太陽能型高空玻璃自動清潔器的設計與研究

唐夢鷗 杭 鑫 張 宇 戴 舒 陳 晨 呼格吉樂湖州師范學院 理學院物理實驗教學示范中心 浙江湖州 313000

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太陽能型高空玻璃自動清潔器的設計與研究

唐夢鷗 杭 鑫 張 宇 戴 舒 陳 晨 呼格吉樂
湖州師范學院 理學院物理實驗教學示范中心 浙江湖州 313000

【文章摘要】

基于對現有的玻璃清潔器結構的深入研究，研制出了“太陽能型高空玻璃自動清潔器”模型。此款玻璃自動清潔器能夠很好地解決現實生活中的一些實際問題，可以給人們的生活帶來便利。本文詳細介紹了此款玻璃自動清潔器的設計與制作。

【關鍵詞】

太陽能型高空玻璃自動清潔器；模型；自動；節能環保；使用說明

引言

隨著社會的發展，越來越多的高樓大廈拔地而起，而且多用玻璃當墻面。玻璃很容易聚集灰塵，又不好清潔。如果用人工來清潔的話非常危險而且費用昂貴。針對這個現象我們提出了高空玻璃清潔器這種工具，從而避免了人力財力的一種浪費。

同時，該清潔器的移動裝置動能來自太陽能和電能，即可直接充電使用也可以通過太陽能充電，確保有充足的使用時間，切實響應了國家節能環保的概念。

1　 功能簡介

“太陽能型高空玻璃自動清潔器” 通過利用運動控制器來控制清潔器的移動路線，并且整個移動裝置動能來自太陽能和電能，即可直接充電使用也可以通過太陽能充電。整套裝置由磁鐵將兩部分合在一起，各部分通過螺絲等連接。在平時可通過遙控器控制裝置的移動，在無人情況在可由粉塵感應器來控制裝置的移動，實現自動化控制的功能。能夠很好地解決一系列現實生活中的實際問題。

2　“太陽能型高空玻璃自動清潔器”的主要結構

主要結構見下圖1。

圖1　“太陽能型高空玻璃自動清潔器”的實用模型主體圖

3　“太陽能型高空玻璃自動清潔器”的物理原理

3.1固定真空吸盤吸附系統

使用多個吸盤作為一個整體即吸盤組。真空吸盤采用真空原理，即用真空負壓來“吸附”工件以達到夾持工件的目的。當真空發生裝置啟動后，通氣口通氣，吸盤內部的空氣被抽走，形成了壓力為P2 的真空狀態。此時，吸盤內部的空氣壓力低于吸盤外部的大氣壓力P1，即P2 ＜ P1，工件在外部壓力的作用下被吸起。吸盤內部的真空度越高，吸盤與工件之間貼的越緊。

3.2控制系統

該清潔器平時可通過遙控器控制裝置來移動，在無人情況下可由輸入編程來控制裝置的移動，實現自動化控制的功能。

手動和自動功能的實現主要通過運動控制器來實現，通過運動控制器可具體控制清潔器的運動速度大小和方向，本次設計主要設計二維方向。

另外，在清潔器機身上可放置攝像頭，為地面操作者提供信息，使得控制終端和主機能進行良好交互，主機可根據指令而做相應工作，但由于經費限制未實現此功能。

3.3充電系統

該清潔器為太陽能充電兩用型的自動清潔器。

太陽能充電器是將太陽能轉換為電能以后存儲在蓄電池里面，直接電源充電是將電能儲存到自動清潔器的蓄電池中。

4　“太陽能型高空玻璃自動清潔器”的制作方法

（1）按設計稿紙連接好各部分裝置，固定清潔布，從而完成清潔器的主體裝置；

（2）在清潔器的底部和邊側連接電動機控制運動；

（3）在清潔器底部中央可裝置攝像頭，并且放置清潔布和清潔液；

（4）電動機由導線與蓄電池相連，從而供電；

（5）蓄電池在外與太陽能電板相連；

（6）在運動控制器外殼上有顯示工作狀態的指示燈；

（7）整套裝置分驅動裝置和供電裝置，各部分通過螺絲等連接；

（8）連接電路。

5　相關拓展

長期以來，高樓大廈的外窗清洗，都是需要工人腰間系一根繩子，處在高空的作業方式，不僅效率低，而且非常危險且易出事故。隨著科技的進步，文化的發展，人們對生活的要求也不斷提高，智能方便機械電子產品越來越受到人們的青睞。

太陽能型高空玻璃自動清潔器是利用太陽能和一般的電源供電，繼而利用這部分電能為此款清潔器的清潔、移動、自動控制、人工手動控制提供電能。“自動控制”是要求在高空外玻璃工作時，此款清潔器能在無人為干預下自動進行清潔。而“人工手動控制”是指人通過清潔器上攝像頭或肉眼所知的畫面，對清潔器進行手動控制操作。

此款清潔器主要是針對現代化高樓玻璃幕墻清洗的一種簡單實用的產品，使其更滿足人們清潔的要求。現在的玻璃清潔器設備雖然品種很多，但較多的是應用在家庭高層玻璃的小型清潔，效率比較低。現在我們開發的是一種效率高的、節能環保和實用的清潔器，操作簡便。

【參考文獻】

［1］黃華梁，彭文生編《機械設計基礎》高等教育出版社.2001年

［2］楊芳春主編《電機傳動》高等教育出版社.1995年

基金項目：浙江省新苗人才計劃大學生科技創新項目2015R427001

【作者簡介】

唐夢鷗（1995-），女，浙江嘉興嘉善人，湖州師范學院理學院科學教育專業13級學生。

指導老師：呼格吉樂（1980-），男，蒙古族，內蒙古通遼人，高級實驗師，工程碩士學位，湖州師范學院省級物理實驗教學示范中心，從事物理實驗教學與物理教學儀器開發。