一種車輛智能保護(hù)罩的設(shè)計(jì)

高良鵬 錢炳鋒 黃 城 / 上海電機(jī)學(xué)院

一種車輛智能保護(hù)罩的設(shè)計(jì)

高良鵬 錢炳鋒 黃 城 / 上海電機(jī)學(xué)院

隨著中國的經(jīng)濟(jì)騰飛，私家車不再是財(cái)富的象征，而步入普通人家，然而車輛保護(hù)不當(dāng)問題的日益嚴(yán)重，本文針對(duì)現(xiàn)有車罩的不足，研制出一款一種可移動(dòng)、可收縮、多層下放設(shè)計(jì)的保護(hù)裝置，使用龍門框架結(jié)構(gòu)[1]、配合常用的STM32[2]、步進(jìn)電機(jī)和Wi-Fi模塊組建而成的、使用了手機(jī)APP等多種控制方式以及擁有不同模塊化配置以滿足不同人群需求的“罩動(dòng)車不動(dòng)”車輛智能保護(hù)罩。

智能；車輛保護(hù)罩；APP；模塊化；Wi-Fi

作為現(xiàn)代社會(huì)的代步工具，全國機(jī)動(dòng)車保有量已超過2.9億輛。其中汽車占到了1.94億輛。然而由于車輛保護(hù)不當(dāng)，車輛將遭受風(fēng)吹日曬、大雨暴雪、灰塵鳥屎、碰擦剮蹭等問題的污染和傷害，這就意味著車輛維修費(fèi)用將大幅度提高，因此需要車輛保護(hù)罩對(duì)車輛進(jìn)行有效的保護(hù)，車罩具有很大的市場需求。

本文設(shè)計(jì)了一種可移動(dòng)、可收縮、多層下放設(shè)計(jì)的保護(hù)裝置，使用龍門框架結(jié)構(gòu)[1]、配合常用的STM32[2]、步進(jìn)電機(jī)和Wi-Fi模塊組建而成的、使用了手機(jī)APP等多種控制方式以及擁有不同模塊化配置以滿足不同人群需求的“罩動(dòng)車不動(dòng)”車輛智能保護(hù)罩。

1.研究目的與意義

車輛智能保護(hù)罩將全方位行走技術(shù)、手機(jī)APP技術(shù)、可活動(dòng)收縮技術(shù)巧妙地融合起來，實(shí)現(xiàn)了車輛的智能保護(hù)。并采用模塊化的配置技術(shù)，以滿足不同人群的需求。有效地解決了現(xiàn)有車罩拼裝麻煩、強(qiáng)度不高、自動(dòng)化程度低、較難清洗、占地面積大、售價(jià)昂貴、需要重新規(guī)劃停車位、必須安裝在現(xiàn)有的停車位上，增大了駕駛難度、不具備監(jiān)控車輛等問題。同時(shí)由于該車輛智能保護(hù)罩的結(jié)構(gòu)簡單，成本低，實(shí)用性強(qiáng)，尤其是有利于解決我國目前室內(nèi)停車位不足、露天停車位對(duì)車輛的損害大等問題，所以該車輛智能保護(hù)罩具有廣泛的應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，相比于普通的車輛保護(hù)罩具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢。從長遠(yuǎn)來看，發(fā)展車輛智能保護(hù)車罩的經(jīng)濟(jì)效益顯著。

2.車輛智能保護(hù)罩的設(shè)計(jì)

本車罩擁有三種控制模式，通過三種不同的控制模式，可以更好的控制車輛智能保護(hù)罩的使用，而且每種不同的模式也都有它獨(dú)特的優(yōu)勢：手機(jī)APP的控制方式使人可以更加輕松自如的控制車輛，當(dāng)手機(jī)信號(hào)不好時(shí)，可以轉(zhuǎn)用面板控制模式，直接按下按鈕就可控制保護(hù)罩，最后的手動(dòng)控制可以保證前兩種控制模式出意外情況或是受天氣影響無法使用時(shí)車主仍能正常去控制車輛智能保護(hù)罩。

2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

（1）采用龍門框架結(jié)構(gòu)[1]的設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)雙側(cè)可活動(dòng)收縮裝置的下放和收縮，方便了車輛的停放和駛離，且能夠方便地自后備箱取物。

（2）通過3:1減速器實(shí)行換向，以實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)[3]的輸出軸與錐齒輪配合、錐齒輪與錐齒輪之間的嚙合，從而獲得較低的轉(zhuǎn)速以及大的轉(zhuǎn)矩，降低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，獲得更好的運(yùn)動(dòng)特性。

（3）通過采用帶有凹槽的軌道萬向輪，使其緊貼軌道，減小摩擦力，降低噪聲。

（4）通過步進(jìn)電機(jī)的輸出軸與聯(lián)軸器連接牽引軸，帶動(dòng)牽引軸轉(zhuǎn)動(dòng)，牽引線分別于軸的上下表面相切來實(shí)現(xiàn)雙側(cè)可活動(dòng)收縮裝置的拉伸與下放。

（5）可活動(dòng)收縮裝置采用多層下放的方式，以提高裝置的穩(wěn)定性，避免因?yàn)檠b置自身原因而損壞車罩。（車罩簡圖、側(cè)視圖如圖1所示）

圖1 車罩簡圖

2.2 軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

利用常用的STM32[2]編程，通過STM32[2]程序來控制車罩裝置的行進(jìn)與可活動(dòng)收縮裝置的下放與收縮。通過手機(jī)APP與車罩上的Wi-Fi模塊相對(duì)接，手機(jī)APP接收Wi-Fi模塊發(fā)出的Wi-Fi信號(hào)，確認(rèn)連接后，可通過手機(jī)APP來操控車罩的工作。按下界面上的“開始”按鈕，此時(shí)，車輛智能保護(hù)罩將接收到信號(hào)，按照預(yù)先鋪設(shè)好的軌道慢慢駛?cè)耄?dāng)?shù)竭_(dá)車輛中間位置時(shí)停止行駛并固定在軌道上，車罩的可活動(dòng)的伸縮裝置自動(dòng)下放，直至遮住整個(gè)車身，達(dá)到保護(hù)車輛的效果。當(dāng)車主需要用車時(shí)，再次打開手機(jī)APP，手機(jī)APP與智能車罩信號(hào)連接起來，再通過按下“結(jié)束”按鈕來收起車輛智能保護(hù)罩。保護(hù)罩接收到信號(hào)之后先將可活動(dòng)的收縮裝置恢復(fù)，再根據(jù)鋪設(shè)好的行駛軌道回到工作前的位置，以此結(jié)束保護(hù)工作。

3.模塊化配置的方案

本案設(shè)計(jì)了五種型號(hào)的模塊化配置車罩，分別為ZNCZ-1、ZNCZ-2、ZNCZ-3、ZNCZ-4、ZNCZ-5，通過不同模塊化的配置，可研發(fā)出系列產(chǎn)品，滿足不同人群的需要。

3.1 可伸縮式罩體模塊

由于本方案先前考慮適用車輛為普通車輛，即普通停車位大小：5300*2500mm 能夠停下的車輛，但未曾考慮加長版以及加高版的車輛，如林肯加長版，規(guī)格為8500mm*1800mm*1500mm,本作品便不能達(dá)到罩住車輛的目的了，所以本案采用模塊化的配置，中間的罩體部分可伸縮，以此擴(kuò)大了適用范圍，不同尺寸的車輛都能得到保護(hù)。

3.2 車輛清洗模塊

本模塊考慮到車輛會(huì)受到浮塵、灰塵以及酸雨的污染和傷害，所以該型號(hào)的車罩增加了車輛清洗模塊，即不改變原有結(jié)構(gòu)下，用于簡單的車輛清洗。

3.3 照明模塊

本模塊應(yīng)用于可視條件較差的情況或者夜間，方便了車輛的停放和駛離。該型號(hào)車罩可充分利用太陽能電池供電照明，達(dá)到節(jié)約環(huán)保、綠色、低碳的目的。

3.4 監(jiān)控模塊

本型號(hào)車罩在車罩裝置龍門框架處設(shè)有攝像頭，可將車輛信息通過手機(jī)APP實(shí)時(shí)反饋到用戶手機(jī)上，用戶可實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛情況。若有人偷盜車輛，車罩裝置出發(fā)警報(bào)裝置，并將警報(bào)發(fā)送給用戶，大大地提高了車輛的安全系數(shù)。

4.前景展望

本車罩可以減緩車輛由于外界環(huán)境因素對(duì)車輛造成的污染或傷害，有效的提高了車輛的安全系數(shù)，可有效在露天停車位代替室內(nèi)停車場使用，且一車一空間，干凈安全，減少了車體污損的危險(xiǎn)，降低了車輛維修保養(yǎng)的成本，同時(shí)該智能車罩結(jié)構(gòu)簡單不易損壞易于維修，生產(chǎn)回收方便，是一款能夠服務(wù)大眾的產(chǎn)品，它的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益是相當(dāng)樂觀的，符合“中國制造”的大方向，并可依靠上海市政策的扶持，得到進(jìn)一步的推廣。

5.結(jié)語

本智能車罩屬于應(yīng)用型課題，機(jī)電一體化類別，涉及單片機(jī)、傳感器、Wi-Fi模塊、自動(dòng)控制等技術(shù)，有較高的技術(shù)含量。應(yīng)用范圍廣泛，適用于多種場合，如酒店、KTV、露天停車場、超市等，緩解了當(dāng)前國內(nèi)車輛的發(fā)展現(xiàn)狀，達(dá)到了保護(hù)車輛的目的。

[1]張永宇,陸寧主.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].清華大學(xué)出版社,2009.11.

[2]田希暉.C51單片機(jī)技術(shù)教程[M].北京：人民郵電出版社,2007.10

[3]王志新,羅文廣.電機(jī)控制技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2010.10.

本項(xiàng)目受上海電機(jī)學(xué)院學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目資助，項(xiàng)目編號(hào)：16TSXK01；上海市大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃資助。