斯波特勒斯物聯網智能清潔機的設計與實現

宋永喆 武傳勝 于靜玉 馬冬瑜 林鷺

摘要：隨著科技的發展和人們對高水平生活的追求，我們提出了一種基于物聯網的智能清潔機，設計了清潔機的本體結構，分析了清潔機的工作原理。智能清潔機可以代替費時費力的人工清潔打掃，且可以代替人工清掃難以清潔的地方，如床底下、沙發底下等。該機器對傳統智能清潔機做出了改進，實現移動終端的遠程監控并且提高清潔質量，滿足現代快節奏生活。

關鍵詞：物聯網;清潔機;家居;智能

1. 概述

現代生活中人們對生活質量的要求越來越高，智能清潔機被越來越多的人認可并使用，但當前的智能清潔機仍存在一些有待改進的地方，例如當前的智能清潔機存在著不夠人性化的缺陷，還不能實現通過個人移動監控終端等設備來隨時隨地自由地對清潔機的遠程監控;且清潔機在進行角落清潔時，由于角度的原因導致清潔機無法準確的對角落位置進行清潔，導致清潔質量不高。斯波特勒斯物聯網智能清潔機針對這兩方面不足對傳統的智能清潔機進行了改進。

2. 總體結構

斯波特勒斯物聯網智能清潔機，包括清潔機本體，清潔機本體的頂部外壁設置有攝像機構，清潔機本體的兩側外壁均設置有滅蚊燈，清潔機本體的底部外壁焊接有吸塵盤，吸塵盤的頂部外壁設置有清潔機構，清潔機本體的頂部內壁設置有速度傳感器，清潔機本體的頂部內壁設置有電機，電機的輸出軸通過聯軸器連接有轉桿，轉桿的底部外壁通過軸承連接于吸塵盤的頂部外壁，清潔機本體的底部外壁設置有風機，風機的輸入端和吸塵盤的頂部內壁通過法蘭連接有同一個吸塵管。攝像機構包括有固定塊，固定塊的一側外壁設置有攝像頭。清潔機構包括有微清潔刷和大清潔刷，微清潔刷位于大清潔刷的兩側。吸塵盤的底部外壁焊接有六個大小相同且等距離分布的固定桿，固定桿的底部外壁均設置有萬向輪。清潔機本體的一側外壁設置有充電口和開關鍵，清潔機本體的一側外壁開有開口，開口的一側內壁通過鉸鏈連接有箱門。清潔機本體的底部內壁設置有距離傳感器和集塵箱，清潔機本體的兩側內壁均設置有角度傳感器。集塵箱的頂部內壁和風機的輸出端通過法蘭連接有同一個導塵管，導塵管的一側外壁通過螺紋連接有電磁閥。

3. 硬件設置及功能實現

3.1距離傳感器

超聲波具有繞射現象小、方向性好、能夠定向傳播等特點。超聲波傳感器主要用于測量距離，傳感器有聲波的發射和接收裝置，發出的超聲波碰到障礙物后返回，通過發射、返回的時間差和聲波在空氣中的傳播速度計算出障礙物的距離，使用超聲波傳感器充當計算距離的距離傳感器。

3.2滅蚊裝置

人類呼出的二氧化碳被科學證明是人體吸引蚊子的一種物質。光觸媒滅蚊器，它在工作時能產生蚊子喜歡的光線、熱量、二氧化碳、水蒸氣、流動的空氣，摸擬人體呼吸引誘蚊子，將蚊蟲吸引開，落入捕蚊氣旋中，使其脫水風干而死。光觸媒還可以凈化空氣，殺菌消毒。將小型滅蚊燈嵌入清潔機外壁，在清潔機清掃沙發底和床底下時，打開滅蚊燈，既可以對攝像頭起到照明的作用，又可以殺滅床底下和沙發底下的蚊蟲。

3.3清潔裝置

吸塵盤所連接的清潔機構包括微清潔刷和大清潔刷，微清潔刷位于大清潔刷的兩側。微清潔刷設置有一定的角度，目的在于清潔傳統清潔機無法清潔到的縫隙。從而解決傳統清潔機清潔質量不高的問題。

3.4遠程監控裝置

通過設置有攝像頭，能夠實現通過攝像頭將清潔機所清潔的位置拍攝下來，通過無線局域網模塊將信號傳遞給個人移動監控終端等設備來隨時隨地對清潔機進行遠程監控。

4. 具體實施

參照圖1-3，斯波特勒斯物聯網智能清潔機，包括清潔機本體1，清潔機本體1的頂部外壁通過螺釘連接有攝像機構，且清潔機本體1的兩側外壁均通過螺釘連接有滅蚊燈2，清潔機本體1的底部外壁焊接有吸塵盤3，且吸塵盤3的頂部外壁通過螺釘固定有清潔機構，清潔機本體1的頂部內壁通過螺釘連接有速度傳感器18，且清潔機本體1的頂部內壁通過螺釘固定有電機15，電機15的輸出軸通過聯軸器連接有轉桿14，且轉桿14的底部外壁通過軸承連接于吸塵盤3的頂部外壁，清潔機本體1的底部外壁通過螺釘連接有風機6，且風機6的輸入端和吸塵盤3的頂部內壁通過法蘭連接有同一個吸塵管7。

本智能清潔機攝像機構包括有固定塊16，且固定塊16的一側外壁通過螺釘連接有攝像頭22，清潔機構包括有微清潔刷4和大清潔刷5，且微清潔刷4位于大清潔刷5的兩側，吸塵盤3的底部外壁焊接有六個大小相同且等距離分布的固定桿19，且固定桿19的底部外壁均通過螺釘連接有萬向輪20。

清潔機本體1的一側外壁設置有充電口21和開關鍵8，清潔機本體1的一側外壁開有開口，開口的一側內壁通過鉸鏈連接有箱門23，清潔機本體1的底部內壁通過螺釘固定有距離傳感器10和集塵箱9，且清潔機本體1的兩側內壁均通過螺釘連接有角度傳感器11集塵箱9的頂部內壁和風機6的輸出端通過法蘭連接有同一個導塵管12，且導塵管12的一側外壁通過螺紋連接有電磁閥13。

圖1為斯波特勒斯物聯網智能清潔機的結構示意圖;

圖2為斯波特勒斯物聯網智能清潔機的俯視圖;

圖3為斯波特勒斯物聯網智能清潔機的外部結構示意圖。

圖中：1-清潔機本體、2-滅蚊燈、3-吸塵盤、4-微清潔刷、5-大清潔刷、6-風機、7-吸塵管、8-開關鍵、9-集塵箱、10-距離傳感器、11-角度傳感器、12-導塵管、13-電磁閥、14-轉桿、15-電機、16-固定塊、18-速度傳感器、19-固定桿、20-萬向輪、21-充電口、22-攝像頭、23-箱門。

將設備連接電源，打開開關鍵8，攝像頭22將清潔機本體1所清潔的位置拍攝下來，通過無線局域網模塊將信號傳遞給個人移動監控終端等設備，可隨時隨地對清潔機進行遠程監控，打開電機15，電機15帶動轉桿14進行轉動，從而微清潔刷4和大清潔刷5開始轉動，且微清潔刷4設置為傾斜狀，微清潔刷4可清掃到位于角落的位置，打開風機6，可以將微清潔刷4和大清潔刷5掃出的垃圾吸入到集塵箱12中，待清掃完畢，關閉開關鍵8即可。

5. 結語

通過對傳統智能清潔機的改進新型的斯波特勒斯物聯網智能清潔機更大程度上提高了清潔機的清掃質量，新增了殺滅蚊蟲的功能，實現了個人移動監控終端等設備來隨時隨地對清潔機進行遠程監控。系統功能齊全，解決了日常生活的清掃需要，可使用性強，更貼近生活。

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基金支持

該項目獲得遼寧科技大學2020年期大學生創新創業訓練計劃支持，項目編號202010146079