張鴻飛 王猛

摘 要：目前，人類社會面臨著日益嚴峻的公共安全保障問題，國內(nèi)公共場所地面過于光滑而導(dǎo)致意外滑倒致傷致殘等事件不斷上升，地面防滑已經(jīng)成了公共安全的新問題。根據(jù)此痛點，我們反思傳統(tǒng)場地除水方式效率低下、浪費人力資源、無法靈活應(yīng)對突發(fā)狀況等弊端，本文設(shè)計出了一種智能積水清除車，是于雙目視覺裝置的光源圖像采集與創(chuàng)新式機構(gòu)傳感器結(jié)合設(shè)計，其可廣泛的應(yīng)用于各類公共場地化的除水防滑應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：雙目視覺;智能積水清除;除水防滑

1 前言

本文設(shè)計了一種智能積水清除車，采用機器視覺技術(shù)，對機械結(jié)構(gòu)進行了創(chuàng)新式設(shè)計[1， 2]，利用驅(qū)動、吸水、風(fēng)干、轉(zhuǎn)向裝置的協(xié)調(diào)運作，能實現(xiàn)對較大場地的有效智能除水。相對于其它人工除水，例如拖把清理、推水器清理等，大大解放的人力，填補了大場地智能除水的技術(shù)空白。同時，可搭載 WIFI/藍牙控制模塊，投入研發(fā)IOT技術(shù)，配合5G技術(shù)應(yīng)用場景，以實現(xiàn)智能控制，順應(yīng)萬物互聯(lián)熱潮。相對于傳統(tǒng)的供電方式來說，本裝置有很大的應(yīng)用前景。

2 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計

本文設(shè)計的一種智能積水清除車主要包括車體、抽吸式除水機構(gòu)、 吸附式除水機構(gòu)、 暖風(fēng)吹干機構(gòu)及雙目視覺識別機構(gòu)。其中雙目視覺識別機構(gòu)位于車體前端，抽吸式除水機構(gòu)位于雙目視覺識別機構(gòu)后端，吸附式除水機構(gòu)位于抽吸式除水機構(gòu)后端，暖風(fēng)吹干機構(gòu)位于車體后端。裝置的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

抽吸式除水機構(gòu)包括吸水管、抽水泵、抽水驅(qū)動電機及排水管;吸附式除水機構(gòu)包括導(dǎo)向環(huán)帶、導(dǎo)向輥、壓水輥組、第一導(dǎo)向輥驅(qū)動帶輪、第二導(dǎo)向輥驅(qū)動帶輪、導(dǎo)向輥驅(qū)動皮帶、導(dǎo)向輥驅(qū)動電機[3]、主動錐齒輪及從動錐齒輪;暖風(fēng)吹干機構(gòu)包括暖風(fēng)機、 暖風(fēng)出風(fēng)管及暖風(fēng)出風(fēng)噴頭;雙目視覺識別機構(gòu)包括第一視覺識別攝像頭、第二視覺識別攝像頭、照明燈及攝像頭支架。

依靠雙目視覺識別機構(gòu)使車體駛向積水區(qū)域，抽吸式除水機構(gòu)啟動將積水抽入儲水箱，導(dǎo)向環(huán)帶經(jīng)過車體 底盤與地面之間時由吸水海綿塊吸附積水，當吸水海綿塊隨導(dǎo)向環(huán)帶經(jīng)過壓水輥組時，水被擠出海綿并落入儲水箱;當儲水箱內(nèi)滿水后，車體行駛至排水區(qū)域進行排水，水排空后回到積水區(qū)域繼續(xù)除水;地面積水除凈后， 通過暖風(fēng)吹干機構(gòu)對濕滑地面進行吹干。

3 具體工作原理及應(yīng)用

第一步：啟動導(dǎo)向輥驅(qū)動電機， 依次帶動主動錐齒輪和從動錐齒輪轉(zhuǎn)動，進而帶動從動錐齒輪的齒輪軸上的隨動行走輪轉(zhuǎn)動，通過隨動行走輪的轉(zhuǎn)動使車體駛向積水區(qū)域。

第二步：當雙目視覺識別機構(gòu)掃描確定積水邊緣位置后，啟動抽水驅(qū)動電機，帶動抽水泵運轉(zhuǎn)，積水依次通過吸水管、抽水泵及排水管落入儲水箱內(nèi);同時，當導(dǎo)向環(huán)帶經(jīng)過車體 底盤與地面之間時，吸水海綿塊會對積水進行吸附，直到吸水海綿塊隨著導(dǎo)向環(huán)帶從壓水輥組的輥縫之間穿過， 吸附在吸水海綿塊內(nèi)的水受到擠壓作用后會被迅速排出，并最終落入儲水箱內(nèi)。

第三步：隨著車體的不斷移動， 儲水箱內(nèi)的水量也在不斷增加，當儲水箱內(nèi)的水位升高到觸發(fā)水位監(jiān)測器時，抽水驅(qū)動電機關(guān)停，車體離開積水區(qū)域并駛向預(yù)定的排水區(qū)域。

第四步：當車體移動到排水區(qū)域后，儲水箱排水孔中的電磁開關(guān)閥開啟，直到將儲水箱內(nèi)的水全部排空，當水排空后，儲水箱排水孔中的電磁開關(guān)閥關(guān)閉，然后車體再次駛回積水 區(qū)域。

第五步：當車體重新駛回積水區(qū)域后，抽水驅(qū)動電機重新啟動，繼續(xù)積水的清除過程，重復(fù)步驟三和步驟四，直到積水區(qū)域的地面積水全部清除為止。

第六步：當積水區(qū)域的地面積水全部清除后，地面仍然處于濕滑狀態(tài)， 此時啟動暖風(fēng)吹干機構(gòu)的暖風(fēng)機，同時車體按照設(shè)定路線走過濕滑地面， 最終通過暖風(fēng)出風(fēng)噴頭吹出的暖風(fēng)將濕滑地面進行吹干。

本設(shè)計主要應(yīng)用于大面積體育場所除水，例如籃球場、羽毛球場、網(wǎng)球場、 排球場等場景。我國南方地區(qū)，受夏季風(fēng)、復(fù)雜的地形因素等影響，往往降水量多、大范圍降水天數(shù)多。降水后帶來的地面潮濕、地面積水，大大減少了學(xué)生、市民的運動時間，影響了國民的運動體驗，也埋下了安全隱患，不利于全民運動、提高國民體質(zhì)熱潮的推廣實踐。市民對于以上問題的解決一直存在剛性需求，因此，本產(chǎn)品具有巨大的需求市場。

4、結(jié)束語

本文的基于雙目視覺識別技術(shù)的智能積水清除車及使用方法，積水清除車能夠自主完成場地內(nèi)的積水清除工作，其采用了兩套除水機構(gòu)和一套風(fēng)干機構(gòu)，能夠高效徹底的將場地內(nèi)的積水清除干凈。很好的改善了傳統(tǒng)場地除水方式效率低下、浪費人力資源、無法靈活應(yīng)對突發(fā)狀況等弊端。相信在不久的將來，本裝置可以廣泛的應(yīng)用于各類公共場地化的除水防滑作業(yè)中。

參考文獻：

[1] 畢超， 郝雪， 鄂瑪蘭， 等. 基于誤差模型的雙目視覺系統(tǒng)測量精度分析[J]. 航空精密制造技術(shù)， 2020， 56（02）： 1-4+30.

[2] 李石. 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的創(chuàng)新設(shè)計[J]. 科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2020， （11） ：189-190.

[3] 馮佳佳，邱國廷，安慶勇，牛海東. 慣性穩(wěn)定平臺力矩電機選擇及驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計[J]. 現(xiàn)代防御技術(shù)， 2015， 43（04）： 106-111.

*基金項目：桂林電子科技大學(xué)2020年自治區(qū)級大學(xué)生創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目“一種智能場地積水清除車的設(shè)計與推廣”項目（項目編號：202010595338）。