基本信息
- 項目名稱：
- 自加壓低能耗微型灑水機器人
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 該灑水機器人采用輪式移動機構，后輪裝有雙驅動器，通過和前輪轉向連桿配合實現(xiàn)差速，前輪轉向采用梯形架優(yōu)化設計。壓力水容器采用雙腔優(yōu)化設計，配合其它一些部件，利用自來水本身的壓力實現(xiàn)加水加壓的目的，并把壓力儲存起來以在噴灑作業(yè)過程中發(fā)揮作用，從而大大降低灑水機器人能耗。噴灑機械臂采用氣壓傳動控制，能源清潔。 灑水機器人初期控制系統(tǒng)主要采用無線遙控。后期將會在著重引進機電一體化技術實現(xiàn)自動控制。
- 詳細介紹：
- 一、研究背景 灑水車又稱為噴灑車、多功能灑水車、園林綠化灑水車、水罐車、運水車。灑水車適合于各種路面沖洗，樹木、綠化帶、草坪綠化，道路、廠礦企業(yè)施工建設，高空建筑沖洗。具有灑水、壓塵、高、低位噴灑，農藥噴灑、護欄沖洗等功能。 目前市面上流行的灑水車多以卡車或者貨車底盤為基礎改裝而成，體積龐大價格昂貴很難適應小產業(yè)或者小區(qū)域使用，并且目前的灑水車基本都以柴油或者汽油為動力來源，雖然排放標準發(fā)展至國Ⅳ，但對今天的低碳標準來說無疑還是一種浪費，一種污染。而且目前所有的灑水車很少或者基本不考慮水資源節(jié)約問題，只求灑水效果，在水資源日益緊缺的今天這無疑也是很不明智的。并且這樣的灑水車需要配置專業(yè)的司機甚至協(xié)助人員，這無疑又會加大運營成本。 隨著許多城市對旅游資源的開發(fā)，市政府對環(huán)境也越來越重視，特別像鄭州、洛陽等擁有悠久歷史的城市。試想在牡丹盛開的春天，由于多日未雨，公園內人流熙熙攘攘，干燥的空氣中塵土飛揚，卻因為普通灑水車無法進入，公園內人工水管灑水使地面過于濕滑而得不到良好的灑水除塵效果，這是一件多么令人不悅的事情啊。于是小型灑水車的市場便應運而生，這便是我們正在設計的無人駕駛自加壓低能耗微型灑水機器人。 二、產品簡介 該灑水機器人移動機構采用輪式結構，在后輪裝有雙驅動器，通過和前輪轉向連桿的配合實現(xiàn)差速，前輪轉向采用梯形架優(yōu)化設計。壓力水容器采用雙腔優(yōu)化設計，配合其它一些部件，利用自來水本身的壓力實現(xiàn)加水加壓的目的，并把壓力儲存起來以在噴灑作業(yè)過程中發(fā)揮作用，從而大大降低灑水機器人能耗。噴灑機械臂采用氣壓傳動控制，氣缸通過優(yōu)化連桿向小臂傳遞力矩，從而解決了手臂展開時卡死的問題。 灑水機器人初期控制系統(tǒng)主要采用無線遙控和特殊情況下的線控。無線和有線采用同一個控制器。 灑水時作業(yè)時，機器人在前進過程中，通過后面的一對平行于地面的霧化噴頭實現(xiàn)對基本路面的灑水，在遇到特殊路況時可以通過噴灑機械臂實現(xiàn)靈活控制。 三、創(chuàng)新之處 1.采用電瓶供電，提高能源利用率，降低能耗，降低排放污染； 2.壓力容器采用了加水自動加壓的設計，不需要配備專門壓力源，降低機器人能量消耗，為小型化打下基礎； 3.結合機器人使用場合特點，移動機構采用簡化的結構形式和設計方法，充分降低成本。 四、適用范圍 該灑水車所針對的灑水對象多為公園、綠地、人行道、工廠、車間等結構復雜形狀不規(guī)則的路面，這些對象有兩個共同的特點就是灑水車不宜進入，人工灑水易造成地面濕滑從而影響正常生活工作。 公園道路較為曲折，灑水工作路面較為復雜，并且在旅游旺季人流量較大，普通灑水車根本沒有辦法，公園內部綠化噴頭則容易造成道路過濕土地過泥，從而影響人們的正常旅行生活。人行道則人流量較大，不適宜人工水管灑水，即使路旁綠化帶的噴頭也會造成路面過于濕滑。 車間內部則因為路面結構復雜，并且是工人正常工作的場所，所以不可能會用普通灑水車去灑水，而常規(guī)人工灑水會占用勞力，并且灑水效果不好，很容易造成車間過濕的狀況，從而影響工人正常生產。灑水車屬于特種車輛，一般沒有經濟效益，所以普通企業(yè)不可能用幾十萬買一個沒有經濟效益的東西，所以對于廠區(qū)道路（一般不會很大）更不可能會有灑水車去灑水，但是人工灑水輕則造成濕滑影響企業(yè)形象，重則可能會引發(fā)事故。 面對這些結構較為復雜，灑水條件又比較特殊的工作對象，一款小型化、低能耗、灑水量適宜、噪聲小、移動靈活、不依靠人力的小型灑水機器人的問世就顯得多么重要。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 機器人技術的發(fā)展為民用機器人的設計和研究提供了良好的技術基礎。研制地面灑水機器人的目的是為人們營造一個更方便、更舒適的生活環(huán)境。 我們設計的自加壓低能耗微型灑水機器人是一種集小型、低碳、節(jié)約、高效、不依賴人力的智能工具，可實現(xiàn)一人多控的高效率工作。 小型化的灑水機器人使他的應用空間更為廣泛，可以輕松實現(xiàn)公園、綠地、人行道、企業(yè)車間內部的灑水除塵目的。智能化的操作設計降低了運作成本，并且能解放人的雙手。并且獨特的設計可以使噴水無重疊，被噴灑后的地面不會讓人感到濕滑，從而充分利用了水資源達到了很好的除塵效果并且不會給人們的工作帶來不便。 技術創(chuàng)新點： 1.采用電瓶供電，提高能源利用率，降低能耗，降低排放污染； 2.壓力容器采用了加水自動加壓的設計，不需要配備專門壓力源，降低機器人能量消耗，為小型化打下基礎； 3.結合機器人使用場合特點，移動機構采用簡化的結構形式和設計方法，充分降低成本。
科學性、先進性
- 目前市面上流行的灑水車多以卡車或貨車底盤改裝而成，體積龐大價格昂貴很難適應小產業(yè)或者小區(qū)域使用，并且目前的灑水車基本都以柴油或者汽油為動力來源，雖然排放標準發(fā)展至國Ⅳ，但對今天的低碳標準來說無疑還是一種浪費，一種污染。而且目前所有的灑水車很少或者基本不考慮水資源節(jié)約問題，只求灑水效果，在水資源日益緊缺的今天這無疑也是很不明智的。并且這樣的灑水車需要配置專業(yè)的司機甚至協(xié)助人員，這無疑又會加大運營成本。 我們設計的灑水機器人是一種集小型、低碳、節(jié)能、高效、不依賴人力于一體的智能工具，可實現(xiàn)一人多控的高效率工作。同時小型化的灑水機器人使他的應用空間更為廣泛，可以輕松實現(xiàn)公園、綠地、人行道、企業(yè)車間內部的灑水除塵目的。并且獨特的設計可以使灑水重疊少，被噴灑后的地面不會讓人感到濕滑，從而充分利用了水資源達到了很好的除塵效果，并且不會給人們的工作娛樂帶來不便。小車采用蓄電池供能，真正實現(xiàn)了零排放，并且運用了微電腦芯片的控制系統(tǒng)使操作更加人性化，降低了操作難度從而也提高了它的適用性。
獲獎情況及鑒定結果
- 2011.06.02河南省挑戰(zhàn)杯決賽作品展示
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、產品；圖紙；現(xiàn)場演示；圖片
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 該灑水車主要針對公園、綠地、人行道、工廠、車間等結構復雜形狀不規(guī)則的路面，這些對象有兩個共同的特點就是灑水車不宜進入，人工灑水易造成地面濕滑從而影響正常生活工作。 公園道路較為曲折，灑水工作路面復雜，并且在旅游旺季人流量較大，普通灑水車根本沒有辦法，公園內部綠化噴頭則容易造成道路過濕土地過泥，從而影響人們的正常旅行生活。 車間內部則因為路面結構復雜，并且是工人正常工作的場所，所以不可能會用普通灑水車去灑水，而常規(guī)人工灑水會占用勞力，并且灑水效果不好，很容易造成車間過濕的狀況，從而影響工人正常生產。 面對這些結構較為復雜，灑水條件又比較特殊的工作對象，一款小型化、低能耗、灑水量適宜、噪聲小、移動靈活、不依靠人力的小型灑水機器人的問世就顯得多么重要。 在現(xiàn)階段，該灑水車主要是采用無線控制，附有有線輔助控制，控制方案符合人的操作習慣易學易用。不過利用傳感器的自動控制才是灑水機器人的發(fā)展方向，無線控制只能算是一期產品。
同類課題研究水平概述
- 目前國內和國外的灑水車技術基本同步，灑水車按用途分為：噴灑式、沖洗式、噴灑-沖洗式灑水車；灑水車按底盤分為：汽車式、半拖掛式和拖掛式灑水車；灑水車按品牌：灑水車根據(jù)底盤的不同可分為東風灑水車、解放灑水車、福田灑水車、江淮灑水車、華菱灑水車、陜汽灑水車、重汽灑水車、北奔灑水車等等。 灑水車底盤一般采用東風、解放、福田歐曼等二類底盤。目前使用的比較廣泛的有“東風金霸灑水車、東風多利卡灑水車、東風140型灑水車（長頭）、東風145型灑水車（平頭）、東風153型灑水車（平頭）、東風天錦灑水車、東風天龍DFL1250A8型灑水車（后雙橋）。 灑水車的傳力系統(tǒng)主要由發(fā)動機帶動變速箱，變速箱上安裝的取力器帶動灑水泵，灑水泵產生動力，將罐體內部的液體通過管網噴灑出去。工作范圍：自吸高度:≤7m，灑水寬度:≥14m，最大射程：≥28m；可調節(jié)成柱狀，射程≥28m；也可調節(jié)成霧狀，射程≥5m。
