专利名称：烹饪过程中锅具运动信息检测装置的制作方法烹饪机器人，顾名思义，是指一种能够自动模拟厨师完成部分或全部烹饪过程的 机器。目前，关于烹饪机器人烹饪动作的编程过程是一项很繁琐的工作。这主要是因为烹 饪机器人机构运动参数设计，特别是锅具运动轨迹的规划是一项非常费时的工作。费时的 原因之一在于机器自由度的限制，使得机器无法完全效仿厨师复杂的手部动作，但根本原 因在于没有有效的事实依据，从而锅具运动轨迹规划的过程往往成为反复凑试的过程。因 此，如何寻找合适的方法获得厨师烹饪过程中锅具的运动信息，以此作为烹饪机器人锅具 运动轨迹规划的依据就尤为重要。另外，目前对于获取锅具的运动信息，就发明人现有知识 而言，尚未见相关的报道。所谓的锅具运动信息，主要包含以下两个方面其一，锅具运动的目的是什么，其 何时开始、何时结束；其二、在运动目的确定的前提下，该运动所独有的特征是什么。举个例 子，为了使菜肴受热均勻，厨师要反复晃动锅具以使菜肴与锅具发生相对运动，那么锅具的 运动就是所谓的“晃锅”运动(目的)，而锅具水平摆动的角度、锅具圆周运动的半径等等参 数就是该运动所独有的特征。
图1为采用本实用新型结构示意图；图2为传感器输出的处理模块示意图；图3为锅具运动信息获取方法示意图；图4a为滑动时间窗初始状态示意图；图4b为滑动时间窗长度逐渐增大的示意图；图4c为最大时间窗的示意图。为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，虽然通过实施例描绘了本实用新型，本 领域普通技术人员知道，本实用新型有许多变形和变化而不脱离本实用新型的精神，而此 处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型的范围。如图1所示，其为传感器系统的结构示意图，其中，所示全局坐标系采用惯性坐标 系(地理坐标系)，其X轴、Y轴、Z轴依次指向东、北、天方向。载体坐标系原点设于锅具1 的柄部手握部分的中心，X轴方向指向锅具右侧，Y轴方向沿锅柄指向锅具，Z轴指向锅具上 部。传感器系统包括陀螺仪2、加速度计3、地磁传感器4及超声波传感器5，其中陀螺仪2、加速度计3、地磁传感器4各设有三个，分别设置在载体坐标系的每个轴 上，并分别感知该轴上的角速度、线加速度(叠加有重力加速度在该轴上的分量)的变化以 及地磁强度在该轴上的分量。利用这些信息可以获得载体坐标系相对于全局坐标系的姿态 变化信息。所述的检测装置还包括处理模块6，处理模块6包括预处理模块61及解算模块 62，在陀螺仪2、加速度计3、地磁传感器4输出信息时，要经过预处理模块61进行预处理， 如图2所示，首先要经过滤波器611进行滤波(巴特沃兹)，以去除传感器部分测量噪声，此后经过AD转换器612变成计算机可以处理的数字信号；然后再利用校正传感器613对正交 安装误差、刻度系数误差、零偏误以及地磁场受扰对地磁传感器造成的测量误差等传感器 静态误差项进行校正。经过预处理的信息，再通过解算模块62进行解算处理。超声波传感器5包括一个超声波发射传感器51及三个超声波接收传感器52、53、 54，其中，超声波发射传感器51安装于锅具1的柄上部，并通过测量与三个固定且全局坐标 已知的超声波接收传感器52、53、54的距离来感知载体坐标系相对于全局坐标系的位置变息 ο配合图3、4所示，使用该装置时，有以下步骤(1)根据所要匹配的锅具动作的最大执行时间和最小执行时间，定义一个最大时 间窗和最小时间窗；厨师手握锅具1的运动具有以下特点一、具有同种目的的运动，其时间因时而 异；二、不同或相同目的类型的运动有可能连续进行，而中间没有明显的时间上的分界点。 本申请提出基于曲线相似度特征的滑动时间窗模板匹配识别方法。对于同一种动作，其执行时间是因时而变的，这就意味着，针对同一动作的陀螺仪 和加速度计输出时间曲线，其在时间轴上的跨度是随时变化的。因此在做模板匹配时，需要 将正在匹配的该动作的所有可能的执行时间段全部提取出来；同时又考虑到，动作的执行 时间一般是在一定的范围之内，既不可能无限长，也不可能无限短。有鉴于此，本实用新型 采用所谓的滑动时间窗搜索的方法。如图4a所示，首先定义一个最大时间窗和最小时间 窗，分别代表所要匹配动作的最大可能执行时间和最小可能执行时间，(2)自陀螺仪2和加速度计3采样数据的输出开始进行动作搜索过程。将最大时间窗的起点对准陀螺仪2和加速度计3输出采样起始点，在该最大时间 窗内首先将滑动时间窗定义为最小时间窗并自最大时间窗起点始推进式的逐步提取时间 窗内的数据；如图4a所示；当时间窗到达最大时间窗底部时再在最小时间窗的基础上增大 滑动时间窗长度，并按同样的方法自最大时间窗起点始逐步提取时间窗内的数据并与所有 动作模板作相似度计算直到最大时间窗底部，如图4b所示；这样的过程一直持续到时间窗 等于最大时间窗为止，最后提取出针对每一动作模板的该最大时间窗内相似度最小值做动 作类型判别，如果该最小值小于预先设定的阈值，则认为最小值对应的子时间段内执行的 动作为模板曲线对应的动作。此后，最大时间窗再按照图4c所示步长向前推进，并重复上 述步骤，直到陀螺仪和加速度计输出采样数据结尾，至此完成动作搜索过程。(3)将运动起止时间内的加速度计3、陀螺仪2和地磁传感器4数据提取出并采用 相应的融合算法获得该运动时间段内姿态变化信息；(4)将时间段内的超声传感器5的信息提取出并利用相应的算法且结合步骤(3) 的姿态信息获得锅具1的位置变化信息。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本新型，凡在本新型 的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本新型的保护范围之 内。