水面垃圾清理玩具船設(shè)計與制作

張一博

摘 要：水面垃圾不僅影響市容還污染水質(zhì)，對水生物造成危害。而水面垃圾清理難度大，人工打撈成本高。如何高效低成本的清理水面垃圾，雖然當前已經(jīng)有一些方案試圖解決該問題，但均存在一些不足。尤其是城市公園人工湖面，經(jīng)常會出現(xiàn)風吹落或被丟棄的塑料袋或塑料瓶，這類垃圾量小打撈經(jīng)濟性差。我們在過往成果的基礎(chǔ)上提出了新的解決方案。新方案采用自主設(shè)計的遙控玩具船作為平臺，加裝垃圾打撈漿和收集網(wǎng)。兒童能夠操縱本作品對水面垃圾進行收集，提高娛樂性的同時能夠培養(yǎng)兒童對于環(huán)境的保護意識，使孩子們在游戲中獲得快樂并對水面環(huán)境起到保護與維護。

關(guān)鍵詞：水面垃圾;兒童;遙控船;垃圾清理

中圖分類號：U674.2 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）21-0083-03

0 引言

隨著人們生活水平的提高，日常生活中垃圾的生產(chǎn)量也不斷加大，而人們對于環(huán)境的保護意識較為松懈。很多包裝塑料袋和飲料瓶沒有得到很好的回收，隨風飛落或滾入城市湖泊中，影響市容并污染水質(zhì)。維護城市湖泊水面環(huán)境是美化城市提高人們生活環(huán)境的必要工作。

水面垃圾清理的原始方式采用半艙式或甲板機動駁船，由環(huán)衛(wèi)工手持網(wǎng)兜站在甲板上直接把垃圾撈上來，這種傳統(tǒng)的打撈方法勞動強度大、工作環(huán)境惡劣，人身安全沒有保證，清理垃圾效率低[1]。而使用現(xiàn)有清理設(shè)備和機械對少量的水面垃圾進行打撈在成本上也不劃算，一些設(shè)備采用汽油或柴油機進行驅(qū)動，在工作的同時還會產(chǎn)生新的污染。本作品以遙控船作為平臺，加裝垃圾打撈漿和收集網(wǎng)，可以將前方的垃圾收集到收集網(wǎng)中。本作品具有靈活的動力裝置，具備兩個動力船槳，可原地進行轉(zhuǎn)向，并具備照明裝置，可在光線較弱的環(huán)境下工作。

1 工作原理

（1）啟動：將電池接入電路中，小船控制系統(tǒng)啟動。啟動后，藍牙模塊會立即搜索控制端，并自動與控制端建立藍牙連接?？刂贫藶閹в兴{牙功能的手機，通過手機APP應(yīng)用BlueSSP與裝置進行通信。（2）控制：手機應(yīng)用上通過不同虛擬按鍵來像藍牙模塊發(fā)送不同信號，微控制器根據(jù)接收信號的不同，控制電機的不同工作狀態(tài)。從而操控小船前進、后退、轉(zhuǎn)彎與撈漿工作。（3）打撈：垃圾打撈由小船上打撈漿來完成，打撈漿通過旋轉(zhuǎn)將前方物品卷起并送入到后方收集網(wǎng)中。打撈漿的啟停通過控制端進行控制。在小船兩側(cè)與中間，設(shè)置有LED燈板，能夠?qū)π〈胺竭M行照明，打撈作業(yè)能夠在光線較暗的情況下進行。（4）關(guān)閉：控制小船到安全的地方關(guān)閉手機控制應(yīng)用，避免在撈起小船的時候誤操作船槳劃傷手臂。打撈起小船后切斷電源，取出垃圾收集網(wǎng)，傾倒掉網(wǎng)內(nèi)垃圾后將小船收起。

2 配件材料

微控制器（NANO V3.0 ATMEGA328P CH340G）、HC-05藍牙模塊、L289N電機控制板、5V直流電機、杜邦線、電阻、LED燈珠等。其中關(guān)鍵器件為HC-05藍牙模塊，藍牙模塊用于與手機控制端建立通信連接;L289N電機控制板使得電機在額定工作電壓下進行工作，所有控制程序燒錄至開發(fā)板中。

3 線路連接

4 程序參數(shù)

5 實際效果

完成組裝并調(diào)試系統(tǒng)后，各部件工作正常，能夠達到預(yù)期設(shè)計效果。

（1）啟動：將電池接入電路中，各模塊工作指示燈亮起，系統(tǒng)啟動。啟動后，藍牙模塊搜索控制端，此時模塊指示燈快速閃爍。（2）控制：打開手機BlueSSP應(yīng)用，開啟藍牙。在應(yīng)用上選擇對應(yīng)藍牙模塊進行連接，通過虛擬按鍵完成了對小船電機的控制，小船能夠移動和完成打撈作業(yè)。同時，在手機應(yīng)用上能夠遠程控制照明燈的開啟與關(guān)閉。（3）打撈：進行打撈工作時，控制小船移動使得小船前方物品被打撈漿送入后方的收集網(wǎng)中。（4）關(guān)閉：操控小船到安全的地方后關(guān)閉小船電源后再關(guān)閉手機應(yīng)用，將小船打撈上岸，取下垃圾收集網(wǎng)。

6 結(jié)語

為了能夠培養(yǎng)孩子們對于環(huán)境保護的意識，我們設(shè)計了一款操控簡單的垃圾清理玩具船，相較于相似產(chǎn)品與設(shè)計[2-5]，本文更側(cè)重于對于孩子們動手能力及環(huán)保意識的培養(yǎng)，孩子們可以參照設(shè)計，自己動手組裝或改裝玩具船，能夠在游戲娛樂中完成垃圾的收集。本文給出了該水面垃圾玩具清理船的設(shè)計和制作細節(jié)。實際檢驗效果優(yōu)秀，具有實用的前景，能夠讓孩子們在現(xiàn)實生活中切切實實的維護和保護環(huán)境，在游戲中培養(yǎng)孩子們的環(huán)境保護意識。

參考文獻

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