王大志 曾實(shí)現(xiàn) 薛蕊 馮康達(dá) 李顏伸

摘要：針過對機(jī)加工車間回收難的問題，設(shè)計(jì)了一種廢料自動回收與分離裝置，該裝置主要包括控制系統(tǒng)、底盤驅(qū)動、路徑檢測、廢料回收裝置?？刂撇糠植捎眯詢r(jià)比較高的STM32F103RBT6單片機(jī)作為主控芯片，控制板資源豐富;采用直流減速電機(jī)作為底盤驅(qū)動、底盤采用鋁質(zhì)金屬材料，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定;采用電機(jī)差速方式轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向靈活迅速;采用光電開關(guān)檢測結(jié)合隨機(jī)覆蓋路徑規(guī)劃方法和手機(jī)藍(lán)牙控制兩種方式，簡單易行;廢料回收裝置通過在傳送帶內(nèi)部加上用磁鐵實(shí)現(xiàn)地面垃圾和鐵屑的吸附與傳送，節(jié)能可靠。

關(guān)鍵詞：一種廢料自動回收與分離裝置;STM32F103RBT6單片機(jī);手機(jī)藍(lán)牙控制;節(jié)能可靠

1緒論

我國地大物博，礦產(chǎn)資源種類多，其中也有相當(dāng)豐富的鐵礦資源，但是這些礦產(chǎn)資源中可供開發(fā)利用的少。經(jīng)探明，我國鐵礦資源有以下特征：我國鐵礦資源品位低，低于世界鐵礦資源品位平均水平，遠(yuǎn)低于俄羅斯、巴西等國家;鐵礦資源中，貧礦占比遠(yuǎn)大于富礦，其中貧礦占比約為80%，中小型礦多于大型礦，并且鐵礦資源中，占多數(shù)的是類型復(fù)雜的礦石，多數(shù)鐵礦難利用。通過我國鐵礦資源現(xiàn)狀可以了解到，我國鐵礦總儲量雖然大，但是開發(fā)利用的難度較大，因此我國鐵資源其實(shí)并不豐富。那么，對于廢鐵回收的意義重大，一方面不僅可以降低不可再生資源的浪費(fèi)比率，另一方面還可以從一定程度上減少我們國家從國外進(jìn)口鐵礦石的數(shù)量。通過金工實(shí)習(xí)了解到，機(jī)械加工制造過程中，會產(chǎn)生大量的鐵屑物，廢料的處理是車間5S管理中的重要工作，直接影響車間管理水平。鐵屑按其形狀可分為顆粒狀、卷曲狀和細(xì)粉狀，其中顆粒狀、卷曲狀廢料收集起來相對容易，而對于細(xì)粉狀廢料收集過程則相對繁瑣。目前，廢料收集通常采用人力、機(jī)械、電磁、真空方式，常用的廢料收集方法有設(shè)置廢料坑，制作專用的排料器或者通過人工收集，廢料坑位置相對固定且占用一定的生產(chǎn)空間，專用排料器適用面狹窄，功能單一，人工收集工作強(qiáng)度大，勞動效率低。經(jīng)查找資料了解俄羅斯的一家普通機(jī)加工車間工人通過在塑料瓶內(nèi)放入強(qiáng)性永磁鐵，通過人工移動塑料瓶將地上的廢料吸附在塑料瓶外部，當(dāng)塑料瓶底部吸附滿廢料之后將吸附廢料的塑料瓶放入收集箱內(nèi)，取出永磁鐵，廢料因失去磁力掉落在收集箱，從而實(shí)現(xiàn)收集。利用此原理，若能設(shè)計(jì)出一個(gè)廢料自動回收裝置，將在一定程度上降低工人們的勞動強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)省人力。

2工作原理

通過對普通機(jī)加工車間廢料回收現(xiàn)狀的調(diào)研，設(shè)計(jì)出了基于永磁技術(shù)的鐵屑自動回收與分離裝置。包括控制部分、底盤驅(qū)動部分、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)部分、鐵屑收集裝置部分、檢測部分。整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖如圖1。

3???? 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1? 控制器選型

控制部分控制部分作為整個(gè)裝置運(yùn)行的指揮中心，所以選擇好控制器是本設(shè)計(jì)的重要任務(wù)之一。

采用單片機(jī)控制，單片機(jī)具有以下特點(diǎn)：單片機(jī)具有高集成度，小體積的特點(diǎn)，同時(shí)單片機(jī)運(yùn)行時(shí)可靠性高、控制功能強(qiáng)、使用功耗低，另外單片機(jī)便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品、外部引腳有很多可供拓展功能、性價(jià)比極高。

3.2.底盤驅(qū)動選型

采用輪式底盤驅(qū)動，輪式底盤驅(qū)動結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，質(zhì)輕機(jī)動性能好，能耗低，適合于在平整路面工作，運(yùn)行時(shí)不損壞路面，聲音低，效率高。

3.3? 路徑檢測

采用避障方式，即在裝置上加裝避障傳感器，當(dāng)遇到障礙物時(shí)，自主避開。

3.4? 廢料分離與傳送機(jī)構(gòu)

（1）???? 廢料分離機(jī)構(gòu)

采用永磁鐵吸附。永磁鐵是指在開路狀態(tài)下能保證永久具有磁性的磁體，永磁鐵具有的最大優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能環(huán)保，它不需要供電就能正常工作，減少了不可再生能源的利用和消耗。

（2）???? 廢料傳送機(jī)構(gòu)

考慮到磁鐵可以對鐵屑進(jìn)行吸附且不會跟其他垃圾混合，設(shè)計(jì)出這種廢料收集裝置，通過裝置內(nèi)部轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動帶動傳送帶運(yùn)行，在傳送帶內(nèi)部加上永磁鐵，小車在行進(jìn)過程中，地面上的鐵屑自動被吸附在傳送帶上，并隨傳送帶的運(yùn)動方向開始移動。當(dāng)?shù)竭_(dá)右側(cè)斜坡部分，傳送帶失去磁力，吸附在上面的鐵屑掉入集屑槽，從而完成對鐵屑的收集，而其他垃圾通過傳送帶和底部從動板摩擦帶入垃圾收集槽。廢料收集裝置平面圖見圖2。

4結(jié)論

廢料回收與分離裝置的工作原理是通過裝置內(nèi)部轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動帶動傳送帶運(yùn)行，在傳送帶內(nèi)部加上永磁鐵，小車在行進(jìn)過程中，地面上的廢料通過邊刷和主刷轉(zhuǎn)動傳送到傳送帶上，并隨傳送帶的運(yùn)動方向開始移動。當(dāng)轉(zhuǎn)動到垃圾收集槽前，鐵屑被吸附到傳送帶上，垃圾掉入垃圾收集槽，鐵屑再經(jīng)過一段距離到鐵屑收集槽中。為防止摩擦力過小使廢料在傳送帶上產(chǎn)生堆積和張緊力過大損耗轉(zhuǎn)軸功率，在傳送帶上加上擋板，保證廢料收集的有效性。將回收與分離裝置安裝在能夠自主規(guī)劃路徑的運(yùn)行底盤上，可以實(shí)現(xiàn)廢料的自動和手機(jī)遙控回收與分離工作，減少人力，節(jié)約資源。

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作者簡介：

王大志（2000-），男，山東省濟(jì)寧人。曾實(shí)現(xiàn)，，1979.12，山東嘉祥人，碩士，副教授，研究方向?yàn)橹悄芸刂啤?薛蕊（1981-），女，山東省濟(jì)寧人，碩士，副教授，研究方向：控制工程。