“清道夫”

王旭東++蘭珂++張娜??

摘 要：我國工業現代化發展進程中，人們在享受更多經濟發展成果的同時，也面臨著嚴峻的環境污染，其中水資源污染尤為突出。信息時代背景下，以仿生理念為基礎的無人操作兩棲智能清理車，以其智能化、自動化優勢，能夠實現對水陸垃圾的清理，減少對生態環境的污染。文章從智能垃圾清理車研究背景入手，對其設計理念、應用等進行分析。

關鍵詞：水陸兩棲垃圾清理車；仿生設計；無人操控；智能

一、 “清道夫”研究背景

隨著十八大社會主義生態文明建設的提出，水環境的污染問題越來越受到人們的關注。一次性包裝用品的大量使用，迅速的城市化和工業化進程產生了大量的污染物，其中江河、港口、湖泊水面的污染也日趨嚴重，漂浮的水面垃圾觸目驚心，給人們的生存環境，開發旅游資源帶來負面影響。如何較好地清理長期存在的水面漂浮垃圾一直是影響各政府工作效率的問題之一。由于水域不同、垃圾種類不同及回收量的不同，形成了各種類型的水面垃圾收集車，例如ZS-800型水面清漂車、16.5米水面垃圾收集車等等。近年來，國內已有研究機構和學者對路上清潔車和水上清潔船等進行了設計和改進：王仲恒等人設計了一種新型采用氣動工作的城市街道清潔車；萬超等人研制了一種多功能手動清潔車，可以清除道路積雪以及清掃、擦拭地面；曹志強等人設計了一種新型水上清潔機器人，把指南針引入自動控制系統，實現了螺旋前進運動，并提出了相應的對策；王杭燕等人利用 ANSYS軟件對沙灘清潔車自卸托架側板進行了拓撲優化設計；丁帥等人設計了基于C8051F 的智能清潔車控制器，使智能清潔車在行進過程中平穩、準確地循跡。但現在市場上的水面垃圾收集車大都是大型船舶機械，主要用于大范圍大面積水域垃圾的收集，其結構復雜，體積龐大，機動性小，價格昂貴，不能到達江灘邊上、狹窄河邊工作，無法徹底清除垃圾，而且需要專業人士操作，從而不能被廣泛地應用于城市河道和風景區水域的垃圾收集作業。

二、 研究內容

（一） 水域及周邊垃圾的種類及分布：

1. 景區河道上下游水面上有大量漂浮垃圾，湖泊以及近海水面有間斷漂浮物帶，另外還有被水流帶入的細碎樹枝和秸稈柴草。部分沿岸以及水域角落漂浮物厚度約0.3-0.5米，而且依水域形態不同均有呈分散狀的漂浮物。

2. 沙灘、浴場、小型湖泊、景區水域邊上的垃圾主要來自人類活動留下來的塑料泡沫等白色垃圾、部分建筑廢料。由于這些垃圾重量輕、體積大，不易降解，因此危害巨大。

（二） 解決問題

1. 解決海灘河岸邊上垃圾遍地的現象，還沙灘清爽潔凈。炎炎夏日，到海灘踏浪、游泳是消暑度假的好方式，然而有關“海灘垃圾”的報道頻頻見諸報端，人頭涌涌的海灘，正變成一個大垃圾場，生態環境、旅游環境正面臨著最嚴峻的挑戰。

2. 一定程度降低水面漂浮垃圾對水體的污染。水面垃圾若不能及時清理，則會集結在水面，部分還會消解出有害物質，消耗水中溶解的氧氣，危害水生植物的生存，破壞水體生態。因此帶來的后果是河流和溪流發黑，變臭，毒素積累，傷害人畜。

三、 設計理念

車體是指整個車的主體部分，不包括任何設備、裝置、系統等的車身結構。車體的結構、形狀以及各部分尺寸的大小在整個車的設計計算和整個系統的設計中都起著至關重要的作用。車體結構設計的基本思想應該明確。在設計該水陸兩棲垃圾清理車的時候，我們最重要的基礎理念就是實用性強。在不影響該車正常運行的基礎上，簡化其結構，美化外觀，安全性高，平衡穩定性好，易推廣。

四、 設計研究啟示

生活和工業垃圾通過不同的渠道進入浴場、河道、公園湖泊，導致水面的漂浮物越來越多。加上沙灘、河岸邊上人類活動遺留的大量白色垃圾，通過潮起潮落，使得江河水面的棄置物集結，造成水面污染，影響市容衛生，甚至阻礙航道。如今，水面漂浮垃圾的污染已經逐步威脅到市民的飲水、環境衛生及市容，因此，機械化清理水面垃圾已成為重要的水環境保護措施。

本次課題最主要的目的在于最大限度地實現垃圾回收資源化利用，減少垃圾處置量，改善人們的生存質量。因此，治理與維護相關水域和沙灘環境，對社會主義生態文明建設和美麗中國夢的實現具有重要意義。

結語

本文采用現代機械設計方法對該智能水陸兩棲清理車進行了設計，并實際結合模型進行了制作測試和分析，收集清理效果顯著。并且該設計可以結合最新的無限遙感技術無人遠程操作，實現智能避障和高效作業，在一定程度上減輕了環衛工人的勞動強度，提高了清潔效率。該水陸兩棲清理車可以根據不同的作業環境，自動對清潔毛刷和吸盤的高度進行調整以達到最佳清掃效果。在實際應用中，該水陸兩棲智能垃圾清理車仍然有較大的改進空間，可以設計單次作業承載更多垃圾量和實現更大垃圾壓縮率的清潔車，未來在新能源技術成熟和智能算法普及的情況下，其應用前景必將更加廣闊。

參考文獻：

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[2] 萬超，司慧.多功能手動清潔車的設計及應用[J].節能技術，2008，26（5）：411—413.

[3] 曹志強，師忠秀.一種新型水上清潔機器人的設計與實現[J].青島大學學報（自然科學版），2007，20（2）：80-82.

[4] 王杭燕，歐陽聯格，周水庭.沙灘清潔車自卸托架側板的拓撲優化設計[J].機電技術，2013（4）：108-110.

[5] 丁帥，張景元，趙長俊.基于C8051F的智能清潔車控制器設計[J].山東理工大學學報（自然科學版），2010（1）：100-103.endprint