新型智能積水清除車設(shè)計(jì)

張鴻飛 王猛

摘 要：目前，人類社會(huì)面臨著日益嚴(yán)峻的公共安全保障問(wèn)題，國(guó)內(nèi)公共場(chǎng)所地面過(guò)于光滑而導(dǎo)致意外滑倒致傷致殘等事件不斷上升，地面防滑已經(jīng)成了公共安全的新問(wèn)題。根據(jù)此痛點(diǎn)，我們反思傳統(tǒng)場(chǎng)地除水方式效率低下、浪費(fèi)人力資源、無(wú)法靈活應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況等弊端，本文設(shè)計(jì)出了一種智能積水清除車，是于雙目視覺(jué)裝置的光源圖像采集與創(chuàng)新式機(jī)構(gòu)傳感器結(jié)合設(shè)計(jì)，其可廣泛的應(yīng)用于各類公共場(chǎng)地化的除水防滑應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：雙目視覺(jué);智能積水清除;除水防滑

1 前言

本文設(shè)計(jì)了一種智能積水清除車，采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了創(chuàng)新式設(shè)計(jì)[1， 2]，利用驅(qū)動(dòng)、吸水、風(fēng)干、轉(zhuǎn)向裝置的協(xié)調(diào)運(yùn)作，能實(shí)現(xiàn)對(duì)較大場(chǎng)地的有效智能除水。相對(duì)于其它人工除水，例如拖把清理、推水器清理等，大大解放的人力，填補(bǔ)了大場(chǎng)地智能除水的技術(shù)空白。同時(shí)，可搭載 WIFI/藍(lán)牙控制模塊，投入研發(fā)IOT技術(shù)，配合5G技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景，以實(shí)現(xiàn)智能控制，順應(yīng)萬(wàn)物互聯(lián)熱潮。相對(duì)于傳統(tǒng)的供電方式來(lái)說(shuō)，本裝置有很大的應(yīng)用前景。

2 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的一種智能積水清除車主要包括車體、抽吸式除水機(jī)構(gòu)、 吸附式除水機(jī)構(gòu)、 暖風(fēng)吹干機(jī)構(gòu)及雙目視覺(jué)識(shí)別機(jī)構(gòu)。其中雙目視覺(jué)識(shí)別機(jī)構(gòu)位于車體前端，抽吸式除水機(jī)構(gòu)位于雙目視覺(jué)識(shí)別機(jī)構(gòu)后端，吸附式除水機(jī)構(gòu)位于抽吸式除水機(jī)構(gòu)后端，暖風(fēng)吹干機(jī)構(gòu)位于車體后端。裝置的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

抽吸式除水機(jī)構(gòu)包括吸水管、抽水泵、抽水驅(qū)動(dòng)電機(jī)及排水管;吸附式除水機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)向環(huán)帶、導(dǎo)向輥、壓水輥組、第一導(dǎo)向輥驅(qū)動(dòng)帶輪、第二導(dǎo)向輥驅(qū)動(dòng)帶輪、導(dǎo)向輥驅(qū)動(dòng)皮帶、導(dǎo)向輥驅(qū)動(dòng)電機(jī)[3]、主動(dòng)錐齒輪及從動(dòng)錐齒輪;暖風(fēng)吹干機(jī)構(gòu)包括暖風(fēng)機(jī)、 暖風(fēng)出風(fēng)管及暖風(fēng)出風(fēng)噴頭;雙目視覺(jué)識(shí)別機(jī)構(gòu)包括第一視覺(jué)識(shí)別攝像頭、第二視覺(jué)識(shí)別攝像頭、照明燈及攝像頭支架。

依靠雙目視覺(jué)識(shí)別機(jī)構(gòu)使車體駛向積水區(qū)域，抽吸式除水機(jī)構(gòu)啟動(dòng)將積水抽入儲(chǔ)水箱，導(dǎo)向環(huán)帶經(jīng)過(guò)車體 底盤與地面之間時(shí)由吸水海綿塊吸附積水，當(dāng)吸水海綿塊隨導(dǎo)向環(huán)帶經(jīng)過(guò)壓水輥組時(shí)，水被擠出海綿并落入儲(chǔ)水箱;當(dāng)儲(chǔ)水箱內(nèi)滿水后，車體行駛至排水區(qū)域進(jìn)行排水，水排空后回到積水區(qū)域繼續(xù)除水;地面積水除凈后， 通過(guò)暖風(fēng)吹干機(jī)構(gòu)對(duì)濕滑地面進(jìn)行吹干。

3 具體工作原理及應(yīng)用

第一步：?jiǎn)?dòng)導(dǎo)向輥驅(qū)動(dòng)電機(jī)， 依次帶動(dòng)主動(dòng)錐齒輪和從動(dòng)錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)從動(dòng)錐齒輪的齒輪軸上的隨動(dòng)行走輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)隨動(dòng)行走輪的轉(zhuǎn)動(dòng)使車體駛向積水區(qū)域。

第二步：當(dāng)雙目視覺(jué)識(shí)別機(jī)構(gòu)掃描確定積水邊緣位置后，啟動(dòng)抽水驅(qū)動(dòng)電機(jī)，帶動(dòng)抽水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，積水依次通過(guò)吸水管、抽水泵及排水管落入儲(chǔ)水箱內(nèi);同時(shí)，當(dāng)導(dǎo)向環(huán)帶經(jīng)過(guò)車體 底盤與地面之間時(shí)，吸水海綿塊會(huì)對(duì)積水進(jìn)行吸附，直到吸水海綿塊隨著導(dǎo)向環(huán)帶從壓水輥組的輥縫之間穿過(guò)， 吸附在吸水海綿塊內(nèi)的水受到擠壓作用后會(huì)被迅速排出，并最終落入儲(chǔ)水箱內(nèi)。

第三步：隨著車體的不斷移動(dòng)， 儲(chǔ)水箱內(nèi)的水量也在不斷增加，當(dāng)儲(chǔ)水箱內(nèi)的水位升高到觸發(fā)水位監(jiān)測(cè)器時(shí)，抽水驅(qū)動(dòng)電機(jī)關(guān)停，車體離開積水區(qū)域并駛向預(yù)定的排水區(qū)域。

第四步：當(dāng)車體移動(dòng)到排水區(qū)域后，儲(chǔ)水箱排水孔中的電磁開關(guān)閥開啟，直到將儲(chǔ)水箱內(nèi)的水全部排空，當(dāng)水排空后，儲(chǔ)水箱排水孔中的電磁開關(guān)閥關(guān)閉，然后車體再次駛回積水 區(qū)域。

第五步：當(dāng)車體重新駛回積水區(qū)域后，抽水驅(qū)動(dòng)電機(jī)重新啟動(dòng)，繼續(xù)積水的清除過(guò)程，重復(fù)步驟三和步驟四，直到積水區(qū)域的地面積水全部清除為止。

第六步：當(dāng)積水區(qū)域的地面積水全部清除后，地面仍然處于濕滑狀態(tài)， 此時(shí)啟動(dòng)暖風(fēng)吹干機(jī)構(gòu)的暖風(fēng)機(jī)，同時(shí)車體按照設(shè)定路線走過(guò)濕滑地面， 最終通過(guò)暖風(fēng)出風(fēng)噴頭吹出的暖風(fēng)將濕滑地面進(jìn)行吹干。

本設(shè)計(jì)主要應(yīng)用于大面積體育場(chǎng)所除水，例如籃球場(chǎng)、羽毛球場(chǎng)、網(wǎng)球場(chǎng)、 排球場(chǎng)等場(chǎng)景。我國(guó)南方地區(qū)，受夏季風(fēng)、復(fù)雜的地形因素等影響，往往降水量多、大范圍降水天數(shù)多。降水后帶來(lái)的地面潮濕、地面積水，大大減少了學(xué)生、市民的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，影響了國(guó)民的運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)，也埋下了安全隱患，不利于全民運(yùn)動(dòng)、提高國(guó)民體質(zhì)熱潮的推廣實(shí)踐。市民對(duì)于以上問(wèn)題的解決一直存在剛性需求，因此，本產(chǎn)品具有巨大的需求市場(chǎng)。

4、結(jié)束語(yǔ)

本文的基于雙目視覺(jué)識(shí)別技術(shù)的智能積水清除車及使用方法，積水清除車能夠自主完成場(chǎng)地內(nèi)的積水清除工作，其采用了兩套除水機(jī)構(gòu)和一套風(fēng)干機(jī)構(gòu)，能夠高效徹底的將場(chǎng)地內(nèi)的積水清除干凈。很好的改善了傳統(tǒng)場(chǎng)地除水方式效率低下、浪費(fèi)人力資源、無(wú)法靈活應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況等弊端。相信在不久的將來(lái)，本裝置可以廣泛的應(yīng)用于各類公共場(chǎng)地化的除水防滑作業(yè)中。

參考文獻(xiàn)：

[1] 畢超， 郝雪， 鄂瑪蘭， 等. 基于誤差模型的雙目視覺(jué)系統(tǒng)測(cè)量精度分析[J]. 航空精密制造技術(shù)， 2020， 56（02）： 1-4+30.

[2] 李石. 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J]. 科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2020， （11） ：189-190.

[3] 馮佳佳，邱國(guó)廷，安慶勇，牛海東. 慣性穩(wěn)定平臺(tái)力矩電機(jī)選擇及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 現(xiàn)代防御技術(shù)， 2015， 43（04）： 106-111.

*基金項(xiàng)目：桂林電子科技大學(xué)2020年自治區(qū)級(jí)大學(xué)生創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目“一種智能場(chǎng)地積水清除車的設(shè)計(jì)與推廣”項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：202010595338）。