自动售卖机的智能化设计

摘 要：在现代化程度日益提升的21世纪，人们对工作、生活、学习、休闲、娱乐的要求也在迅速提高。越来越多的人们求助于自助设备，因为用自助设备进行交易或查询即节省的时间又方便快捷可靠。对于商业投资来说，商家根据需要添置自助设备来代替人力也具有很大的市场竞争优势。对于这种具有市场潜力的产品，我们对这种产品的市场定位点在哪。智能化，可以说自助设备对市场最大的贡献是实现了某种意义上的智能化。

关键词：自助设备 自动饮料售卖机 智能化

中图分类号：TH692.6 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）004-103-02

自助设备更像一种专业智能机器人，每一台自助设备在设计定型时就被赋予了不同的专用功能。例如餐饮业自助设备专长在识别、分类、递送、人机休闲互动界面，银行业自助设备专长在于视觉辨认、证件识别、票据处理、打印、界面，而生活区、校园一卡通自助终端专长在于识别、记账、联网管理。可以说每一种自助设备在其服务的领域都相当专业，专业化的智能开发程度较高。因笔者曾就职于一家外资专业研发售卖机的公司从事售卖机的研发设计，作为一名科技工作者，笔者在向读者介绍智能化新技术的同时，希望与读者共同分享一款自动饮料售卖机的在智能化方面的一些设计新思路。自动饮料售卖机是一种专业售卖饮料（食品）的自助设备，售卖的范围有冷饮、热饮、袋装食品、水果等。针对自动饮料售卖机的功能与适用人群，我们对自动饮料售卖机主要的功能要求进行一些定性定量分析。

从图1我们可以看到，按它的功能来分析，我们可以大致将它分为8大块，从左到右依次为：

（1）即时热饮或食品（Instant drink or food）

（2）制冷系统（Cooling system）

（3）递送饮料（Delivering system）

（4）模块（包括纸币，硬币，证件，视觉识别）（Module）

（5）人机界面（Interface）

（6）柔性（组件单元可更换，可增加，可删减）（Flexible）

（7）整机运行系统（Operation system）

（8）售后维护（Maintenance）

图1 自动售卖机的各个功能模块

笔者将针对这8块进行分析，并向读者逐一展示每个功能是如何针对智能化要求进行设计的。

（1）即时热饮特点可以现场完成新鲜卫生的饮料，例如现磨咖啡，现配可口可乐、奶茶、果汁、开水等。对于开水功能设备里需要一套智能热水处理系统，对水温，水压进行智能化控制，同时在缺水时能立即终止加热。对于现磨咖啡（例如expressor），还必须有咖啡豆打磨模块（附带expressor压力控制仓），这个模块需要控制每一杯expressor要求的咖啡粉末是定量、均匀的，每一杯exoressor的水温是恒定的（76℃）。同时压力仓的压力，水温高低也决定了一杯expressor的质量好坏。对于现配可口可乐、奶茶、果汁，智能分配系统需要对糖浆与水的比例进行均匀的分配，保证每一杯可口可乐（现配饮料）口味一致。

（2）在冷热饮自动售卖机中，制冷系统是必不可少的功能。对于专业冷热饮自动售卖机设计来说，制冷不仅需要考虑冷，还要考虑热。自动售卖机是否能在同一个机柜里同时既卖冷饮又卖热饮呢？如果机柜内有三层货架且空间连通，如何能控制温度保证上层温度30℃，下面两层温度在-5℃？

从图2可以看出，要实现同一机柜内分层制冷保温需要将机柜内的冷热气流分立循环，智能引导冷热风分开走两个循环路径。同时智能热感应sensor实时监控每层温度，根据温度变化梯度，由控制系统发出指令对循环风量的大小，方向进行实时调节。

（3）递送系统（Delivering system）。

当使用者选定商品后，售卖系统会将使用者选定的商品递送给使用者。递送系统在这一过程中发挥作用，实质是人机互动的过程，人对界面发出交易指令，设备确认交易合法无误后，控制递送机械手安全准确运送商品到出物口。智能递送系统在得到使用者发来的指令信息后，首先将识别使用者需要哪一种商品，由于自动售卖机内不是只有一类商品，很多时候一台设备内可能有超过5类不同的商品。所以需要分辨出使用者需要哪一种商品。然后由控制系统控制机械手自动行进到商品货架口取物。这时需要在货架检测位置安装检测光栅、光电sensor、电磁感应sensor。智能货架就能计算（counting）出正在工作的货架有多少件同类商品，现取出多少件，还剩多少件。如发现正在工作的货架缺货时，自动提醒顾客并退款，并且发出联网信息通知维护人员。

（4）模块（Module）。

自动售卖机的模块部分是技术含量较高的部分，笔者很想展开讨论，但限于篇幅，这里仅对模块技术的智能化进行介绍。纸币器、硬币器、找零器、读卡器、发卡器、票据打印、食品递送、即食加工、热饮都是自动售卖机的常用模块，由于这些模块在市场上有成熟产品，因此模块部分不是本篇阐述的重点。但从智能化技术应用来说，模块的确集成了很多高科技，例如指纹识别技术，掌静脉技术（目前广电运通自主研发的具有手掌静脉识别技术的H68N系列ATM已经在土耳其大规模应用），虹膜技术，人脸识别技术，语音识别技术等等。

（5）人机界面（Interface）。

在人机界面上，自助设备需要人性化，智能化。智能语音控制能为用户介绍交易，应答问题，还能学习新的语调和声音。

智能摄像头和接近感应器能感知附近有没有顾客。当有顾客向自动售卖机走来距离接近1米时，接近感应器能侦测到距离变化，并将信息快速反馈到系统。如果发现有人接近，系统将命令人机界面开启声音图像系统，顾客能在轻松交易中享受娱乐的乐趣。如顾客离开或无人接近时，设备能自动切换为待机状态，既节能又环保。

（6）柔性（组件单元可更换，可增加，可删减）（Flexible）。

自助设备的柔性是指设备在尺寸，功能，外观上能根据适用条件灵活变化。就目前自助行业来说，柔性是众多设备厂商难于完全实现的目标。请参阅图3。

在我的设计中考虑到部分的柔性化设计，具体一点说，柔性主要体现在设备的组合。现有A，B两台功能不同的自助设备。现A设备已在运行营业中，运行情况良好。现发现在A设备运营点的市场需求，需要A设备增加B设备的功能，但又希望A，B两台设备共享资源，我们就需要将A，B整合为一体机C。出于柔性设计的考虑我们可以在单独设计A和B的时候预留整合接口。这样不论市场需求如何，我们既可以单独运营A，B，又可以整合运营C。实现了柔性组合设计。

（7）整机运行系统（Operation）。

一台自助设备需要考虑长时间在恶劣条件下运营时当发生故障时如何防护。智能电源控制可以节约用电，同时也减少了元件工作小时数，增加了元件及整机的寿命。机柜的冷却风扇也可以根据机柜内部的温度变化，智能调节风量，保持机柜内部温度低于安全许可温度。

（8）售后维护（Maintenance）。

自助设备通常处于联网状态，通过网络每一台自助设备运行状况信息会实时更新到网络上，售后服务人员可以实时监控联网的设备，在设备需要装填货物或发生故障或遭到损坏时，设备会自动发送故障信息到维护人员的移动电话上。

在国外一些发达国家，自助设备的利用率非常高，在日本平均23人就拥有一台自助设备。目前笔者从事的项目主要功能部分如即食，冷热分离，货物递送在技术上已实现。对于设备的人机界面，可以说既是亮点又是难点，因为与顾客打交道的是人机界面，而顾客的兴趣直接影响了交易的成功与否。自助设备能根据市场需要进行设计，自助设备是一种智能节能，低碳环保的人工智能设备，可以预见，未来的自助设备将在功能与人性化方面将更加融合，达到既简单实用又智能友好，交易的过程将是人与设计实现双赢的过程。