新型智能積水清除車設計

張鴻飛 王猛

摘 要：目前，人類社會面臨著日益嚴峻的公共安全保障問題，國內公共場所地面過于光滑而導致意外滑倒致傷致殘等事件不斷上升，地面防滑已經成了公共安全的新問題。根據此痛點，我們反思傳統場地除水方式效率低下、浪費人力資源、無法靈活應對突發狀況等弊端，本文設計出了一種智能積水清除車，是于雙目視覺裝置的光源圖像采集與創新式機構傳感器結合設計，其可廣泛的應用于各類公共場地化的除水防滑應用。

關鍵詞：雙目視覺;智能積水清除;除水防滑

1 前言

本文設計了一種智能積水清除車，采用機器視覺技術，對機械結構進行了創新式設計[1， 2]，利用驅動、吸水、風干、轉向裝置的協調運作，能實現對較大場地的有效智能除水。相對于其它人工除水，例如拖把清理、推水器清理等，大大解放的人力，填補了大場地智能除水的技術空白。同時，可搭載 WIFI/藍牙控制模塊，投入研發IOT技術，配合5G技術應用場景，以實現智能控制，順應萬物互聯熱潮。相對于傳統的供電方式來說，本裝置有很大的應用前景。

2 主體結構設計

本文設計的一種智能積水清除車主要包括車體、抽吸式除水機構、 吸附式除水機構、 暖風吹干機構及雙目視覺識別機構。其中雙目視覺識別機構位于車體前端，抽吸式除水機構位于雙目視覺識別機構后端，吸附式除水機構位于抽吸式除水機構后端，暖風吹干機構位于車體后端。裝置的主要結構如圖1所示。

抽吸式除水機構包括吸水管、抽水泵、抽水驅動電機及排水管;吸附式除水機構包括導向環帶、導向輥、壓水輥組、第一導向輥驅動帶輪、第二導向輥驅動帶輪、導向輥驅動皮帶、導向輥驅動電機[3]、主動錐齒輪及從動錐齒輪;暖風吹干機構包括暖風機、 暖風出風管及暖風出風噴頭;雙目視覺識別機構包括第一視覺識別攝像頭、第二視覺識別攝像頭、照明燈及攝像頭支架。

依靠雙目視覺識別機構使車體駛向積水區域，抽吸式除水機構啟動將積水抽入儲水箱，導向環帶經過車體 底盤與地面之間時由吸水海綿塊吸附積水，當吸水海綿塊隨導向環帶經過壓水輥組時，水被擠出海綿并落入儲水箱;當儲水箱內滿水后，車體行駛至排水區域進行排水，水排空后回到積水區域繼續除水;地面積水除凈后， 通過暖風吹干機構對濕滑地面進行吹干。

3 具體工作原理及應用

第一步：啟動導向輥驅動電機， 依次帶動主動錐齒輪和從動錐齒輪轉動，進而帶動從動錐齒輪的齒輪軸上的隨動行走輪轉動，通過隨動行走輪的轉動使車體駛向積水區域。

第二步：當雙目視覺識別機構掃描確定積水邊緣位置后，啟動抽水驅動電機，帶動抽水泵運轉，積水依次通過吸水管、抽水泵及排水管落入儲水箱內;同時，當導向環帶經過車體 底盤與地面之間時，吸水海綿塊會對積水進行吸附，直到吸水海綿塊隨著導向環帶從壓水輥組的輥縫之間穿過， 吸附在吸水海綿塊內的水受到擠壓作用后會被迅速排出，并最終落入儲水箱內。

第三步：隨著車體的不斷移動， 儲水箱內的水量也在不斷增加，當儲水箱內的水位升高到觸發水位監測器時，抽水驅動電機關停，車體離開積水區域并駛向預定的排水區域。

第四步：當車體移動到排水區域后，儲水箱排水孔中的電磁開關閥開啟，直到將儲水箱內的水全部排空，當水排空后，儲水箱排水孔中的電磁開關閥關閉，然后車體再次駛回積水 區域。

第五步：當車體重新駛回積水區域后，抽水驅動電機重新啟動，繼續積水的清除過程，重復步驟三和步驟四，直到積水區域的地面積水全部清除為止。

第六步：當積水區域的地面積水全部清除后，地面仍然處于濕滑狀態， 此時啟動暖風吹干機構的暖風機，同時車體按照設定路線走過濕滑地面， 最終通過暖風出風噴頭吹出的暖風將濕滑地面進行吹干。

本設計主要應用于大面積體育場所除水，例如籃球場、羽毛球場、網球場、 排球場等場景。我國南方地區，受夏季風、復雜的地形因素等影響，往往降水量多、大范圍降水天數多。降水后帶來的地面潮濕、地面積水，大大減少了學生、市民的運動時間，影響了國民的運動體驗，也埋下了安全隱患，不利于全民運動、提高國民體質熱潮的推廣實踐。市民對于以上問題的解決一直存在剛性需求，因此，本產品具有巨大的需求市場。

4、結束語

本文的基于雙目視覺識別技術的智能積水清除車及使用方法，積水清除車能夠自主完成場地內的積水清除工作，其采用了兩套除水機構和一套風干機構，能夠高效徹底的將場地內的積水清除干凈。很好的改善了傳統場地除水方式效率低下、浪費人力資源、無法靈活應對突發狀況等弊端。相信在不久的將來，本裝置可以廣泛的應用于各類公共場地化的除水防滑作業中。

參考文獻：

[1] 畢超， 郝雪， 鄂瑪蘭， 等. 基于誤差模型的雙目視覺系統測量精度分析[J]. 航空精密制造技術， 2020， 56（02）： 1-4+30.

[2] 李石. 機械結構設計中的創新設計[J]. 科學技術創新，2020， （11） ：189-190.

[3] 馮佳佳，邱國廷，安慶勇，牛海東. 慣性穩定平臺力矩電機選擇及驅動系統設計[J]. 現代防御技術， 2015， 43（04）： 106-111.

*基金項目：桂林電子科技大學2020年自治區級大學生創業訓練項目“一種智能場地積水清除車的設計與推廣”項目（項目編號：202010595338）。