成中平 張遜

【摘要】小型電動(dòng)車(chē)是農(nóng)村廣泛使用的一種交通工具，而掃地機(jī)在我國(guó)農(nóng)村的道路與宅院清潔有非常大的需求。本文依據(jù)兩者在農(nóng)村市場(chǎng)的普適性，將小型電動(dòng)車(chē)與掃地機(jī)兩者功能有效整合，進(jìn)行了智能化一體機(jī)化的研制，并從機(jī)械結(jié)構(gòu)上與檢測(cè)與控制電路上進(jìn)行了試驗(yàn)。結(jié)果表明，樣機(jī)功能符合要求。

【關(guān)鍵詞】小型電動(dòng)車(chē)；掃地機(jī)；智能

一、研究目的

隨著全球可持續(xù)發(fā)展呼聲的不斷加強(qiáng)，環(huán)保節(jié)能成為時(shí)代主題。低碳、低耗的出行工具成為新時(shí)代下全世界人民的寵兒。應(yīng)時(shí)而動(dòng)，而電動(dòng)車(chē)發(fā)展迅速，很快風(fēng)靡全球。其中小型電動(dòng)車(chē)因?yàn)檫m合中國(guó)國(guó)情，特別是廣大農(nóng)村，受到很大的歡迎。四輪小型電動(dòng)車(chē)為時(shí)速在60公里以內(nèi)，乘員數(shù)不超過(guò)4人，且總質(zhì)量不超過(guò)1200公斤的四輪電動(dòng)車(chē)，業(yè)內(nèi)估算目前市場(chǎng)保有量約為200萬(wàn)輛。

而隨著農(nóng)村的生活水平的提高，房子基本上都是比較寬敞式小樓，其使用面積正常都在200平方米以上，其中還有較大的院落，因此，對(duì)電動(dòng)掃地機(jī)與電動(dòng)車(chē)的整合設(shè)計(jì)與制造，各式各樣產(chǎn)品使得人的生活更加便利，更普遍的情況是我們大量的街道和公用場(chǎng)所，需要更多的掃地機(jī)，特別是農(nóng)村道路與鄉(xiāng)鎮(zhèn)道路及公用場(chǎng)合，因此研制一款適合其使用情況的掃地機(jī)有很大的意義。

二、設(shè)計(jì)構(gòu)造

掃地機(jī)在我們一般構(gòu)想中為乘坐式掃地機(jī)，以上除了人力操控的掃地機(jī)以外，目前乘坐式掃地機(jī)也是使用汽油引擎提供動(dòng)力，所以將電動(dòng)車(chē)以及電動(dòng)掃地機(jī)整合在一塊，以電動(dòng)車(chē)來(lái)拖曳電動(dòng)掃地機(jī)，不僅不必耗費(fèi)人力又足以達(dá)到零消耗石化能源，邁向符合未來(lái)趨勢(shì)的方向。

關(guān)于車(chē)架的改動(dòng)，將掃地機(jī)的電池以及驅(qū)動(dòng)馬達(dá)都架設(shè)于車(chē)架上，車(chē)架采用鋁型材的裁切、組合而成。輪子采用四個(gè)同樣尺寸之風(fēng)輪，再將車(chē)架的前輪部分配合一個(gè)四連桿轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，以防前車(chē)在轉(zhuǎn)向時(shí)，后方車(chē)架因無(wú)法循跡而翻覆亦或任何不順暢之表現(xiàn)，有限制最大轉(zhuǎn)向角，防范四連桿機(jī)構(gòu)會(huì)有死點(diǎn)問(wèn)題。另因此車(chē)架有設(shè)計(jì)內(nèi)輪差，以防過(guò)度轉(zhuǎn)向會(huì)造成車(chē)輛在帶有一點(diǎn)速度過(guò)彎時(shí)穩(wěn)定性不足。

采用電動(dòng)機(jī)電池動(dòng)力，配以此種機(jī)械結(jié)構(gòu)，有著低震動(dòng)、低重量、低噪音、操作容易等優(yōu)勢(shì)，保養(yǎng)簡(jiǎn)易并不麻煩且極少有保養(yǎng)維護(hù)這部分的花費(fèi)，整體上安全性提高了，讓掃地工作變得更加輕松。

二、避障電路

采用左右兩個(gè)紅外傳感器。紅外傳感器，是目前使用比較普遍的一種避障傳感器，其處理電路如圖2所示，通過(guò)調(diào)節(jié)R23、R24兩個(gè)電位器，可調(diào)節(jié)兩個(gè)紅外傳感器的檢測(cè)距離為10cm～80cm，開(kāi)關(guān)量輸出（TTL 電平），簡(jiǎn)單、可靠。我們采用這種電路，能可靠地檢測(cè)左前方、右前方、前方的障礙情況，為成功避障提供了保證。

三、驅(qū)動(dòng)電路、金屬檢測(cè)及光源檢測(cè)電路

金屬檢測(cè)電路采用了一只渦流型鐵金屬探測(cè)傳感器，型號(hào)：LJ18A3-8-Z/BX?？煽刻綔y(cè)距離，小于 8cm。

一般電動(dòng)小車(chē)的本身自帶的換向及驅(qū)動(dòng)電路，但比較粗糙，電機(jī)的特性也很不好，不能調(diào)速。

系統(tǒng)的控制部分以單片機(jī)為核心，通過(guò)對(duì)前向通道各種傳感器信號(hào)的采集、處理，較好地實(shí)現(xiàn)了后向通道驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制和相關(guān)信息的處理、顯示和聲光。

四、小結(jié)

經(jīng)幾輪樣機(jī)試驗(yàn)和分析比較，小型電動(dòng)車(chē)與掃地機(jī)智能一體化機(jī)存在以下幾項(xiàng)優(yōu)缺點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)：

（1）節(jié)省人的負(fù)擔(dān)，同時(shí)將兩者整合節(jié)省了成本費(fèi)用，節(jié)約了旋轉(zhuǎn)空間。

（2）維修率低，發(fā)動(dòng)機(jī)有眾多部分及小零件需要保養(yǎng)維護(hù)。

（3）有別于引擎式，馬達(dá)啟動(dòng)輕松容易，不需像引擎式因久置或者氣候關(guān)系煩惱如何輕松啟動(dòng)引擎。

（4）低噪音、無(wú)煙、零污染。

缺點(diǎn)：

（1）當(dāng)路面不平時(shí)，掃地的高度也會(huì)不一致，可能會(huì)造成清潔程度的不一致。

（2）機(jī)動(dòng)性不高，適合用于廣闊空曠處。對(duì)死角和拐彎處的清掃需要進(jìn)一步改進(jìn)與提高。

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作者簡(jiǎn)介：成中平（1964—），男，江蘇泰興人，本科，副教授，研究方向：汽車(chē)維修專(zhuān)業(yè)教學(xué)、紡織材料、化學(xué)高分子材料的研究。