智能洗碗機的設計與運行

摘 要：隨著現代人生活品質的提高和生活節奏的加快，對以功能化、人性化為導向的產品需求越來越大。如何實現快速、自動化清潔整理餐具已成為繁忙的上班族亟待解決的問題。基于河南省創新機器人大賽的比賽要求，我們設計制作了一款集清洗、儲存功能為一體的圓柱體洗碗機，經多次調試和運行最終實現預期目標。

關鍵詞：智能洗碗機；EV3主機；中央處理模塊

中圖分類號：TH69-18 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）01-0044-02

Design and Operation of Intelligent Dishwasher

DU Yutian LIU Jiahui ZHENG Xu ZHAO Yulong

（Zhengzhou Middle School，Zhengzhou Henan 450001）

Abstract： With the improvement of modern people’s quality of life and the quickening of the pace of life， the demand for functional and humanized products is becoming more and more important. How to realize fast and automatic cleaning of tableware has become an urgent problem for busy office workers. Based on the competition requirements of Henan innovation robot contest， we designed and built a cylindrical dishwasher， which combines cleaning and storage functions. After several commissioning and operation， we finally achieve the desired goal.

Keywords： intelligent dishwasher；EV3 main engine；CPU module

從原始的刀耕火種到現在的信息社會，科技給人類社會發展帶來了無比強大的推動力。小到電子芯片、大到航空航天，其中涉及的設計理念無不凝聚著人類的智慧。隨著現代人生活品質的提高和生活節奏的加快，對以功能化、人性化為導向的產品需求不斷增大。例如，如何在一次家庭聚餐后，方便快捷地將雜亂無序的廚房恢復整潔。無疑，自動洗碗機是一個省時省力的選擇，但是，通過調研發現，國內的洗碗機在一線城市家庭的滲透率還不足1%[1]。與手洗相比，洗碗機在餐具清潔度、耗水電量、清潔劑使用量等各項指標中均有明顯優勢，但市場上現有的洗碗機大多為大型餐廳而設計，適用于家庭日常使用的寥寥無幾。基于此，我們設計了一款集清洗、消毒、儲存功能為一體的智能洗碗機來滿足家庭需求。

1 設計來源

目前，市場上已有的應用于餐飲領域的全自動洗碗機主要有以下幾種分類方式。從工作方式上分為藍傳式全自動洗碗機和履帶拔齒式全自動洗碗機兩種。藍傳式全自動洗碗機的整個操作過程相對比較麻煩。而履帶拔齒式全自動洗碗機雖然操作起來相對方便快捷，但其體積大、質量重，不適用于家庭。從工作原理來分，可分為超聲波全自動洗碗機和增氧式全自動洗碗機兩種。其中，超聲波式洗碗機越來越被廣大客戶所接受，但其具有較多缺點，如噪音大、費電、機器造價高。而增氧式全自動型被客戶接受的主要原因是其造價低、省電，但清洗的干凈程度沒有超聲波全自動洗碗機高[2]。

分析市場上已經投入應用的洗碗機及其工作原理不難發現，這些大型洗碗機都各有各的利弊。而我們將這些洗碗機的流程精細化、模塊化，并不斷彌補其不足，加入筆者自己的創意，設計并制造出了應用于家庭廚房的全自動洗碗機。

2 運行原理

筆者設計的智能洗碗機的主要功能有清洗、消毒、儲存，針對不同功能特性，我們設計了不同結構的機械模塊，并將這些機械模塊整合在同一套系統中，相互配合，以達到預期目的。

洗碗機主體為圓柱狀，圓柱體內部配備一根電動機帶動的中心軸，各個機械模塊均勻分布在中心軸周圍。底座的電動機可驅動中心軸的轉動使各模塊旋轉至相應位置。圓柱體側面為自動柜門，可供輸入使用過的餐具及輸出清洗干凈的餐具。從這里，洗碗機的工作就開始了，首先是安裝有壓力傳感器的置物倉，把使用過的餐具放入其中時，壓力傳感器檢測到有物體進入，便將此信息傳入洗碗機頂部的中心電腦，電腦得到信息后傳遞給底座，底座電動機接受指令關閉柜門。然后，置物倉被旋轉到清洗區，前期會有高壓水流沖洗掉餐具上的污物，之后由兩支高纖維材料合成的毛刷攜帶清潔液對餐具進行中期洗滌。末期仍會有高壓水流沖洗中期殘留的清潔液和污物，并由顏色傳感器識別餐具表面光亮程度。檢驗合格后，置物倉緊接著被轉換進消毒區，這里我們采用紫外線殺菌技術在30min內破壞及改變微生物的DNA結構，使細菌當即死亡或不能繁殖后代，以達到殺菌的目的。

在這一系列程序運行完成后，處理過的餐具將被傳入存儲區放置待用，而通過儲存區的濕度傳感器及干燥裝置保證餐具干燥、清潔，并防止滋生細菌。

在安裝方面，我們的洗碗機根據家庭廚房布置及個人愛好，被設置為半嵌式與全嵌式兩種，盡可能地縮小占地面積，也更自然地融入廚房中。

3 智能互聯功能

除此之外，我們還加入了家居互聯功能，家居互聯通過手機終端與洗碗機鏈接，讓洗碗機在各個使用環節都變得更加智能和人性化。在使用前，用戶可以通過手機上的“家居互聯”應用程序迅速了解洗碗機的各項功能，還可以觀看教學視頻快速掌握洗碗機的正確操作和保養方法，免去翻看說明書的麻煩。比如，視頻會指導用戶在洗碗機中正確擺放餐具、調整碗籃，讓每一次洗滌都不留死角。在安裝后日常應用中，家居互聯也會帶來更多舒適與便利。例如，周末午餐后，若家中老人孩子有午睡習慣，即使用戶出門在外也可遠程將洗滌模式調整為更安靜的“夜間洗”，讓家人安心休息。洗碗機主機可以根據洗碗機內部傳感器所獲知的碗碟重量、臟污程度等信息推薦最適合的洗滌模式。此外，其裝備的家電智能水系統能根據餐具類型和污濁情況調節水質硬度、洗滌溫度、沖刷的角度及力度，讓清洗效果更為顯著，并延長餐具的使用壽命。

4 核心構件

促進這套裝置運行的有溫度、濕度、壓力以及傳感器、電機、紫外線殺菌裝置等執行構件，但最重要的是位于儲物倉頂部的由樂高EV3主機編排構成的中央處理模塊，這里儲存著編排妥當的各個程序，主機接受到各個傳感器發出的信號后進行處理并發出指令到下一模塊使之運行。這一中央自主收發過程精確有序，保證了整部洗碗機的全自動性。

5 發展前景

本洗碗機的設計充分滿足了工薪階層“解放雙手”的家庭勞務需求，雖然目前洗碗機對中國家庭來說還是一個相對較新的產品，但由于其性能優異，必將被大眾認知，從而成為繼冰箱、彩電、洗衣機之后的又一家用電器熱點。此外，對這套多功能洗碗機的后期優化，主要集中在尺寸、容量方面，而低碳環保材料的實用也會極大提高其環保性，進而成為大型餐廳的優選。

參考文獻：

[1]胡躍山.中國洗碗機制造行業發展戰略研究[D].桂林：桂林理工大學，產品經濟學，2010.

[2]王小平.家用洗碗機本土化設計[D].荊州：長江大學，2009.