪工藝的適配關(guān)系、用戶健康狀況與食材的禁忌關(guān)系，關(guān)系的權(quán)重通過烹飪數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和專家經(jīng)驗(yàn)評估確定，表示關(guān)系的緊密程度，權(quán)重計(jì)算方式為，其中表示實(shí)體i與實(shí)體j在數(shù)據(jù)集中共同出現(xiàn)的次數(shù)，j為與實(shí)體i有關(guān)系的所有實(shí)體數(shù)量；

4、菜品推薦步驟：接收用戶輸入的需求信息，所述需求信息包括用餐人數(shù)、菜品口味偏好、食材偏好、烹飪時(shí)間要求、營養(yǎng)需求、預(yù)算限制；在烹飪知識(shí)圖譜g中基于用戶需求信息進(jìn)行搜索和匹配，采用基于多屬性融合的推薦算法，計(jì)算用戶需求與圖譜中菜品信息的匹配度m，匹配度計(jì)算公式為，其中α，β，γ，δ，ε為權(quán)重系數(shù)，分別表示食材、調(diào)料、烹飪工藝、用戶健康、菜品營養(yǎng)在匹配過程中的重要程度，且，mf為食材匹配度，ms為調(diào)料匹配度，mp為烹飪工藝匹配度，mh為用戶健康匹配度，mn為菜品營養(yǎng)匹配度，計(jì)算方式分別為，，

5、其中和分別表示用戶需求和菜品中第i個(gè)食材特性的歸一化值，m表示食材特性的數(shù)量，表示食材特性權(quán)重，和分別表示用戶需求和菜品中第j個(gè)調(diào)料屬性的歸一化值，表示調(diào)料屬性權(quán)重，n表示調(diào)料屬性的數(shù)量，和分別表示用戶需求和菜品中第r個(gè)工藝屬性的歸一化值，和分別表示用戶需求和菜品中第v個(gè)健康屬性的歸一化值，和分別表示用戶需求和菜品中第x個(gè)營養(yǎng)屬性的歸一化值；

6、烹飪流程確定步驟：根據(jù)推薦的菜品信息，在烹飪知識(shí)圖譜g中查詢對應(yīng)的烹飪流程信息，包括詳細(xì)的烹飪步驟序列、每步所需的烹飪時(shí)間、烹飪溫度、火候控制要求、調(diào)料投放順序和投放量，烹飪時(shí)間與食材種類、數(shù)量和烹飪設(shè)備功率的關(guān)系公式為，其中為時(shí)間系數(shù)，為第i步中食材種類數(shù)量，為第i步中食材的總數(shù)量，為第i步中使用的烹飪設(shè)備功率，為基礎(chǔ)時(shí)間常數(shù)；通過模糊邏輯推理系統(tǒng)確定火候控制參數(shù)，系統(tǒng)輸入為食材特性和烹飪工藝，輸出為火候控制參數(shù)，包括火力大小和加熱時(shí)間間隔，模糊化輸入變量后，根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)制定模糊規(guī)則庫，包括：if食材含水量高and烹飪工藝為炒then火力大小為大and加熱時(shí)間間隔為短，利用模糊推理引擎進(jìn)行推理，最后通過解模糊化得到具體的火候控制參數(shù)值；

7、烹飪控制步驟：將確定的烹飪流程信息發(fā)送給炒菜機(jī)器人的控制器，控制器根據(jù)烹飪步驟序列依次執(zhí)行每一步操作，在執(zhí)行過程中，根據(jù)烹飪時(shí)間信息控制烹飪設(shè)備的開啟和關(guān)閉時(shí)間，根據(jù)烹飪溫度信息控制加熱功率以維持目標(biāo)溫度，根據(jù)火候控制要求調(diào)整火焰大小或加熱元件的功率輸出，根據(jù)調(diào)料投放順序和投放量信息控制調(diào)料投放裝置的投放動(dòng)作，通過傳感器實(shí)時(shí)采集烹飪環(huán)境數(shù)據(jù)和烹飪設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，并與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)烹飪數(shù)據(jù)和進(jìn)行對比，采用自適應(yīng)反饋控制算法調(diào)整烹飪參數(shù)，反饋控制算法公式為，其中為烹飪參數(shù)調(diào)整量，和為反饋系數(shù)，為烹飪環(huán)境數(shù)據(jù)，為標(biāo)準(zhǔn)烹飪環(huán)境數(shù)據(jù)，為烹飪設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，為標(biāo)準(zhǔn)烹飪設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，以確保烹飪過程符合預(yù)期，得到符合用戶需求的菜品。

8、進(jìn)一步的，在知識(shí)圖譜構(gòu)建步驟中，食材數(shù)據(jù)的采集來源包括食材供應(yīng)商數(shù)據(jù)庫、農(nóng)產(chǎn)品市場數(shù)據(jù)平臺(tái)、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器數(shù)據(jù)以及用戶手動(dòng)輸入，采集的食材種類數(shù)量不少于500種，產(chǎn)地信息精確到縣級，時(shí)令信息精確到月份。

9、進(jìn)一步的，在知識(shí)圖譜構(gòu)建步驟中，調(diào)料數(shù)據(jù)的采集來源包括調(diào)料生產(chǎn)廠家數(shù)據(jù)庫、食品調(diào)味研究機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)、電商平臺(tái)銷售數(shù)據(jù)以及用戶口味反饋數(shù)據(jù)，辣度信息采用斯科維爾辣度單位shu衡量，咸淡程度采用含鹽量百分比表示。

10、進(jìn)一步的，在菜品推薦步驟中，用戶需求信息通過語音識(shí)別、文字輸入、圖像識(shí)別多種方式收集，口味偏好特征維度至少包括酸甜苦辣咸鮮程度、油膩程度、脆嫩程度維度，需求信息中的營養(yǎng)需求通過與營養(yǎng)專家系統(tǒng)對接，根據(jù)用戶的年齡、性別、身體狀況推薦合適的營養(yǎng)攝入量范圍。

11、進(jìn)一步的，在烹飪流程確定步驟中，烹飪時(shí)間計(jì)算中，時(shí)間系數(shù)的取值范圍為0.5到5，基礎(chǔ)時(shí)間常數(shù)的取值范圍為0到5分鐘，烹飪溫度計(jì)算中，溫度系數(shù)的取值范圍為10到200，基礎(chǔ)溫度常數(shù)的取值范圍為30℃到250℃，調(diào)料投放量計(jì)算中，投放量系數(shù)的取值范圍為0.1到10，基礎(chǔ)投放量常數(shù)的取值范圍為0到20克。

12、進(jìn)一步的，在烹飪控制步驟中，傳感器包括溫度傳感器、濕度傳感器、圖像傳感器、油煙濃度傳感器、重量傳感器，烹飪設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)通過設(shè)備內(nèi)置的傳感器和控制器獲取，反饋系數(shù)的取值范圍為0.1到1，的取值范圍為0.05到0.5，根據(jù)烹飪過程的不同階段進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。

13、進(jìn)一步的，在知識(shí)圖譜構(gòu)建步驟中，還包括知識(shí)更新機(jī)制，定期從互聯(lián)網(wǎng)烹飪論壇、美食博客、專業(yè)烹飪研究文獻(xiàn)數(shù)據(jù)源獲取新的烹飪知識(shí)，如新興的食材搭配、創(chuàng)新的烹飪工藝，通過實(shí)體對齊和關(guān)系更新算法將新的知識(shí)融入到現(xiàn)有的烹飪知識(shí)圖譜中，實(shí)體對齊算法采用基于語義相似度和結(jié)構(gòu)相似度的混合算法，計(jì)算新實(shí)體與現(xiàn)有實(shí)體的相似度，若相似度超過設(shè)定閾值，則進(jìn)行合并或關(guān)聯(lián)操作，關(guān)系更新算法根據(jù)新的知識(shí)數(shù)據(jù)調(diào)整節(jié)點(diǎn)之間關(guān)系的權(quán)重和類型。

14、進(jìn)一步的，在烹飪流程確定步驟中，對于具有多種烹飪工藝選擇的菜品，提供工藝對比和推薦理由，工藝對比包括口感對比、營養(yǎng)保留對比、烹飪難度對比、烹飪時(shí)間對比，推薦理由基于用戶需求信息和烹飪知識(shí)圖譜中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

15、進(jìn)一步的，在烹飪控制步驟中，當(dāng)烹飪過程中出現(xiàn)異常情況時(shí)，炒菜機(jī)器人能夠根據(jù)預(yù)設(shè)的異常處理規(guī)則進(jìn)行自動(dòng)處理，包括降低加熱功率、停止烹飪、發(fā)出警報(bào)通知用戶，同時(shí)記錄異常情況信息到日志文件，用于后續(xù)分析和優(yōu)化烹飪流程，異常處理規(guī)則通過對大量烹飪實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際使用數(shù)據(jù)的分析總結(jié)得出，采用決策樹算法構(gòu)建異常處理模型，模型的輸入為異常情況特征，輸出為處理措施。

16、進(jìn)一步的，一種用于實(shí)現(xiàn)基于知識(shí)圖譜的炒菜機(jī)器人控制方法的系統(tǒng)，包括：

17、知識(shí)圖譜構(gòu)建模塊：用于實(shí)現(xiàn)知識(shí)圖譜構(gòu)建步驟，構(gòu)建烹飪知識(shí)圖譜g；

18、菜品推薦模塊：用于實(shí)現(xiàn)菜品推薦步驟，根據(jù)用戶需求推薦菜品信息；

19、烹飪流程確定模塊：用于中烹飪流程確定步驟，確定烹飪流程信息；

20、烹飪控制模塊：用于實(shí)現(xiàn)烹飪控制步驟，控制炒菜機(jī)器人的烹飪過程；

21、數(shù)據(jù)采集模塊：用于采集烹飪數(shù)據(jù)、用戶需求信息以及烹飪環(huán)境數(shù)據(jù)和烹飪設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，為各模塊提供數(shù)據(jù)支持，采集的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)預(yù)處理單元進(jìn)行清洗、去噪、格式轉(zhuǎn)換處理；

22、存儲(chǔ)模塊：用于存儲(chǔ)烹飪知識(shí)圖譜、菜品信息、烹飪流程信息以及數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)容量不低于500gb，采用分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)，具備數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)功能；

23、人機(jī)交互模塊：提供用戶與炒菜機(jī)器人的交互界面，包括顯示屏、語音交互設(shè)備、觸摸控制面板，用戶通過輸入需求信息、查看推薦菜品、監(jiān)控烹飪過程、獲取烹飪提示和建議；

24、通信模塊：用于實(shí)現(xiàn)炒菜機(jī)器人與外部設(shè)備的通信連接，支持藍(lán)牙、wi-fi、4g/5g通信協(xié)議，以便接收遠(yuǎn)程控制，包括更新知識(shí)圖譜、烹飪程序。

25、與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

26、首先，在菜品推薦方面，本專利能夠?qū)崿F(xiàn)高度個(gè)性化的菜品推薦。通過構(gòu)建包含食材、調(diào)料、烹飪工藝、用戶健康和菜品營養(yǎng)等多方面信息的知識(shí)圖譜，系統(tǒng)可以全面了解用戶的需求，包括口味偏好、飲食禁忌、營養(yǎng)需求等，并據(jù)此在大量的菜品數(shù)據(jù)中進(jìn)行精準(zhǔn)匹配，為用戶推薦最符合其需求的菜品。無論是喜歡清淡口味的老人，還是追求重口味的年輕人，亦或是有特殊飲食需求的人群，都能得到滿意的菜品推薦。

27、其次，在烹飪控制上，本專利具有自適應(yīng)的優(yōu)勢。利用知識(shí)圖譜中的豐富信息和精確的參數(shù)關(guān)系，系統(tǒng)能夠根據(jù)食材的實(shí)際特性（如質(zhì)地、含水量等）、用戶設(shè)定的烹飪要求以及烹飪設(shè)備的狀態(tài)，實(shí)時(shí)計(jì)算并調(diào)整烹飪參數(shù)，如烹飪時(shí)間、溫度、火候和調(diào)料用量等。這確保了每一道菜在烹飪過程中都能得到精確控制，避免了因食材差異或設(shè)備波動(dòng)而導(dǎo)致的烹飪失敗，顯著提升了菜品的質(zhì)量和口感。

28、再者，本專利有助于提升用戶的飲食健康水平。通過結(jié)合用戶健康數(shù)據(jù)和菜品營養(yǎng)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以在推薦菜品和確定烹飪參數(shù)時(shí)充分考慮營養(yǎng)均衡。例如，對于患有高血壓的用戶，系統(tǒng)會(huì)推薦低鈉菜品并控制鹽的用量；對于需要補(bǔ)充蛋白質(zhì)的用戶，系統(tǒng)會(huì)推薦富含蛋白質(zhì)的菜品并確保烹飪過程中蛋白質(zhì)的保留。這種健康導(dǎo)向的烹飪控制能夠?yàn)橛脩舻拈L期健康提供保障。

29、最后，本專利能夠提升炒菜機(jī)器人的智能化程度和市場競爭力。隨著人們對生活品質(zhì)和智能化產(chǎn)品的追求，這種能夠提供個(gè)性化、健康、高質(zhì)量烹飪體驗(yàn)的炒菜機(jī)器人將更受消費(fèi)者青睞，具有廣闊的市場前景。同時(shí)，其智能化的控制方法也為未來烹飪技術(shù)的發(fā)展提供了新的思路和方向。