基于對(duì)口香糖殘?jiān)謇碥嚨脑O(shè)計(jì)

摘 要：為了改變目前傳統(tǒng)的“手工鏟口香糖”方式，避免“有力量無(wú)鏟量”的低效率除渣的現(xiàn)狀，作者通過(guò)對(duì)電動(dòng)車進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，并通過(guò)多次實(shí)踐，完成了廣場(chǎng)口香糖殘?jiān)謇碥嚨闹谱鳌槌鞘惺腥萁ㄔO(shè)提供了行之有效科學(xué)手段，從而實(shí)現(xiàn)了省力、“高鏟”的效果。

關(guān)鍵詞：口香糖除渣； 鏟除； 打磨； 吸塵； 動(dòng)態(tài)檢測(cè)

中圖分類號(hào)：J218.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-3315（2014）02-000-002

一、選題背景和意義

1.選題研究背景

目前對(duì)口香糖除渣方法主要有三種：①傳統(tǒng)清理法、②化學(xué)法、③工具煅燒法。傳統(tǒng)清理法效率很低，鏟除一塊口香糖殘?jiān)滦韬馁M(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間，化學(xué)法不足之處是對(duì)環(huán)境的影響、成本高昂以及實(shí)踐過(guò)程中的危險(xiǎn)性；工具煅燒法又對(duì)操作人員有較高的技術(shù)要求。所有方法不僅在技術(shù)上存在很大缺陷，而且僅僅針對(duì)的是口香糖殘?jiān)那謇恚瑳](méi)有對(duì)清理口香糖之外的地面及人工時(shí)間的綜合進(jìn)行了解。

2.選題研究意義

（1）廣場(chǎng)口香糖殘?jiān)謇碥嚹茉谌我獾攸c(diǎn)、天氣進(jìn)行工作。這有助于環(huán)衛(wèi)工作人員及時(shí)的為公共場(chǎng)所清理煩人的口香糖殘?jiān)S持正常的環(huán)境，對(duì)城市建設(shè)規(guī)化來(lái)說(shuō)，有效改善生態(tài)環(huán)境，科學(xué)除渣，從而達(dá)到“高鏟”高效能的除渣目的；（2）有助于公共場(chǎng)所及環(huán)保部門高效清理；（3）該廣場(chǎng)口香糖殘?jiān)謇碥嚹軌驅(qū)﹂L(zhǎng)時(shí)間工作，配備的清理工具能夠在任何地面進(jìn)行口香糖殘?jiān)那謇恚黔h(huán)保部門的得力助手。

二、研究目標(biāo)、思路

1.研究目標(biāo)

作者的研究目標(biāo)就是制作一個(gè)能夠適用于各類公共場(chǎng)所清理口香糖殘?jiān)碾妱?dòng)機(jī)械工具。制作一個(gè)能夠全方位立體實(shí)時(shí)反映地面口香糖殘?jiān)街闆r的廣場(chǎng)口香糖殘?jiān)謇碥嚕ㄟ^(guò)工業(yè)機(jī)器的力量達(dá)到理想的效果。

2.研究思路

為了高效的清除大面積的口香糖殘?jiān)鼌^(qū)域，作者決定采用機(jī)器代替人工的方式來(lái)完成，即廣場(chǎng)口香糖殘?jiān)謇碥嚒榱酥谱鬟@樣的一個(gè)機(jī)器，必須制作一個(gè)能夠在廣場(chǎng)上任意方向的移動(dòng)并不會(huì)過(guò)度消耗工作者體力的這樣一個(gè)“清理車”。

三、口香糖殘?jiān)謇碥嚨脑O(shè)計(jì)

1.硬件系統(tǒng)組成

清理車有幾大部分組成：電動(dòng)車、機(jī)械臂、推桿鏟刀、電機(jī)磨刷、攝像頭、顯示屏、吸塵器。各個(gè)部分配合清理使用達(dá)到一個(gè)整體的系統(tǒng)，這樣當(dāng)一個(gè)清理方式清理無(wú)效是時(shí)，不至于影響到清理車高效清理的名頭；為增加清理車前部分機(jī)械臂的緊固性，均采用電焊的方式，將兩部分機(jī)械臂焊接到車體的前叉上，此外還在底部焊接上了固定作用的鋼管，防止機(jī)械臂左右搖晃。

（1）電動(dòng)車小三輪為電動(dòng)清理車車體。考慮到電動(dòng)車電池艙的容積、清理車的承載量及清理車工作時(shí)間等，作者選擇了24V14Ah鉛酸電池兩節(jié)、后備箱內(nèi)12V7Ah鉛酸電池一節(jié)，這節(jié)電池用于清理車探照燈、攝像頭顯示屏及車后吸塵器上方控制推桿。

電動(dòng)車工作電壓為24V，機(jī)械臂艙體內(nèi)大扭矩電機(jī)工作電壓為24V，并且在機(jī)械臂頂端的“鏟刀”“磨刷頭”所需電壓也是24V所以需要使用大容量鉛酸電池，當(dāng)清理車行駛時(shí)，清理工具不通電即不耗電，當(dāng)清理工具開始工作時(shí)電動(dòng)車停下。

這輛清理車的高科技集中位于清理的最前端，由推桿鏟刀、電機(jī)磨刷、機(jī)械臂、機(jī)械臂艙體、攝像頭、高亮度LED探照燈、顯示屏。

LED探照燈：攝像頭與顯示屏中間安裝一個(gè)，電壓12V、電流1A，用于夜晚照明。

此外，該清理車為電瓶驅(qū)動(dòng)，所以一旦整部車清理裝置電用完，就可以通過(guò)電動(dòng)車內(nèi)部充電器充電循環(huán)使用，非常方便節(jié)能。

（2）鏟刀艙體 包括：推桿24V、鏟刀和鏟刀艙體。

（3）電機(jī)磨刷包括：直流電機(jī)24V、磨刷頭和磨刷軸套。

（4）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括：攝像頭12V、傳輸線、萬(wàn)向活動(dòng)關(guān)節(jié)、顯示屏12V等組成。

（5）控制面板設(shè)置的都是復(fù)位按鈕并標(biāo)有數(shù)字1、2、、0、4、5。分別控制的是：左機(jī)械臂上，左機(jī)械臂下；吸塵器抬起落下；右機(jī)械臂上，右機(jī)械臂下。

（6）吸塵器包括：直流電機(jī)推桿12V、機(jī)械式吸塵器，本清理車尾部具備一個(gè)大容量吸塵器，當(dāng)清理車前部清理工具將地面上的口香糖殘?jiān)謇硗曛螅ぷ魅藛T就可以按下按鈕面板上的數(shù)字“0”鍵，放下吸塵器，就可以將殘余的口香糖垃圾收入到吸塵器艙體內(nèi)帶走，集中清理。

2.軟件系統(tǒng)組成

清理車的運(yùn)動(dòng)控制是由一對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)一對(duì)機(jī)械臂，當(dāng)左電機(jī)作逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)械臂艙內(nèi)的大扭矩電機(jī)產(chǎn)生的力矩就會(huì)撬起機(jī)械臂圓周轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)向上收回動(dòng)作，如果是順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，那么機(jī)械臂就會(huì)順著大扭矩電機(jī)的方向慢慢放下頂端的鏟刀；同樣右邊機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)也是如此，控制原理結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示。

四、應(yīng)用與思考

第一種是常規(guī)的，機(jī)械臂垂直與車前叉平行模式，這個(gè)模式下的工作機(jī)械臂是不具有任何意義。

第二種是先垂直再水平的巡檢模式：由工作人員直接控制的巡檢模式，清理車會(huì)放下左機(jī)械臂進(jìn)入巡檢，（下轉(zhuǎn)第52頁(yè)）

（上接第頁(yè)）同時(shí)位于清理車前端懸空的攝像頭會(huì)將巡檢得到的訊息通過(guò)顯示屏反饋給工作人員。然后根據(jù)地面情況選擇哪種清理模式進(jìn)行口香糖殘?jiān)那謇恚绱朔磸?fù)直到完成整個(gè)廣場(chǎng)地面口香糖殘?jiān)男畔⒎答仭⑶謇頇C(jī)能選擇、殘?jiān)锉４妗＿@種巡檢方式適合廣場(chǎng)較平整的廣場(chǎng)進(jìn)行常規(guī)全面巡檢。

第三種就是清理模式，當(dāng)工作人員檢測(cè)到地面的口香糖殘?jiān)鼤r(shí)，就會(huì)繼續(xù)放下巡檢模式當(dāng)中的左機(jī)械臂對(duì)地面的口香糖殘?jiān)M(jìn)行鏟除清理，或根據(jù)地面情況放下右機(jī)械臂進(jìn)行磨刷清理，最后清理完的口香糖殘?jiān)鼤?huì)由位于清理車后方的吸塵器帶走，整個(gè)清理過(guò)程就是這么簡(jiǎn)單。

參考文獻(xiàn)：

[1]孟貴華.《電子元器件選用入門》， 機(jī)械工業(yè)出版社，出版日期2004-3

[2]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，機(jī)械工程出版社，出版日期2004-9