作品名稱：踏雪無痕-智能掃雪機器人
學校名稱：浙江同濟科技職業學院
參賽隊伍：視譜
參賽學生：唐坤 王景奎 方圣平
指導老師：劉娟
1、創作思路
寒冬臘月，大雪紛飛，紛紛揚揚的雪景讓人陶醉，但堆積在地上的雪常常困擾著人們。隨著人們工作時間的加長，生活節奏的加快，積雪無人清理，造成的困擾愈發嚴重。針對這一現象，市面上也出現了許多除雪工具，但大多體型龐大，優先考慮用于公路等大型場合。對庭院,小區等日常生活場所不能進行高效清掃。而未經及時清理的積雪對人們的生產生活產生了巨大的影響，不少人因為積雪摔倒致傷，輕則骨折，重則喪失生命，尤其是老年人。因此我們團隊想研制一款適用于日常生活中小范圍清除積雪的除雪機器人，代替人工的投入。基于此我們團隊設計了“踏雪無痕”-智能融雪機器人。為了能有效清除積雪和提高其自動化。我們對此主要配備了檢驗系統，噴灑系統，定位系統，續航系統，回航系統。他可以實現一些我們預期的功能：自動識別積雪進行清除，能自行返回充電脫離人工操作。
2、產品介紹
首先氣泵與連接管之間的閥門是我們的創新想法，采用塑料材質的軟膜，通過氣壓的改變實現閥門的開閉。
對于機器人準確識別積雪我們配備了紅外傳感器和視覺傳感器，紅外傳感器檢測物體運動前進路程中是否有障礙，及時避障，視覺傳感器通過掃描面前目標范圍內積雪量，根據程序確定是否需要清除，當判定為需要清除時，微型空氣泵啟動，儲氣泵內儲存空氣高速噴出，使連接管內氣壓降低，當氣壓降低到一定值時，粉倉與連接管之間閥門打開，融雪劑在氣壓和氣泵的作用下從噴頭噴出，當氣泵儲氣泵內空氣噴完，連接管內氣壓恢復，閥門自動關閉，一套除雪流程結束。之后視覺傳感器檢測范圍目標內積雪量，若以清除完畢，機器前往下一目標地。視覺傳感器會檢測前方路段是否存在阻礙自己前行的障礙，提前做到避開障礙，減少損害。
對于噴灑我們從高效快速和能源方面考慮發現微型空氣泵能滿足我們的需求，高效率，耗能低，安裝容易，便攜，可靠性高。
每次工作前，機器人自動檢測蓄電池電壓情況，電壓正常機器繼續工作，若電壓過低，機器所攜帶的信號發射器與接收器工作，帶動機器回到充電器所在位置，通過傳感器進行定位，與充電器進行連接充電。
對于機器人的硬件，輪胎我們選用了這種類型，按照圓圈向外延伸的部分增大了抓地力，讓機器與地面的摩擦更大，不會打滑停在原地。
對于機器的精準性，為了讓自動除雪機器人能夠正常工作，必須對機器人的位置、速度、和系統內部進行監控，還要感知機器所處環境的靜態信息，使得機器人可以正常的在一個陌生的環境下正常運行。通常采用的傳感器主要為外部傳感器，主要有紅外傳感器和視覺傳感器等傳感器用來測量機器人在環境中障礙物的距離信息，目標的位置信息等必要的信息，紅外傳感器大多采用紅外接近開關來測量機器人工作環境中的障礙物以避免碰撞。首先，機器人是個類似于坦克型的機器人，采用履帶式驅動，傳感器裝于履帶上方的車體的前下方，噴頭裝在傳感器的上方，車體可向上自由伸縮，在啟動該機器人后該機器人會向前行駛當通過感知系統進行該物品是“雪”的判定時，機器人會通過它的前置噴頭向該目標區域噴灑融雪劑，融雪劑的主要成分采用氯化鈣以降低對環境的污染并且通過在融雪劑中添加碳粉來使噴灑指令執行后，使區域顏色發生改變，既能通過改變下墊面性質來加快融雪又能使機器人得到此區域命令已執行完畢的反饋。另外通過SLAM及相關技術使機器人能夠在指定范圍中進行運動
3、市場調研
除雪機器具有明顯的季節性，功能單一，只能用作冬天除雪除冰專用，那么，機器一年中大部分時間都處于閑置狀態，還需要人們去保養維護，大大增加了除雪成本，加重主人家負擔。且市面上的除雪機器人大多適用于公路等大型場合，家庭小庭院不適合，只能靠人工清除,
人工掃雪既費時又費力，用人工掃雪板，掃把來進行清除，這樣的方式不僅僅浪費大量的精力，清除的效率也不高，而且還容易在清掃的時候發生事故。
在中國，除雪機械的研制相對晚些，80年代以后才開始研制與開發，在改革開放的背景下，道路越修越好，車輛越來越多，交通也越來越復雜，接著就研發出了多種型號的除雪機械，用來清除路面上積雪，但家庭，小區使用的掃雪機器人卻沒有深入研究。
國外掃雪機器發展較為先進，其各種附屬功能也更加豐富，在歐洲北部的一些國家，掃雪機器的相關研究和制造過程已經相當成熟，走在相關產業的前端。從最早的推土機類型的除雪機械到犁式除雪機，再到后來出現的快速連續的大型旋轉式除雪機，對于公路等大型場合的除雪機器一步步走向成熟，清掃積雪的工作越來越簡單。但這些機器體積龐大，不適用于家庭庭院或小區。
4、前景
（1）智能化
目前掃雪產業的發展已經呈現了明顯的發展方向，一是智能化，掃雪設備面臨著工作路況和條件的多樣化，家庭庭院雖然沒有公路那么大的工作量，但其復雜的地形可能使機器發生一些小問題導致機器停止工作，因此掃雪機器人可以提高對路面和其他工作環境的適應性，優化設計相關避讓結構和設備智能化成為掃雪機器人的一個新的發展方向。例如，增加機器的相關自控技術的投入，是設備能夠自生自動避開碰撞，從而減少機器在工作過程中出現的損壞狀況。
（2）影響小
大型的掃雪機器在工作時會產生巨大的噪音，影響居民的生活，所以我們的機器設計的小巧，把噪音降到最小，在不影響人們生活的情況下將雪清除。
（3）實時化
掃雪機器人實時化可表示為，我們的機器人可以隨時進行工作，隨時下的雪可以隨時清除，保證這些雪不會堆積的太厚，被人踩成冰的情況出現。
