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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 自加壓低能耗微型灑水機(jī)器人
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 該灑水機(jī)器人采用輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)，后輪裝有雙驅(qū)動(dòng)器，通過(guò)和前輪轉(zhuǎn)向連桿配合實(shí)現(xiàn)差速，前輪轉(zhuǎn)向采用梯形架優(yōu)化設(shè)計(jì)。壓力水容器采用雙腔優(yōu)化設(shè)計(jì)，配合其它一些部件，利用自來(lái)水本身的壓力實(shí)現(xiàn)加水加壓的目的，并把壓力儲(chǔ)存起來(lái)以在噴灑作業(yè)過(guò)程中發(fā)揮作用，從而大大降低灑水機(jī)器人能耗。噴灑機(jī)械臂采用氣壓傳動(dòng)控制，能源清潔。 灑水機(jī)器人初期控制系統(tǒng)主要采用無(wú)線遙控。后期將會(huì)在著重引進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
- 詳細(xì)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(yùn)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(shè)，高空建筑沖洗。具有灑水、壓塵、高、低位噴灑，農(nóng)藥噴灑、護(hù)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(chǔ)改裝而成，體積龐大價(jià)格昂貴很難適應(yīng)小產(chǎn)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(dòng)力來(lái)源，雖然排放標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展至國(guó)Ⅳ，但對(duì)今天的低碳標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)無(wú)疑還是一種浪費(fèi)，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(wèn)題，只求灑水效果，在水資源日益緊缺的今天這無(wú)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(jī)甚至協(xié)助人員，這無(wú)疑又會(huì)加大運(yùn)營(yíng)成本。 隨著許多城市對(duì)旅游資源的開發(fā)，市政府對(duì)環(huán)境也越來(lái)越重視，特別像鄭州、洛陽(yáng)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(nèi)人流熙熙攘攘，干燥的空氣中塵土飛揚(yáng)，卻因?yàn)槠胀⑺嚐o(wú)法進(jìn)入，公園內(nèi)人工水管灑水使地面過(guò)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(chǎng)便應(yīng)運(yùn)而生，這便是我們正在設(shè)計(jì)的無(wú)人駕駛自加壓低能耗微型灑水機(jī)器人。 二、產(chǎn)品簡(jiǎn)介 該灑水機(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)采用輪式結(jié)構(gòu)，在后輪裝有雙驅(qū)動(dòng)器，通過(guò)和前輪轉(zhuǎn)向連桿的配合實(shí)現(xiàn)差速，前輪轉(zhuǎn)向采用梯形架優(yōu)化設(shè)計(jì)。壓力水容器采用雙腔優(yōu)化設(shè)計(jì)，配合其它一些部件，利用自來(lái)水本身的壓力實(shí)現(xiàn)加水加壓的目的，并把壓力儲(chǔ)存起來(lái)以在噴灑作業(yè)過(guò)程中發(fā)揮作用，從而大大降低灑水機(jī)器人能耗。噴灑機(jī)械臂采用氣壓傳動(dòng)控制，氣缸通過(guò)優(yōu)化連桿向小臂傳遞力矩，從而解決了手臂展開時(shí)卡死的問(wèn)題。 灑水機(jī)器人初期控制系統(tǒng)主要采用無(wú)線遙控和特殊情況下的線控。無(wú)線和有線采用同一個(gè)控制器。 灑水時(shí)作業(yè)時(shí)，機(jī)器人在前進(jìn)過(guò)程中，通過(guò)后面的一對(duì)平行于地面的霧化噴頭實(shí)現(xiàn)對(duì)基本路面的灑水，在遇到特殊路況時(shí)可以通過(guò)噴灑機(jī)械臂實(shí)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(dòng)加壓的設(shè)計(jì)，不需要配備專門壓力源，降低機(jī)器人能量消耗，為小型化打下基礎(chǔ)； 3.結(jié)合機(jī)器人使用場(chǎng)合特點(diǎn)，移動(dòng)機(jī)構(gòu)采用簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)方法，充分降低成本。 四、適用范圍 該灑水車所針對(duì)的灑水對(duì)象多為公園、綠地、人行道、工廠、車間等結(jié)構(gòu)復(fù)雜形狀不規(guī)則的路面，這些對(duì)象有兩個(gè)共同的特點(diǎn)就是灑水車不宜進(jìn)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(fù)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(nèi)部綠化噴頭則容易造成道路過(guò)濕土地過(guò)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(huì)造成路面過(guò)于濕滑。 車間內(nèi)部則因?yàn)槁访娼Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且是工人正常工作的場(chǎng)所，所以不可能會(huì)用普通灑水車去灑水，而常規(guī)人工灑水會(huì)占用勞力，并且灑水效果不好，很容易造成車間過(guò)濕的狀況，從而影響工人正常生產(chǎn)。灑水車屬于特種車輛，一般沒有經(jīng)濟(jì)效益，所以普通企業(yè)不可能用幾十萬(wàn)買一個(gè)沒有經(jīng)濟(jì)效益的東西，所以對(duì)于廠區(qū)道路（一般不會(huì)很大）更不可能會(huì)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(huì)引發(fā)事故。 面對(duì)這些結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，灑水條件又比較特殊的工作對(duì)象，一款小型化、低能耗、灑水量適宜、噪聲小、移動(dòng)靈活、不依靠人力的小型灑水機(jī)器人的問(wèn)世就顯得多么重要。
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作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展為民用機(jī)器人的設(shè)計(jì)和研究提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。研制地面灑水機(jī)器人的目的是為人們營(yíng)造一個(gè)更方便、更舒適的生活環(huán)境。 我們?cè)O(shè)計(jì)的自加壓低能耗微型灑水機(jī)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(shí)現(xiàn)一人多控的高效率工作。 小型化的灑水機(jī)器人使他的應(yīng)用空間更為廣泛，可以輕松實(shí)現(xiàn)公園、綠地、人行道、企業(yè)車間內(nèi)部的灑水除塵目的。智能化的操作設(shè)計(jì)降低了運(yùn)作成本，并且能解放人的雙手。并且獨(dú)特的設(shè)計(jì)可以使噴水無(wú)重疊，被噴灑后的地面不會(huì)讓人感到濕滑，從而充分利用了水資源達(dá)到了很好的除塵效果并且不會(huì)給人們的工作帶來(lái)不便。 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)： 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(dòng)加壓的設(shè)計(jì)，不需要配備專門壓力源，降低機(jī)器人能量消耗，為小型化打下基礎(chǔ)； 3.結(jié)合機(jī)器人使用場(chǎng)合特點(diǎn)，移動(dòng)機(jī)構(gòu)采用簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)方法，充分降低成本。
科學(xué)性、先進(jìn)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(jià)格昂貴很難適應(yīng)小產(chǎn)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(dòng)力來(lái)源，雖然排放標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展至國(guó)Ⅳ，但對(duì)今天的低碳標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)無(wú)疑還是一種浪費(fèi)，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(wèn)題，只求灑水效果，在水資源日益緊缺的今天這無(wú)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(jī)甚至協(xié)助人員，這無(wú)疑又會(huì)加大運(yùn)營(yíng)成本。 我們?cè)O(shè)計(jì)的灑水機(jī)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(shí)現(xiàn)一人多控的高效率工作。同時(shí)小型化的灑水機(jī)器人使他的應(yīng)用空間更為廣泛，可以輕松實(shí)現(xiàn)公園、綠地、人行道、企業(yè)車間內(nèi)部的灑水除塵目的。并且獨(dú)特的設(shè)計(jì)可以使灑水重疊少，被噴灑后的地面不會(huì)讓人感到濕滑，從而充分利用了水資源達(dá)到了很好的除塵效果，并且不會(huì)給人們的工作娛樂(lè)帶來(lái)不便。小車采用蓄電池供能，真正實(shí)現(xiàn)了零排放，并且運(yùn)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(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2011.06.02河南省挑戰(zhàn)杯決賽作品展示
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品；圖紙；現(xiàn)場(chǎng)演示；圖片
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 該灑水車主要針對(duì)公園、綠地、人行道、工廠、車間等結(jié)構(gòu)復(fù)雜形狀不規(guī)則的路面，這些對(duì)象有兩個(gè)共同的特點(diǎn)就是灑水車不宜進(jìn)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(fù)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(nèi)部綠化噴頭則容易造成道路過(guò)濕土地過(guò)泥，從而影響人們的正常旅行生活。 車間內(nèi)部則因?yàn)槁访娼Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且是工人正常工作的場(chǎng)所，所以不可能會(huì)用普通灑水車去灑水，而常規(guī)人工灑水會(huì)占用勞力，并且灑水效果不好，很容易造成車間過(guò)濕的狀況，從而影響工人正常生產(chǎn)。 面對(duì)這些結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，灑水條件又比較特殊的工作對(duì)象，一款小型化、低能耗、灑水量適宜、噪聲小、移動(dòng)靈活、不依靠人力的小型灑水機(jī)器人的問(wèn)世就顯得多么重要。 在現(xiàn)階段，該灑水車主要是采用無(wú)線控制，附有有線輔助控制，控制方案符合人的操作習(xí)慣易學(xué)易用。不過(guò)利用傳感器的自動(dòng)控制才是灑水機(jī)器人的發(fā)展方向，無(wú)線控制只能算是一期產(chǎn)品。
同類課題研究水平概述
- 目前國(guó)內(nèi)和國(guó)外的灑水車技術(shù)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(fēng)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(fēng)、解放、福田歐曼等二類底盤。目前使用的比較廣泛的有“東風(fēng)金霸灑水車、東風(fēng)多利卡灑水車、東風(fēng)140型灑水車（長(zhǎng)頭）、東風(fēng)145型灑水車（平頭）、東風(fēng)153型灑水車（平頭）、東風(fēng)天錦灑水車、東風(fēng)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(dòng)機(jī)帶動(dòng)變速箱，變速箱上安裝的取力器帶動(dòng)灑水泵，灑水泵產(chǎn)生動(dòng)力，將罐體內(nèi)部的液體通過(guò)管網(wǎng)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(diào)節(jié)成柱狀，射程≥28m；也可調(diào)節(jié)成霧狀，射程≥5m。
