智能洗碗機(jī)的設(shè)計與運行

摘 要：隨著現(xiàn)代人生活品質(zhì)的提高和生活節(jié)奏的加快，對以功能化、人性化為導(dǎo)向的產(chǎn)品需求越來越大。如何實現(xiàn)快速、自動化清潔整理餐具已成為繁忙的上班族亟待解決的問題?；诤幽鲜?chuàng)新機(jī)器人大賽的比賽要求，我們設(shè)計制作了一款集清洗、儲存功能為一體的圓柱體洗碗機(jī)，經(jīng)多次調(diào)試和運行最終實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：智能洗碗機(jī)；EV3主機(jī)；中央處理模塊

中圖分類號：TH69-18 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）01-0044-02

Design and Operation of Intelligent Dishwasher

DU Yutian LIU Jiahui ZHENG Xu ZHAO Yulong

（Zhengzhou Middle School，Zhengzhou Henan 450001）

Abstract： With the improvement of modern people’s quality of life and the quickening of the pace of life， the demand for functional and humanized products is becoming more and more important. How to realize fast and automatic cleaning of tableware has become an urgent problem for busy office workers. Based on the competition requirements of Henan innovation robot contest， we designed and built a cylindrical dishwasher， which combines cleaning and storage functions. After several commissioning and operation， we finally achieve the desired goal.

Keywords： intelligent dishwasher；EV3 main engine；CPU module

從原始的刀耕火種到現(xiàn)在的信息社會，科技給人類社會發(fā)展帶來了無比強大的推動力。小到電子芯片、大到航空航天，其中涉及的設(shè)計理念無不凝聚著人類的智慧。隨著現(xiàn)代人生活品質(zhì)的提高和生活節(jié)奏的加快，對以功能化、人性化為導(dǎo)向的產(chǎn)品需求不斷增大。例如，如何在一次家庭聚餐后，方便快捷地將雜亂無序的廚房恢復(fù)整潔。無疑，自動洗碗機(jī)是一個省時省力的選擇，但是，通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)的洗碗機(jī)在一線城市家庭的滲透率還不足1%[1]。與手洗相比，洗碗機(jī)在餐具清潔度、耗水電量、清潔劑使用量等各項指標(biāo)中均有明顯優(yōu)勢，但市場上現(xiàn)有的洗碗機(jī)大多為大型餐廳而設(shè)計，適用于家庭日常使用的寥寥無幾。基于此，我們設(shè)計了一款集清洗、消毒、儲存功能為一體的智能洗碗機(jī)來滿足家庭需求。

1 設(shè)計來源

目前，市場上已有的應(yīng)用于餐飲領(lǐng)域的全自動洗碗機(jī)主要有以下幾種分類方式。從工作方式上分為藍(lán)傳式全自動洗碗機(jī)和履帶拔齒式全自動洗碗機(jī)兩種。藍(lán)傳式全自動洗碗機(jī)的整個操作過程相對比較麻煩。而履帶拔齒式全自動洗碗機(jī)雖然操作起來相對方便快捷，但其體積大、質(zhì)量重，不適用于家庭。從工作原理來分，可分為超聲波全自動洗碗機(jī)和增氧式全自動洗碗機(jī)兩種。其中，超聲波式洗碗機(jī)越來越被廣大客戶所接受，但其具有較多缺點，如噪音大、費電、機(jī)器造價高。而增氧式全自動型被客戶接受的主要原因是其造價低、省電，但清洗的干凈程度沒有超聲波全自動洗碗機(jī)高[2]。

分析市場上已經(jīng)投入應(yīng)用的洗碗機(jī)及其工作原理不難發(fā)現(xiàn)，這些大型洗碗機(jī)都各有各的利弊。而我們將這些洗碗機(jī)的流程精細(xì)化、模塊化，并不斷彌補其不足，加入筆者自己的創(chuàng)意，設(shè)計并制造出了應(yīng)用于家庭廚房的全自動洗碗機(jī)。

2 運行原理

筆者設(shè)計的智能洗碗機(jī)的主要功能有清洗、消毒、儲存，針對不同功能特性，我們設(shè)計了不同結(jié)構(gòu)的機(jī)械模塊，并將這些機(jī)械模塊整合在同一套系統(tǒng)中，相互配合，以達(dá)到預(yù)期目的。

洗碗機(jī)主體為圓柱狀，圓柱體內(nèi)部配備一根電動機(jī)帶動的中心軸，各個機(jī)械模塊均勻分布在中心軸周圍。底座的電動機(jī)可驅(qū)動中心軸的轉(zhuǎn)動使各模塊旋轉(zhuǎn)至相應(yīng)位置。圓柱體側(cè)面為自動柜門，可供輸入使用過的餐具及輸出清洗干凈的餐具。從這里，洗碗機(jī)的工作就開始了，首先是安裝有壓力傳感器的置物倉，把使用過的餐具放入其中時，壓力傳感器檢測到有物體進(jìn)入，便將此信息傳入洗碗機(jī)頂部的中心電腦，電腦得到信息后傳遞給底座，底座電動機(jī)接受指令關(guān)閉柜門。然后，置物倉被旋轉(zhuǎn)到清洗區(qū)，前期會有高壓水流沖洗掉餐具上的污物，之后由兩支高纖維材料合成的毛刷攜帶清潔液對餐具進(jìn)行中期洗滌。末期仍會有高壓水流沖洗中期殘留的清潔液和污物，并由顏色傳感器識別餐具表面光亮程度。檢驗合格后，置物倉緊接著被轉(zhuǎn)換進(jìn)消毒區(qū)，這里我們采用紫外線殺菌技術(shù)在30min內(nèi)破壞及改變微生物的DNA結(jié)構(gòu)，使細(xì)菌當(dāng)即死亡或不能繁殖后代，以達(dá)到殺菌的目的。

在這一系列程序運行完成后，處理過的餐具將被傳入存儲區(qū)放置待用，而通過儲存區(qū)的濕度傳感器及干燥裝置保證餐具干燥、清潔，并防止滋生細(xì)菌。

在安裝方面，我們的洗碗機(jī)根據(jù)家庭廚房布置及個人愛好，被設(shè)置為半嵌式與全嵌式兩種，盡可能地縮小占地面積，也更自然地融入廚房中。

3 智能互聯(lián)功能

除此之外，我們還加入了家居互聯(lián)功能，家居互聯(lián)通過手機(jī)終端與洗碗機(jī)鏈接，讓洗碗機(jī)在各個使用環(huán)節(jié)都變得更加智能和人性化。在使用前，用戶可以通過手機(jī)上的“家居互聯(lián)”應(yīng)用程序迅速了解洗碗機(jī)的各項功能，還可以觀看教學(xué)視頻快速掌握洗碗機(jī)的正確操作和保養(yǎng)方法，免去翻看說明書的麻煩。比如，視頻會指導(dǎo)用戶在洗碗機(jī)中正確擺放餐具、調(diào)整碗籃，讓每一次洗滌都不留死角。在安裝后日常應(yīng)用中，家居互聯(lián)也會帶來更多舒適與便利。例如，周末午餐后，若家中老人孩子有午睡習(xí)慣，即使用戶出門在外也可遠(yuǎn)程將洗滌模式調(diào)整為更安靜的“夜間洗”，讓家人安心休息。洗碗機(jī)主機(jī)可以根據(jù)洗碗機(jī)內(nèi)部傳感器所獲知的碗碟重量、臟污程度等信息推薦最適合的洗滌模式。此外，其裝備的家電智能水系統(tǒng)能根據(jù)餐具類型和污濁情況調(diào)節(jié)水質(zhì)硬度、洗滌溫度、沖刷的角度及力度，讓清洗效果更為顯著，并延長餐具的使用壽命。

4 核心構(gòu)件

促進(jìn)這套裝置運行的有溫度、濕度、壓力以及傳感器、電機(jī)、紫外線殺菌裝置等執(zhí)行構(gòu)件，但最重要的是位于儲物倉頂部的由樂高EV3主機(jī)編排構(gòu)成的中央處理模塊，這里儲存著編排妥當(dāng)?shù)母鱾€程序，主機(jī)接受到各個傳感器發(fā)出的信號后進(jìn)行處理并發(fā)出指令到下一模塊使之運行。這一中央自主收發(fā)過程精確有序，保證了整部洗碗機(jī)的全自動性。

5 發(fā)展前景

本洗碗機(jī)的設(shè)計充分滿足了工薪階層“解放雙手”的家庭勞務(wù)需求，雖然目前洗碗機(jī)對中國家庭來說還是一個相對較新的產(chǎn)品，但由于其性能優(yōu)異，必將被大眾認(rèn)知，從而成為繼冰箱、彩電、洗衣機(jī)之后的又一家用電器熱點。此外，對這套多功能洗碗機(jī)的后期優(yōu)化，主要集中在尺寸、容量方面，而低碳環(huán)保材料的實用也會極大提高其環(huán)保性，進(jìn)而成為大型餐廳的優(yōu)選。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡躍山.中國洗碗機(jī)制造行業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究[D].桂林：桂林理工大學(xué)，產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)學(xué)，2010.

[2]王小平.家用洗碗機(jī)本土化設(shè)計[D].荊州：長江大學(xué)，2009.