太陽能型高空玻璃自動清潔器的設(shè)計(jì)與研究

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

?

太陽能型高空玻璃自動清潔器的設(shè)計(jì)與研究

唐夢鷗 杭 鑫 張 宇 戴 舒 陳 晨 呼格吉樂
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】

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

【關(guān)鍵詞】

太陽能型高空玻璃自動清潔器；模型；自動；節(jié)能環(huán)保；使用說明

引言

隨著社會的發(fā)展，越來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。如果用人工來清潔的話非常危險而且費(fèi)用昂貴。針對這個現(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，該清潔器的移動裝置動能來自太陽能和電能，即可直接充電使用也可以通過太陽能充電，確保有充足的使用時間，切實(shí)響應(yīng)了國家節(jié)能環(huán)保的概念。

1　 功能簡介

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

2　“太陽能型高空玻璃自動清潔器”的主要結(jié)構(gòu)

主要結(jié)構(gòu)見下圖1。

圖1　“太陽能型高空玻璃自動清潔器”的實(shí)用模型主體圖

3　“太陽能型高空玻璃自動清潔器”的物理原理

3.1固定真空吸盤吸附系統(tǒng)

使用多個吸盤作為一個整體即吸盤組。真空吸盤采用真空原理，即用真空負(fù)壓來“吸附”工件以達(dá)到夾持工件的目的。當(dāng)真空發(fā)生裝置啟動后，通氣口通氣，吸盤內(nèi)部的空氣被抽走，形成了壓力為P2 的真空狀態(tài)。此時，吸盤內(nèi)部的空氣壓力低于吸盤外部的大氣壓力P1，即P2 ＜ P1，工件在外部壓力的作用下被吸起。吸盤內(nèi)部的真空度越高，吸盤與工件之間貼的越緊。

3.2控制系統(tǒng)

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

手動和自動功能的實(shí)現(xiàn)主要通過運(yùn)動控制器來實(shí)現(xiàn)，通過運(yùn)動控制器可具體控制清潔器的運(yùn)動速度大小和方向，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)

該清潔器為太陽能充電兩用型的自動清潔器。

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

4　“太陽能型高空玻璃自動清潔器”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)連接電動機(jī)控制運(yùn)動；

（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）蓄電池在外與太陽能電板相連；

（6）在運(yùn)動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)動裝置和供電裝置，各部分通過螺絲等連接；

（8）連接電路。

5　相關(guān)拓展

長期以來，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，而且非常危險且易出事故。隨著科技的進(jìn)步，文化的發(fā)展，人們對生活的要求也不斷提高，智能方便機(jī)械電子產(chǎn)品越來越受到人們的青睞。

太陽能型高空玻璃自動清潔器是利用太陽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、自動控制、人工手動控制提供電能。“自動控制”是要求在高空外玻璃工作時，此款清潔器能在無人為干預(yù)下自動進(jìn)行清潔。而“人工手動控制”是指人通過清潔器上攝像頭或肉眼所知的畫面，對清潔器進(jìn)行手動控制操作。

此款清潔器主要是針對現(xiàn)代化高樓玻璃幕墻清洗的一種簡單實(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。現(xiàn)在我們開發(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》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

【作者簡介】

唐夢鷗（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級學(xué)生。

指導(dǎo)老師：呼格吉樂（1980-），男，蒙古族，內(nèi)蒙古通遼人，高級實(shí)驗(yàn)師，工程碩士學(xué)位，湖州師范學(xué)院省級物理實(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)儀器開發(fā)。