1、迈步式台阶清洗器设计 孟维旭 韩硕 于雪贵 孟凡豪 德州学院机电工程学院 摘 要： 本文主要针对楼梯台阶清洗的高频率性, 通过巧妙的机械结构设计, 研究开发了可迈步式台阶清洗器。本清洗器可以实现自动上下台阶功能, 连接部分巧妙的设计可以实现清洗器的抬高、拉长、旋转等复杂的动作, 通过这一系列的动作配合完成各种台阶的清洗工作。解决了高频率台阶清洗工作人工爬楼的复杂工序。关键词： 迈步式; 台阶清洗; 自动化工作; 楼梯清洁是我们日常生活中经常见到的工作, 一般办公楼或者公共商场人流量比较大, 所以都会雇佣清洁人员, 在清洁整栋楼的同时还需要一阶一阶的清理楼梯, 极大地拖慢了清洁工作的整体进度。本
2、文设计的迈步式台阶清洁器无需人工的操作, 只要放在指定的位置就会自动实现清洗。这样清洁人员清洗任意一层的同时, 台阶也会同时清洗干净, 极大地简化了清洁步骤, 缩短了清洁时间, 加快了清洁节奏。智能机械对我们的生活有着巨大的影响, 迈步式台阶清洗器通过巧妙的机械结构设计, 使机器在台阶上实现迈步行进, 卡槽与外壳之间拥有齿轮滑道, 通过电机动力带动清洁棉或者其他方式的清洗用具, 实现左右清洗运动, 一方面弥补清洗器的长度问题, 另一方面使清洗效果更明显。最智能的就是可以检测到清洗面板的近墙距离, 防止与墙壁相撞。在达到设定好的清洗次数之后, 清洗器迈步联杆自动带动清洗面板上阶或下阶运动, 由此
3、实现完整的清洗工作。1 清洗面板设计清洗面板主要由三部分组成:(1) 外壳部分是用来连接联动杆和带动清洁棉工作。(2) 清洁棉安装槽是用来安装更换不同清洁方式的, 与外壳相配合实现工作。(3) 另外清洗面板上部带有超声测距功能, 用来防止清扫幅度过大撞到两边的墙面或扶手。图 1 清洗面板图 下载原图2 迈步联动杆设计迈步联动杆主要功能是带动清洗面板实现周转、下压的迈步功能, 还可以拉长缩短联动杆针对于不同的台阶做调整。迈步联动杆由两部分组成:(1) 连杆部分起到连接的作用, 还可以调节连杆长度适应不同的台阶。(2) 动力环节部分由动力电机组成, 提供周转、下压、上抬的动力。图 2 动力环节图
4、下载原图3 控制部分前面两部分大多是机械结构设计, 但是纯机械的结构不能智能地完成清洗工作, 所以我们借助 51 单片机实现机器所有动力的智能控制。安装在联动杆的中间环节, 不这样会因为外部迈步的运动导致线路的不方便布置。图 3 整体效果图 下载原图4 技术难点(1) 不同的台阶高度与长度不同, 所以迈步式机器行进时非常容易卡在某个位置。(2) 楼梯的边缘和对角极有可能因为生硬的机械化运动得不到清洗。5 创新设计分析(1) 从产品设计来看整个清洗设备都是前所未有的, 市面上可以买到的台阶清洗用具大多是手工操作, 没有太多的智能控制和复杂的结构设计。而我们的清洁器集智能清洗、传动结构、安全检测于
5、一体, 可实现智能、安全的清洗台阶。(2) 从内部构造来看, 大多数环节都是创新型设计:清洗面板的卡槽与外壳之间的直尺齿轮传动精准且运动强劲, 在下压的清洗工作中自由地实现左右清洗运动。迈步联动杆两端的周转设计和摆动相配合, 使用舵机强制定位精确且效率高。(3) 机械设备上配合单片机智能控制, 精确把握清洗的次数和迈步的动作。另外超声波定位, 更容易检测到清洁器与障碍物之间的安全距离, 及时做调整。6 结语通过对迈步卡位、死角推送等难点问题的解决, 迈步式台阶清洗机完全可以达到基本的清洗要求。自动化的清洗过程成为机器的最大亮点。这种操作简单、便于修整的智能机械完全可以应用到实际的清洁工作当中。参考文献1叶春浓.轮毂轴承清洗机的研制D.大连理工大学, 2009. 2冷琦.家用清洗机的设计及其优化研究D.苏州大学, 2014. 3李汉生.培养槽清洗机的研究设计D.福建农林大学, 2015. 4滕桂君.海湾扇贝清洗机关键技术研究D.河北农业大学, 2015.
