基于对口香糖残渣清理车的设计

摘 要：为了改变目前传统的“手工铲口香糖”方式，避免“有力量无铲量”的低效率除渣的现状，作者通过对电动车进行改造设计，并通过多次实践，完成了广场口香糖残渣清理车的制作。为城市市容建设提供了行之有效科学手段，从而实现了省力、“高铲”的效果。

关键词：口香糖除渣； 铲除； 打磨； 吸尘； 动态检测

中图分类号：J218.2 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2014）02-000-002

一、选题背景和意义

1.选题研究背景

目前对口香糖除渣方法主要有三种：①传统清理法、②化学法、③工具煅烧法。传统清理法效率很低，铲除一块口香糖残渣下需耗费较长时间，化学法不足之处是对环境的影响、成本高昂以及实践过程中的危险性；工具煅烧法又对操作人员有较高的技术要求。所有方法不仅在技术上存在很大缺陷，而且仅仅针对的是口香糖残渣的清理，没有对清理口香糖之外的地面及人工时间的综合进行了解。

2.选题研究意义

（1）广场口香糖残渣清理车能在任意地点、天气进行工作。这有助于环卫工作人员及时的为公共场所清理烦人的口香糖残渣维持正常的环境，对城市建设规化来说，有效改善生态环境，科学除渣，从而达到“高铲”高效能的除渣目的；（2）有助于公共场所及环保部门高效清理；（3）该广场口香糖残渣清理车能够对长时间工作，配备的清理工具能够在任何地面进行口香糖残渣的清理，是环保部门的得力助手。

二、研究目标、思路

1.研究目标

作者的研究目标就是制作一个能够适用于各类公共场所清理口香糖残渣的电动机械工具。制作一个能够全方位立体实时反映地面口香糖残渣附着情况的广场口香糖残渣清理车，通过工业机器的力量达到理想的效果。

2.研究思路

为了高效的清除大面积的口香糖残渣区域，作者决定采用机器代替人工的方式来完成，即广场口香糖残渣清理车。为了制作这样的一个机器，必须制作一个能够在广场上任意方向的移动并不会过度消耗工作者体力的这样一个“清理车”。

三、口香糖残渣清理车的设计

1.硬件系统组成

清理车有几大部分组成：电动车、机械臂、推杆铲刀、电机磨刷、摄像头、显示屏、吸尘器。各个部分配合清理使用达到一个整体的系统，这样当一个清理方式清理无效是时，不至于影响到清理车高效清理的名头；为增加清理车前部分机械臂的紧固性，均采用电焊的方式，将两部分机械臂焊接到车体的前叉上，此外还在底部焊接上了固定作用的钢管，防止机械臂左右摇晃。

（1）电动车小三轮为电动清理车车体。考虑到电动车电池舱的容积、清理车的承载量及清理车工作时间等，作者选择了24V14Ah铅酸电池两节、后备箱内12V7Ah铅酸电池一节，这节电池用于清理车探照灯、摄像头显示屏及车后吸尘器上方控制推杆。

电动车工作电压为24V，机械臂舱体内大扭矩电机工作电压为24V，并且在机械臂顶端的“铲刀”“磨刷头”所需电压也是24V所以需要使用大容量铅酸电池，当清理车行驶时，清理工具不通电即不耗电，当清理工具开始工作时电动车停下。

这辆清理车的高科技集中位于清理的最前端，由推杆铲刀、电机磨刷、机械臂、机械臂舱体、摄像头、高亮度LED探照灯、显示屏。

LED探照灯：摄像头与显示屏中间安装一个，电压12V、电流1A，用于夜晚照明。

此外，该清理车为电瓶驱动，所以一旦整部车清理装置电用完，就可以通过电动车内部充电器充电循环使用，非常方便节能。

（2）铲刀舱体 包括：推杆24V、铲刀和铲刀舱体。

（3）电机磨刷包括：直流电机24V、磨刷头和磨刷轴套。

（4）监测系统包括：摄像头12V、传输线、万向活动关节、显示屏12V等组成。

（5）控制面板设置的都是复位按钮并标有数字1、2、、0、4、5。分别控制的是：左机械臂上，左机械臂下；吸尘器抬起落下；右机械臂上，右机械臂下。

（6）吸尘器包括：直流电机推杆12V、机械式吸尘器，本清理车尾部具备一个大容量吸尘器，当清理车前部清理工具将地面上的口香糖残渣清理完之后，工作人员就可以按下按钮面板上的数字“0”键，放下吸尘器，就可以将残余的口香糖垃圾收入到吸尘器舱体内带走，集中清理。

2.软件系统组成

清理车的运动控制是由一对电机驱动一对机械臂，当左电机作逆时针方向运动时，机械臂舱内的大扭矩电机产生的力矩就会撬起机械臂圆周转动实现向上收回动作，如果是顺时针运动，那么机械臂就会顺着大扭矩电机的方向慢慢放下顶端的铲刀；同样右边机械臂的运动也是如此，控制原理结构图，如图1所示。

四、应用与思考

第一种是常规的，机械臂垂直与车前叉平行模式，这个模式下的工作机械臂是不具有任何意义。

第二种是先垂直再水平的巡检模式：由工作人员直接控制的巡检模式，清理车会放下左机械臂进入巡检，（下转第52页）

（上接第页）同时位于清理车前端悬空的摄像头会将巡检得到的讯息通过显示屏反馈给工作人员。然后根据地面情况选择哪种清理模式进行口香糖残渣的清理，如此反复直到完成整个广场地面口香糖残渣的信息反馈、清理机能选择、残渣物保存。这种巡检方式适合广场较平整的广场进行常规全面巡检。

第三种就是清理模式，当工作人员检测到地面的口香糖残渣时，就会继续放下巡检模式当中的左机械臂对地面的口香糖残渣进行铲除清理，或根据地面情况放下右机械臂进行磨刷清理，最后清理完的口香糖残渣会由位于清理车后方的吸尘器带走，整个清理过程就是这么简单。

参考文献：

[1]孟贵华.《电子元器件选用入门》， 机械工业出版社，出版日期2004-3

[2]机械设计手册编委会.《机械设计手册》，机械工程出版社，出版日期2004-9