作品名稱：智能樓道清掃機
學校名稱：大連科技學院
參賽隊伍：智能樓道清掃機團隊
參賽學生：王福鑫 劉帥 萬世勇
指導老師：石兵 呂海霆
一、產品簡介
現今，大多數的清掃機都針對平地垃圾的清理。而小區樓道或學校樓梯的清掃大都是靠人力完成的，由于清掃時，清潔人員在樓梯上下移動，不僅造成時間浪費，而且體力消耗大，在樓梯移動作業容易摔倒。設計一款用于樓道清潔的智能裝置尤為必要。
智能樓道清掃機由樓梯攀爬裝置、首部觸碰及自動識別裝置、清潔裝置、超聲傳感器測距系統等組成。通過樓梯攀爬帶動整個裝置能夠帶動整個清掃機在樓道內平穩的爬升，清潔裝置由清掃模塊、垃圾聚集模塊和箱體構成，清掃模塊通過懸掛輪的橫向移動實現清掃，通過繞軸旋轉實現擴大清掃面積。首部觸碰傳感器能夠判斷整個機械是否達到最大的停靠位置，自動識別裝置能夠識別清掃機是處于梯面還是處于平臺位置。另外通過超聲傳感器控制機械左右的運動范圍。
二、設計說明
(一) 研究方法
實現“三星輪的爬升設計，三星輪的每個輪的轉動設計”，通過市面已有的三星輪機構，在計算機中利用三維軟件進行初步的設計。后期通過制作實物模型進一步實驗測試。
實現“橫向懸掛輪的收放設計及傳動設計”，通過蝸桿傳動設計方法及市面現有的懸掛輪機構，在計算機中利用三維軟件進行初步的設計。后期通過制作實物模型進一步實驗測試。
實現“清潔裝置的搖桿設計，清掃模塊設計”，設計曲柄搖桿結構，從而對不同運動階段進行分析，通過三維軟件進行模擬設計。同時參考市面已有的清潔裝置，設計適合于本項目的清潔機構。
實現“觸碰傳感器的設計，自動識別超聲傳感器設計，兩側測距超聲傳感器”，購買符合本創新設計使用的成品傳感器，并有專業的電路設計人員實現傳感器的電路設計工作。
實現“主控系統PLC單片機設計”，使用STM32F103ZET6 單片機對整個系統驅動及測控系統進行控制。
(二) 技術路線
1）數據收集工作，包括機構的設計資料并對大部分小區，辦公樓，商場大廈的樓道尺寸進行數據收集。
2）智能樓道清掃機的爬樓機構進行設計，使三星輪機構能夠滿足大部分樓道內樓梯的使用。
3）設計清掃機的橫向懸掛輪設計，保證懸掛輪能夠實現收放，并與三星輪能夠同步協作。
4）對整個爬升裝置進行三維建模，保證零件與結構裝配的合理性
5）設計清潔裝置，并設計能讓清潔裝置實現平臺與臺階面清掃的搖桿裝置。將清潔裝置模型加入三維模型中。
6）設計整個裝置控制系統，包括其傳感監測系統，讓后對各個信號進行模擬，保證控制的準確性。
7）裝配機械制作裝配圖，制作實物模型。
(三) 設計方案
爬行能力測試:測試機械在電動機帶動下，能夠通過三星輪在樓道臺階上自動爬行能力，同時通過每個輪的轉動實現小范圍的平移。
清潔裝置測試：測試清潔裝置通過搖桿擺動實現平地清潔工作，轉變搖桿位置實現臺階面上清潔工作。
觸碰系統及自動識別系統測試：測試清潔機通過碰觸系統，每次都保證清掃機前端平移到最大位置，通過自動識別系統判斷前面是否有臺階。
綜合能力測試：測試整個清掃機的清掃與爬行的協作能力。
(四) 可行性分析：
從技術層面來說，我們參考國內外的樓梯爬行機構，例如殘疾人自動爬升輪椅，查找資料，利用專業知識設計一種用于本機械的爬升裝置，具有經濟性好、可靠性高的優點。市面上已經存在大量的清潔機械，并已經成熟，參考已有的清潔機械，設計一種能夠用于本機械，并自動識別清潔區域的清潔機構，通過連桿結構及蝸桿機構實現清潔裝置與爬升機構具有良好的協調操作關系。
在人員分配方案方面，具有合理的人員規劃，每個人負責的側重點不同，但是相互之間緊密合作，每個人負責相應區域的構思與設計，并有組長對各個區域的功能進行協調，最后共同完成論文的編制工作與實物的制作。
在實驗條件方面，學校的硬件設施與實驗儀器是足夠進行實驗分析的，保證理論與實踐相結合，確保設計的合理性與可行性。
