作者：陳逸帆，應(yīng)卓凡，毛家昊，王陳鐵

單位：浙江警察學(xué)院

指導(dǎo)老師：陳東杰、韓一士

摘要：

? ? ? ?本設(shè)計(jì)是一款可以自動清潔樓道扶手的智能裝置。特點(diǎn)是可以自動沿樓道扶手爬行，通過紅外傳感器智能識別所在扶手的位置，通過以arduino為主控芯片的控制電路，對裝置的運(yùn)動路徑做出智能的判斷，控制裝置的電機(jī)進(jìn)行移動。在裝置運(yùn)行途中，通過蠕動泵對扶手進(jìn)行噴灑、濕潤，利用抹布對扶手進(jìn)行擦拭，完成清潔工作，達(dá)到清潔樓道扶手的目的。并且本裝置通過寬度調(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)對各種樓道扶手的全方位清洗和自動返回，能夠節(jié)省有效工作量。

關(guān)鍵字：

? ? ? ?清潔；樓道扶手；紅外傳感器

1、 研究背景?? ?

??????? 當(dāng)今社會發(fā)展迅速，遍地高樓林立。電梯的出現(xiàn)給人們的生活帶來了許多便利。雖然電梯已經(jīng)開始普及，但是，傳統(tǒng)的樓梯并不能被完全取代。問題由此而生，超高層建筑的出現(xiàn)使樓梯扶手的清洗變得十分消耗人力，效率低下?，F(xiàn)如今到了人工智能的新時代，扶手的清理不應(yīng)當(dāng)繼續(xù)延以傳統(tǒng)人工清洗的方式，而應(yīng)當(dāng)以一種更為簡單的方式，當(dāng)今市場上也沒有專門對樓道扶手清洗的設(shè)備，所以我們設(shè)計(jì)了一款能夠智能清洗樓梯扶手的裝置，使用時只需將該裝置安放于樓道扶手，其便可自動沿扶手攀爬進(jìn)行清潔。因此，制作該裝置具備可行性。

２、工作原理

2.1紅外傳感器

? ? ?? 紅外傳感器是以紅外線為介質(zhì)的測量裝置。紅外傳感器上帶有紅外發(fā)射器與紅外接收器。紅外發(fā)射器向前發(fā)射一段有固定距離的紅外線，在紅外線傳播的過程中如遇障礙物，紅外線便會被反射傳回。此時，紅外接收器便能接收到返回的紅外線。那么便可以通過紅外線返回的與否，來判斷前方是否存在障礙物。利用紅外傳感器的這一作用，可以判斷清洗裝置當(dāng)前的位置狀態(tài)：直線、轉(zhuǎn)彎或已經(jīng)到達(dá)頂端。

2.2利用彈簧設(shè)計(jì)的軟結(jié)構(gòu)

? ? ?? 清洗裝置要置放在扶手上，首先需要根據(jù)扶手的寬度進(jìn)行合理地調(diào)節(jié)，不同扶手的寬度也有所不同。所以，不能采用普通的硬結(jié)構(gòu)，否則在機(jī)器安放時會造成許多麻煩。利用彈簧，并在彈簧上固定清潔海綿，不但能夠?qū)Ψ鍪诌M(jìn)行清潔，還可以在一定范圍內(nèi)適應(yīng)不同寬度的扶手，可用性更高。

2.3蠕動泵

? ? ?? 蠕動泵就是在兩個轉(zhuǎn)輥?zhàn)又g的一段泵管形成“枕”形流體。通過對泵的彈性輸送軟管交替進(jìn)行擠壓和釋放來泵送流體。在裝置的前端裝有蠕動泵與貯水箱可在裝置運(yùn)行時對扶手進(jìn)行噴水濕潤。

3. 技術(shù)分析

? ? ? 樓道扶手智能清潔裝置的硬件結(jié)構(gòu)：

? ? ? 整個清洗裝置組成如圖1所示，分別為小車主體、清潔模塊、動力模塊、固定模塊、傳感器模塊。

? ? ? ?清潔裝置主體是一塊橫向的亞克力板，上方自前至后裝有蠕動泵與貯水瓶、電池、主控板、穩(wěn)壓模塊。正下方為毛巾，左右側(cè)為清潔海綿，左側(cè)裝有可供爬行的輪胎。

? ? ? ?蠕動泵、貯水箱、清潔海綿與清潔毛巾構(gòu)成清潔模塊，能對扶手的上端與兩側(cè)進(jìn)行濕潤清潔。

? ? ? ?電機(jī)與輪胎構(gòu)成動力模塊，能夠給裝置提供向上的動力，使其能夠沿樓梯扶手向上向下爬行。

? ? ? ?彈簧與輪胎固定架構(gòu)成國定模塊，輪胎固定架位于扶手內(nèi)側(cè)，使內(nèi)側(cè)長度不至于過長，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)彎的無法進(jìn)行。帶有清潔海綿的彈簧置于扶手外側(cè)，故可以在彈簧的彈性范圍內(nèi)自由調(diào)整，故可以適應(yīng)各個不同的規(guī)格的扶手。

? ? ? ?本裝置上共搭載了六個紅外傳感器：（以逆時針螺旋樓梯為例）

? ? ? ?1號紅外傳感器位于裝置前端，方向朝前，用于檢測前方是否有障礙物（墻）；

? ? ? ?2號紅外傳感器位于裝置前端中間部位，方向朝下，用于檢測前方是否仍有扶手；

? ? ? ?3號紅外傳感器位于裝置前端偏左，方向朝下，用于檢測前方是否需要轉(zhuǎn)彎；

? ? ? ?4號紅外傳感器位于裝置后端，方向朝后，用于在裝置返回時檢測前方是否有障礙物；

? ? ?? 5號紅外傳感器位于裝置后端中間部位，方向朝下，用于在裝置返回時檢測前方是否仍有扶手；

? ? ? ?6號紅外傳感器位于裝置后端中間偏左部位，方向朝下，用于在裝置返回時檢測前方是否需要轉(zhuǎn)彎。

樓道扶手智能清潔裝置實(shí)物圖如下圖所示：

樓道扶手智能清潔裝置程序運(yùn)行流程圖：

4. 應(yīng)用前景

? ? ?? 在高樓大廈林立的今天，樓道扶手清洗所耗的人力資源也愈來愈多。首先，傳統(tǒng)的樓道扶手清洗方式有著許多的不足之處，例如效率低下，消耗勞動力。該裝置的適用對象在現(xiàn)代社會中普遍可見，固有較大的受眾對象；其次，該裝置可對扶手進(jìn)行濕潤后再擦干，并且可以適用于眾多規(guī)格的扶手，固其使用具有廣泛性；該裝置在使用時只需在底層放置后便可，方便實(shí)用，故有較大的推廣潛力。

參考文獻(xiàn)

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[3] 王建生,李曉紅,楊林,盧義玉.城市道路欄桿清潔機(jī)的研制[J].化學(xué)清洗,2000(02):50-52.

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