一種車輛智能保護罩的設計

高良鵬+錢炳鋒+黃城

上海電機學院

【摘 要】隨著中國的經(jīng)濟騰飛，私家車不再是財富的象征，而步入普通人家，然而車輛保護不當問題的日益嚴重，本文針對現(xiàn)有車罩的不足，研制出一款一種可移動、可收縮、多層下放設計的保護裝置，使用龍門框架結(jié)構[1]、配合常用的STM32[2]、步進電機和Wi-Fi模塊組建而成的、使用了手機APP等多種控制方式以及擁有不同模塊化配置以滿足不同人群需求的“罩動車不動”車輛智能保護罩。

【關鍵詞】智能；車輛保護罩；APP；模塊化；Wi-Fi

作為現(xiàn)代社會的代步工具，全國機動車保有量已超過2.9億輛。其中汽車占到了1.94億輛。然而由于車輛保護不當，車輛將遭受風吹日曬、大雨暴雪、灰塵鳥屎、碰擦剮蹭等問題的污染和傷害，這就意味著車輛維修費用將大幅度提高，因此需要車輛保護罩對車輛進行有效的保護，車罩具有很大的市場需求。

本文設計了一種可移動、可收縮、多層下放設計的保護裝置，使用龍門框架結(jié)構[1]、配合常用的STM32[2]、步進電機和Wi-Fi模塊組建而成的、使用了手機APP等多種控制方式以及擁有不同模塊化配置以滿足不同人群需求的“罩動車不動”車輛智能保護罩。

1.研究目的與意義

車輛智能保護罩將全方位行走技術、手機APP技術、可活動收縮技術巧妙地融合起來，實現(xiàn)了車輛的智能保護。并采用模塊化的配置技術，以滿足不同人群的需求。有效地解決了現(xiàn)有車罩拼裝麻煩、強度不高、自動化程度低、較難清洗、占地面積大、售價昂貴、需要重新規(guī)劃停車位、必須安裝在現(xiàn)有的停車位上，增大了駕駛難度、不具備監(jiān)控車輛等問題。同時由于該車輛智能保護罩的結(jié)構簡單，成本低，實用性強，尤其是有利于解決我國目前室內(nèi)停車位不足、露天停車位對車輛的損害大等問題，所以該車輛智能保護罩具有廣泛的應用前景和經(jīng)濟價值，相比于普通的車輛保護罩具有明顯的經(jīng)濟效益優(yōu)勢。從長遠來看，發(fā)展車輛智能保護車罩的經(jīng)濟效益顯著。

2.車輛智能保護罩的設計

本車罩擁有三種控制模式，通過三種不同的控制模式，可以更好的控制車輛智能保護罩的使用，而且每種不同的模式也都有它獨特的優(yōu)勢：手機APP的控制方式使人可以更加輕松自如的控制車輛，當手機信號不好時，可以轉(zhuǎn)用面板控制模式，直接按下按鈕就可控制保護罩，最后的手動控制可以保證前兩種控制模式出意外情況或是受天氣影響無法使用時車主仍能正常去控制車輛智能保護罩。

2.1機械結(jié)構的設計

（1）采用龍門框架結(jié)構[1]的設計，可實現(xiàn)雙側(cè)可活動收縮裝置的下放和收縮，方便了車輛的停放和駛離，且能夠方便地自后備箱取物。

（2）通過3：1減速器實行換向，以實現(xiàn)步進電機[3]的輸出軸與錐齒輪配合、錐齒輪與錐齒輪之間的嚙合，從而獲得較低的轉(zhuǎn)速以及大的轉(zhuǎn)矩，降低轉(zhuǎn)動慣量，獲得更好的運動特性。

（3）通過采用帶有凹槽的軌道萬向輪，使其緊貼軌道，減小摩擦力，降低噪聲。

（4）通過步進電機的輸出軸與聯(lián)軸器連接牽引軸，帶動牽引軸轉(zhuǎn)動，牽引線分別于軸的上下表面相切來實現(xiàn)雙側(cè)可活動收縮裝置的拉伸與下放。

（5）可活動收縮裝置采用多層下放的方式，以提高裝置的穩(wěn)定性，避免因為裝置自身原因而損壞車罩。（車罩簡圖、側(cè)視圖如圖1所示）

2.2軟件結(jié)構的設計

利用常用的STM32[2]編程，通過STM32[2]程序來控制車罩裝置的行進與可活動收縮裝置的下放與收縮。通過手機APP與車罩上的Wi-Fi模塊相對接，手機APP接收Wi-Fi模塊發(fā)出的Wi-Fi信號，確認連接后，可通過手機APP來操控車罩的工作。按下界面上的“開始”按鈕，此時，車輛智能保護罩將接收到信號，按照預先鋪設好的軌道慢慢駛?cè)耄數(shù)竭_車輛中間位置時停止行駛并固定在軌道上，車罩的可活動的伸縮裝置自動下放，直至遮住整個車身，達到保護車輛的效果。當車主需要用車時，再次打開手機APP，手機APP與智能車罩信號連接起來，再通過按下“結(jié)束”按鈕來收起車輛智能保護罩。保護罩接收到信號之后先將可活動的收縮裝置恢復，再根據(jù)鋪設好的行駛軌道回到工作前的位置，以此結(jié)束保護工作。

3.模塊化配置的方案

本案設計了五種型號的模塊化配置車罩，分別為ZNCZ-1、ZNCZ-2、ZNCZ-3、ZNCZ-4、ZNCZ-5，通過不同模塊化的配置，可研發(fā)出系列產(chǎn)品，滿足不同人群的需要。

3.1可伸縮式罩體模塊

由于本方案先前考慮適用車輛為普通車輛，即普通停車位大小：5300*2500mm 能夠停下的車輛，但未曾考慮加長版以及加高版的車輛，如林肯加長版，規(guī)格為8500mm*1800mm*1500mm，本作品便不能達到罩住車輛的目的了，所以本案采用模塊化的配置，中間的罩體部分可伸縮，以此擴大了適用范圍，不同尺寸的車輛都能得到保護。

3.2車輛清洗模塊

本模塊考慮到車輛會受到浮塵、灰塵以及酸雨的污染和傷害，所以該型號的車罩增加了車輛清洗模塊，即不改變原有結(jié)構下，用于簡單的車輛清洗。

3.3照明模塊

本模塊應用于可視條件較差的情況或者夜間，方便了車輛的停放和駛離。該型號車罩可充分利用太陽能電池供電照明，達到節(jié)約環(huán)保、綠色、低碳的目的。

3.4監(jiān)控模塊

本型號車罩在車罩裝置龍門框架處設有攝像頭，可將車輛信息通過手機APP實時反饋到用戶手機上，用戶可實時監(jiān)控車輛情況。若有人偷盜車輛，車罩裝置出發(fā)警報裝置，并將警報發(fā)送給用戶，大大地提高了車輛的安全系數(shù)。

4.前景展望

本車罩可以減緩車輛由于外界環(huán)境因素對車輛造成的污染或傷害，有效的提高了車輛的安全系數(shù)，可有效在露天停車位代替室內(nèi)停車場使用，且一車一空間，干凈安全，減少了車體污損的危險，降低了車輛維修保養(yǎng)的成本，同時該智能車罩結(jié)構簡單不易損壞易于維修，生產(chǎn)回收方便，是一款能夠服務大眾的產(chǎn)品，它的經(jīng)濟、社會效益是相當樂觀的，符合“中國制造”的大方向，并可依靠上海市政策的扶持，得到進一步的推廣。

5.結(jié)語

本智能車罩屬于應用型課題，機電一體化類別，涉及單片機、傳感器、Wi-Fi模塊、自動控制等技術，有較高的技術含量。應用范圍廣泛，適用于多種場合，如酒店、KTV、露天停車場、超市等，緩解了當前國內(nèi)車輛的發(fā)展現(xiàn)狀，達到了保護車輛的目的。

參考文獻：

[1]張永宇，陸寧主.機械設計基礎[M].清華大學出版社，2009.11.

[2]田希暉.C51單片機技術教程[M].北京：人民郵電出版社，2007.10

[3]王志新，羅文廣.電機控制技術[M].機械工業(yè)出版社，2010.10.

基金項目：

本項目受上海電機學院學科建設項目資助，項目編號：16TSXK01；上海市大學生創(chuàng)新計劃資助。