智控家用果蔬清洗機(jī)

譚迪熬 中國(guó)發(fā)明協(xié)會(huì)院士專家咨詢工作委員會(huì)首任專家，中國(guó)發(fā)明協(xié)會(huì)中小學(xué)創(chuàng)造教育分會(huì)會(huì)長(zhǎng)，科技創(chuàng)新教育特級(jí)教師，教育部國(guó)培計(jì)劃專家?guī)鞂＜摇?/p>

我家在農(nóng)村，人們需要清洗果蔬、肉類、水產(chǎn)等時(shí)，通常是把它們放入盆中，倒入適量的清水再用手搓洗。這種清洗方式費(fèi)時(shí)費(fèi)神，洗滌效果欠佳，用其他工具刷洗又比較麻煩。尤其在冬天，用冷水清洗時(shí)手都快凍僵了。

不如將這項(xiàng)清洗工作交給機(jī)器吧！于是，我考慮設(shè)計(jì)一種家用果蔬清洗機(jī)。老師在了解我的想法后鼓勵(lì)我利用通用技術(shù)課上所學(xué)的知識(shí)，按照設(shè)計(jì)的一般流程來完成。

一、設(shè)計(jì)思路

（一）分析因素

影響果蔬清洗效果的因素有：果蔬本身的特點(diǎn)、清洗方式、清洗設(shè)備等。

觀察統(tǒng)計(jì)可得，常見的瓜果有表皮，形狀相對(duì)較規(guī)則。常見的蔬菜以莖葉為主，大多呈長(zhǎng)條狀和片狀結(jié)構(gòu)。

清洗要有以下效果：表面干凈，無污物殘留；能在一定程度上去除表面的農(nóng)藥殘留；不損壞果蔬品質(zhì)，清洗時(shí)間短，清洗效率高；清洗后能自動(dòng)瀝干水分。

（二）設(shè)計(jì)思路

利用微型渦輪攪動(dòng)水流清洗果蔬；在容器底部增加氣泡發(fā)生器，氣泡與果蔬的碰撞破裂，去除果蔬表面附著的臟污和農(nóng)藥殘留；清洗完后可自動(dòng)排水。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（一）初步設(shè)計(jì)

初步設(shè)計(jì)的家用果蔬清洗機(jī)主要包括清洗桶、清洗籃、渦輪、氣泡發(fā)生器。

我將裝零食的圓形塑料瓶作為清洗桶，用鐵絲網(wǎng)做了一個(gè)清洗籃，又網(wǎng)購(gòu)了小型渦輪和氣泡發(fā)生器，在老師的指導(dǎo)下組裝成小型果蔬清洗機(jī)。

實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，該機(jī)器存在清洗籃網(wǎng)孔小、控制不便、清洗籃容積太小等問題。

（二）改進(jìn)設(shè)計(jì)

改進(jìn)后的智控家用果蔬清洗機(jī)主要由清洗桶、清洗籃、渦輪、控制器、電磁閥、氣泡發(fā)生器等組成。

我在網(wǎng)上買了小型電磁閥、容積稍大且底部帶閥門的塑料桶，控制器采用的是我學(xué)習(xí)編程用的MAKER UNIO主板。在老師的指導(dǎo)下，我通過編程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)渦輪、氣泡發(fā)生器和電磁閥的控制，達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。

三、使用方法

往清洗桶中注入清水，把需要清洗的果蔬置于清洗籃中，啟動(dòng)電源，根據(jù)果蔬類別設(shè)置清洗模式，設(shè)定清洗時(shí)間，啟動(dòng)控制器。此時(shí)氣泡發(fā)生器和渦輪同時(shí)工作，通過微型渦輪帶動(dòng)水和氣泡一起進(jìn)入稀疏網(wǎng)孔的清洗籃中，與果蔬攪拌、碰撞、摩擦清洗，氣泡在碰撞中破裂，大大提升了清洗效率。

臨近洗滌完畢，電磁閥打開排水，防止污物再次附著于果蔬表面。當(dāng)水面低于清洗籃底部時(shí)，控制器控制渦輪和氣泡發(fā)生器停止工作，排完水后，電磁閥停止工作，果蔬在清洗籃內(nèi)自然瀝干。

四、實(shí)驗(yàn)測(cè)試

（一）渦輪水洗法與渦輪+氣泡水洗法對(duì)比

1.實(shí)驗(yàn)步驟

（1）準(zhǔn)備含農(nóng)藥殘留的草莓、包菜各0.2 kg，平均分成兩份。

（2）把第一份混合果蔬放入清洗籃內(nèi)，倒入4 L清水，用智控家用果蔬清洗機(jī)清洗，采用渦輪水洗法清洗5分鐘后排水，取出被洗果蔬。

（3）將第二份混合果蔬采用渦輪+氣泡水洗法進(jìn)行清洗，用水量和清洗時(shí)間均與第一份混合果蔬的相同。清洗完畢后取出被洗果蔬。

將兩份清洗過的果蔬進(jìn)行對(duì)比。

2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

目視清洗后的果蔬清潔度，并對(duì)比分析、記錄。檢測(cè)清洗前和清洗后的草莓、包菜樣品的農(nóng)藥殘留。

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論

相同條件下，渦輪+氣泡水洗法去除農(nóng)藥殘留的效果更好。

（二）不同果蔬清洗時(shí)長(zhǎng)對(duì)比

1.實(shí)驗(yàn)步驟

（1）準(zhǔn)備無污物的蘋果、包菜、大蒜葉、辣椒、圣女果、小白菜、蘿卜、土豆各200 g左右。

（2）準(zhǔn)備一滿盆泥水，將上述果蔬全部放入泥水中浸泡1分鐘，再撈出瀝干水分，最后分類放置并晾干。

（3）取晾干的蘋果置于智控果蔬清洗機(jī)清洗籃內(nèi)，倒入4 L清水進(jìn)行清洗，開始計(jì)時(shí)。分別在清洗1分鐘、3分鐘、5分鐘、6分鐘時(shí)間取出蘋果，觀察并記錄其表皮情況。清洗完畢，排干清洗機(jī)內(nèi)的水。

（4）把蘋果分別換成上述準(zhǔn)備好的包菜、大蒜葉、辣椒、圣女果、小白菜、蘿卜、土豆，重復(fù)上述操作，并記錄。

2.實(shí)驗(yàn)結(jié)論

相同條件下，表面光滑、凹陷部位少的瓜果易清洗，凹陷部位多的瓜果及葉類蔬菜相對(duì)較難清洗。一般情況下，使用果蔬清洗機(jī)5分鐘就可以將果蔬清洗干凈。（指導(dǎo)老師：易躍紅" 李鮮艷）

專家點(diǎn)評(píng)

唐美惠子同學(xué)的智控家用果蔬清洗機(jī)是一件基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的創(chuàng)新實(shí)踐成果。作者所在的農(nóng)村中學(xué)在先進(jìn)教育理念的引領(lǐng)下，對(duì)科技創(chuàng)新人才的培養(yǎng)毫不松懈。

這項(xiàng)作品的產(chǎn)生，充分體現(xiàn)：其一，作者具有良好的創(chuàng)新實(shí)踐主動(dòng)性，能從改善農(nóng)村清洗果蔬的不便與不到位的現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，以著重提升自己跨學(xué)科解決問題的能力。其二，具有一定的技術(shù)學(xué)習(xí)與應(yīng)用的能力。能將人工智能和渦輪水洗法效果與渦輪+氣泡水洗法對(duì)比應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)，找到了最佳的結(jié)合方式。

當(dāng)前，面對(duì)黨和國(guó)家對(duì)大力發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力人才的需求，高中階段，我們要著重于同學(xué)們“創(chuàng)新追求、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、批判性思維、跨學(xué)科知識(shí)的綜合應(yīng)用，部分新技術(shù)的嘗試應(yīng)用，較為復(fù)雜問題的解決，創(chuàng)新品格的形成”開展科創(chuàng)活動(dòng)，以養(yǎng)成拔尖創(chuàng)新人才“好學(xué)上進(jìn)、求真務(wù)實(shí)、創(chuàng)新精進(jìn)、報(bào)效祖國(guó)的內(nèi)驅(qū)力和執(zhí)行力，不斷為祖國(guó)和人民有所發(fā)現(xiàn)、有所發(fā)明”的行為習(xí)慣。