摘 要：隨著人類文明的進步，節(jié)能與環(huán)保理念深入人心，各種電氣設(shè)備對太陽能的利用也越來越廣泛。文章首先設(shè)計了一種基于太陽能的蚊蟲誘捕機器人，并詳細的介紹了其結(jié)構(gòu)設(shè)計特點。與傳統(tǒng)的各種蚊蟲誘捕器相比，該裝置具有高效、環(huán)保和智能等的優(yōu)點。進一步地，結(jié)合該機器人的各種使用工況，對直流風(fēng)機的誘捕過程進行了理論建模，給出了其對應(yīng)的轉(zhuǎn)速與風(fēng)力的關(guān)系，有助于該裝置在不同的工況下合理的選擇對應(yīng)的直流電機工作狀態(tài)，在實現(xiàn)蚊蟲捕獲過程的基礎(chǔ)上，保證了節(jié)能性要求。

關(guān)鍵詞：太陽能技術(shù)；蚊蟲誘捕器；智能機器人；直流風(fēng)機理論建模

1 概述

對太陽能技術(shù)的探索已經(jīng)成為當(dāng)今世界各國利用新能源的重要研究課題。太陽能不同于傳統(tǒng)的化石能源，不會造成環(huán)境污染和溫室效應(yīng)，而且每年到達地球表面的太陽能相當(dāng)于130萬億噸標準煤[1]。隨著科技的發(fā)展，對太陽能的利用也越來越深入，從供暖、制冷空調(diào)、海水淡化到工業(yè)加熱與熱發(fā)電等。目前，各種小型電器，諸如計算器和電子手表等也陸續(xù)開始采用太陽能供電技術(shù)。我國的太陽能電池產(chǎn)能在近些年大幅提升，從2007年開始，中國在太陽能電池產(chǎn)能上已經(jīng)超過歐美和日本，成為全球太陽能電池第一生產(chǎn)大國[2]。

文章主要介紹了一種基于太陽能的蚊蟲誘捕機器人，一方面有效的實現(xiàn)了對太陽能的利用，體現(xiàn)了節(jié)能與環(huán)保的設(shè)計理念；另一方面該機器人具有重要的家用價值，能有效的捕獲各種蚊蟲，營造舒適的家庭環(huán)境。目前，市場上生產(chǎn)和銷售著各種各樣的蚊蟲（一般指蚊蟲、蒼蠅、飛蛾等各類飛蟲）誘捕器，一般分為電擊型滅蟲燈和光誘捕蟲燈兩種，這兩類產(chǎn)品雖然能產(chǎn)生一定的蚊蟲誘捕效果，但都存在諸多缺點，如電擊型滅蟲燈是將飛蟲引來，當(dāng)飛蟲靠近燈光時，碰到安裝在光源外圍附近的電網(wǎng)所產(chǎn)生的高壓電流電死，在飛蟲靠近電網(wǎng)時會產(chǎn)生觸電火花、高壓電感磁場及蟲體燒焦的臭味，此方法既不夠衛(wèi)生又容易產(chǎn)生觸電的危險；另一種是光誘捕蟲燈，該燈光譜單一，抗衰減性差，引誘效果不好，能有效引誘的蚊蟲種類有限，并且粘蟲膠帶裸露放置在光源外，容易受到灰塵、空氣的作用而降低粘著能力，不能有效地粘住飛蟲，現(xiàn)有的一些誘捕機器人不能有效的捕捉蚊蟲，另外機器人內(nèi)部清理比較困難，而本工作所設(shè)計的蚊蟲誘捕機器人則能有效的解決上述問題。

2 蚊蟲誘捕機器人的設(shè)計特征

本小節(jié)主要系統(tǒng)地介紹了所設(shè)計的蚊蟲誘捕機器人，其結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1所示。其主要原理為置于底端1位置的直流風(fēng)機運轉(zhuǎn)產(chǎn)生強勁的吸引力，使得蚊蟲進入3位置的蚊蟲收集盒，而機器人頂端2位置設(shè)有太陽能電池板和整流罩，太陽能電池板能將太陽能轉(zhuǎn)化為電能存儲在圖中4位置的蓄電池內(nèi)，此外5位置還配備有能有效探測蚊蟲位置的紅外探頭，控制機器人趨向蚊蟲的運動。

這種基于太陽能的蚊蟲誘捕機器人中的整流罩內(nèi)強大的風(fēng)力可以阻擋和改變蚊蟲飛行路徑，同時還能在底端直流風(fēng)機下配置捕捉燈用以吸引蚊蟲進入蚊蟲收集盒內(nèi)，防止蚊蟲逃跑。底端的直流分機還能有效風(fēng)干蚊蟲，防止蚊蟲死后出現(xiàn)異味。設(shè)有的紅外探頭可感應(yīng)蚊蟲存在通過萬向輪自動移動，以吸收蚊蟲；以太陽能為能源，清潔、環(huán)保、無污染，打開電源開關(guān)后可完全自動化工作無需人們看管，同時設(shè)置蓄電池充電接口，在太陽能不足時可以利用外部電力充電，設(shè)置紫外殺菌功能，對室內(nèi)角落進行殺菌，結(jié)構(gòu)簡單，誘捕和殺菌效果好。

進一步的，考慮到太陽能的蚊蟲誘捕機器人在不同工作狀態(tài)下使用時，所面臨的捕捉對象有差異，而直流電機的轉(zhuǎn)速則直接決定了所產(chǎn)生的風(fēng)力大小，因此，綜合考量節(jié)能與完成捕捉任務(wù)的情況下，需要合理的選擇對應(yīng)工作環(huán)境中的直流電機轉(zhuǎn)速，通過在蚊蟲誘捕機器人的直流電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)處形象的描繪對應(yīng)轉(zhuǎn)速所能捕獲的蚊蟲類型，有助于在完成捕獲任務(wù)的情況下實現(xiàn)節(jié)能與環(huán)保。

3 直流風(fēng)機誘捕過程的理論建模

本小節(jié)旨在通過對直流風(fēng)機的理論建模，建立直流風(fēng)機的轉(zhuǎn)速與所具有的吸引力之間的關(guān)系，為蚊蟲誘捕機器人在不同工況下選擇合理的轉(zhuǎn)速提供理論基礎(chǔ)。直流風(fēng)機轉(zhuǎn)動過程中會將迎面而來的氣流分布在葉片的上下表面，其產(chǎn)生風(fēng)力的機理與直升機旋翼旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的升力類似。因此，在本模型中的直流電機風(fēng)力可選用如下公式近似計算：

在一般葉片旋轉(zhuǎn)過程中，對應(yīng)的典型風(fēng)力系數(shù)值約為1.0-2.0。綜合考慮，在接下來的計算中，選取Cl=1.5，旋轉(zhuǎn)軸到葉片最遠端的距離為R=0.2m，空氣密度？籽=1.29kg/m3，家用普通直流電機轉(zhuǎn)速一般范圍為n=600～1200r/min。因此，結(jié)合式（1）可得不同轉(zhuǎn)速下，對應(yīng)于圖2中（a）和（b）兩種葉片比例，可得風(fēng)力隨直流電機轉(zhuǎn)速曲線如圖3所示，隨著直流風(fēng)機的轉(zhuǎn)速增大，其產(chǎn)生的風(fēng)力也逐漸增大，因此，只需要對應(yīng)的統(tǒng)計出不同類別蚊蟲抗風(fēng)能力就能選擇合理的轉(zhuǎn)速。

4 結(jié)束語

文章設(shè)計了一種基于太陽能的蚊蟲誘捕機器人，詳細的介紹其結(jié)構(gòu)設(shè)計特點，其主要部件為太陽能電池板、直流風(fēng)機、蓄電池和紅外探頭。與傳統(tǒng)的各種蚊蟲誘捕器相比，該裝置具有高效、環(huán)保和智能等特點。進一步地，結(jié)合該機器人的各種使用工況，對直流風(fēng)機的誘捕過程進行了理論建模，給出了其對應(yīng)的轉(zhuǎn)速與風(fēng)力的關(guān)系，有助于該裝置在不同的工況下合理的選擇對應(yīng)的直流電機工作狀態(tài)，在實現(xiàn)蚊蟲捕獲過程的基礎(chǔ)上，保證了節(jié)能性要求。

參考文獻

[1]吳紅山.太陽能的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].科技信息，2008，3（7）：72-74.

[2]楊金煥，等.太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版，2009：1-3.