唐夢(mèng)鷗 杭 鑫 張 宇 戴 舒 陳 晨 呼格吉樂(lè)湖州師范學(xué)院 理學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心 浙江湖州 313000

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太陽(yáng)能型高空玻璃自動(dòng)清潔器的設(shè)計(jì)與研究

唐夢(mèng)鷗 杭 鑫 張 宇 戴 舒 陳 晨 呼格吉樂(lè)
湖州師范學(xué)院 理學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心 浙江湖州 313000

【文章摘要】

基于對(duì)現(xiàn)有的玻璃清潔器結(jié)構(gòu)的深入研究，研制出了“太陽(yáng)能型高空玻璃自動(dòng)清潔器”模型。此款玻璃自動(dòng)清潔器能夠很好地解決現(xiàn)實(shí)生活中的一些實(shí)際問(wèn)題，可以給人們的生活帶來(lái)便利。本文詳細(xì)介紹了此款玻璃自動(dòng)清潔器的設(shè)計(jì)與制作。

【關(guān)鍵詞】

太陽(yáng)能型高空玻璃自動(dòng)清潔器；模型；自動(dòng)；節(jié)能環(huán)保；使用說(shuō)明

引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，越來(lái)越多的高樓大廈拔地而起，而且多用玻璃當(dāng)墻面。玻璃很容易聚集灰塵，又不好清潔。如果用人工來(lái)清潔的話非常危險(xiǎn)而且費(fèi)用昂貴。針對(duì)這個(gè)現(xiàn)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(cái)力的一種浪費(fèi)。

同時(shí)，該清潔器的移動(dòng)裝置動(dòng)能來(lái)自太陽(yáng)能和電能，即可直接充電使用也可以通過(guò)太陽(yáng)能充電，確保有充足的使用時(shí)間，切實(shí)響應(yīng)了國(guó)家節(jié)能環(huán)保的概念。

1　 功能簡(jiǎn)介

“太陽(yáng)能型高空玻璃自動(dòng)清潔器” 通過(guò)利用運(yùn)動(dòng)控制器來(lái)控制清潔器的移動(dòng)路線，并且整個(gè)移動(dòng)裝置動(dòng)能來(lái)自太陽(yáng)能和電能，即可直接充電使用也可以通過(guò)太陽(yáng)能充電。整套裝置由磁鐵將兩部分合在一起，各部分通過(guò)螺絲等連接。在平時(shí)可通過(guò)遙控器控制裝置的移動(dòng)，在無(wú)人情況在可由粉塵感應(yīng)器來(lái)控制裝置的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的功能。能夠很好地解決一系列現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際問(wèn)題。

2　“太陽(yáng)能型高空玻璃自動(dòng)清潔器”的主要結(jié)構(gòu)

主要結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖1。

圖1　“太陽(yáng)能型高空玻璃自動(dòng)清潔器”的實(shí)用模型主體圖

3　“太陽(yáng)能型高空玻璃自動(dòng)清潔器”的物理原理

3.1固定真空吸盤(pán)吸附系統(tǒng)

使用多個(gè)吸盤(pán)作為一個(gè)整體即吸盤(pán)組。真空吸盤(pán)采用真空原理，即用真空負(fù)壓來(lái)“吸附”工件以達(dá)到夾持工件的目的。當(dāng)真空發(fā)生裝置啟動(dòng)后，通氣口通氣，吸盤(pán)內(nèi)部的空氣被抽走，形成了壓力為P2 的真空狀態(tài)。此時(shí)，吸盤(pán)內(nèi)部的空氣壓力低于吸盤(pán)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(pán)內(nèi)部的真空度越高，吸盤(pán)與工件之間貼的越緊。

3.2控制系統(tǒng)

該清潔器平時(shí)可通過(guò)遙控器控制裝置來(lái)移動(dòng)，在無(wú)人情況下可由輸入編程來(lái)控制裝置的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的功能。

手動(dòng)和自動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)主要通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制器可具體控制清潔器的運(yùn)動(dòng)速度大小和方向，本次設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)二維方向。

另外，在清潔器機(jī)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(jī)能進(jìn)行良好交互，主機(jī)可根據(jù)指令而做相應(yīng)工作，但由于經(jīng)費(fèi)限制未實(shí)現(xiàn)此功能。

3.3充電系統(tǒng)

該清潔器為太陽(yáng)能充電兩用型的自動(dòng)清潔器。

太陽(yáng)能充電器是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能以后存儲(chǔ)在蓄電池里面，直接電源充電是將電能儲(chǔ)存到自動(dòng)清潔器的蓄電池中。

4　“太陽(yáng)能型高空玻璃自動(dòng)清潔器”的制作方法

（1）按設(shè)計(jì)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(cè)連接電動(dòng)機(jī)控制運(yùn)動(dòng)；

（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(dòng)機(jī)由導(dǎo)線與蓄電池相連，從而供電；

（5）蓄電池在外與太陽(yáng)能電板相連；

（6）在運(yùn)動(dòng)控制器外殼上有顯示工作狀態(tài)的指示燈；

（7）整套裝置分驅(qū)動(dòng)裝置和供電裝置，各部分通過(guò)螺絲等連接；

（8）連接電路。

5　相關(guān)拓展

長(zhǎng)期以來(lái)，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(yè)方式，不僅效率低，而且非常危險(xiǎn)且易出事故。隨著科技的進(jìn)步，文化的發(fā)展，人們對(duì)生活的要求也不斷提高，智能方便機(jī)械電子產(chǎn)品越來(lái)越受到人們的青睞。

太陽(yáng)能型高空玻璃自動(dòng)清潔器是利用太陽(yáng)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(dòng)、自動(dòng)控制、人工手動(dòng)控制提供電能?！白詣?dòng)控制”是要求在高空外玻璃工作時(shí)，此款清潔器能在無(wú)人為干預(yù)下自動(dòng)進(jìn)行清潔。而“人工手動(dòng)控制”是指人通過(guò)清潔器上攝像頭或肉眼所知的畫(huà)面，對(duì)清潔器進(jìn)行手動(dòng)控制操作。

此款清潔器主要是針對(duì)現(xiàn)代化高樓玻璃幕墻清洗的一種簡(jiǎn)單實(shí)用的產(chǎn)品，使其更滿足人們清潔的要求。現(xiàn)在的玻璃清潔器設(shè)備雖然品種很多，但較多的是應(yīng)用在家庭高層玻璃的小型清潔，效率比較低?，F(xiàn)在我們開(kāi)發(fā)的是一種效率高的、節(jié)能環(huán)保和實(shí)用的清潔器，操作簡(jiǎn)便。

【參考文獻(xiàn)】

［1］黃華梁，彭文生編《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》高等教育出版社.2001年

［2］楊芳春主編《電機(jī)傳動(dòng)》高等教育出版社.1995年

基金項(xiàng)目：浙江省新苗人才計(jì)劃大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目2015R427001

【作者簡(jiǎn)介】

唐夢(mèng)鷗（1995-），女，浙江嘉興嘉善人，湖州師范學(xué)院理學(xué)院科學(xué)教育專業(yè)13級(jí)學(xué)生。

指導(dǎo)老師：呼格吉樂(lè)（1980-），男，蒙古族，內(nèi)蒙古通遼人，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，工程碩士學(xué)位，湖州師范學(xué)院省級(jí)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，從事物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與物理教學(xué)儀器開(kāi)發(fā)。