基本信息
- 项目名称：
- 自加压低能耗微型洒水机器人
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 该洒水机器人采用轮式移动机构，后轮装有双驱动器，通过和前轮转向连杆配合实现差速，前轮转向采用梯形架优化设计。压力水容器采用双腔优化设计，配合其它一些部件，利用自来水本身的压力实现加水加压的目的，并把压力储存起来以在喷洒作业过程中发挥作用，从而大大降低洒水机器人能耗。喷洒机械臂采用气压传动控制，能源清洁。 洒水机器人初期控制系统主要采用无线遥控。后期将会在着重引进机电一体化技术实现自动控制。
- 详细介绍：
- 一、研究背景 洒水车又称为喷洒车、多功能洒水车、园林绿化洒水车、水罐车、运水车。洒水车适合于各种路面冲洗，树木、绿化带、草坪绿化，道路、厂矿企业施工建设，高空建筑冲洗。具有洒水、压尘、高、低位喷洒，农药喷洒、护栏冲洗等功能。 目前市面上流行的洒水车多以卡车或者货车底盘为基础改装而成，体积庞大价格昂贵很难适应小产业或者小区域使用，并且目前的洒水车基本都以柴油或者汽油为动力来源，虽然排放标准发展至国Ⅳ，但对今天的低碳标准来说无疑还是一种浪费，一种污染。而且目前所有的洒水车很少或者基本不考虑水资源节约问题，只求洒水效果，在水资源日益紧缺的今天这无疑也是很不明智的。并且这样的洒水车需要配置专业的司机甚至协助人员，这无疑又会加大运营成本。 随着许多城市对旅游资源的开发，市政府对环境也越来越重视，特别像郑州、洛阳等拥有悠久历史的城市。试想在牡丹盛开的春天，由于多日未雨，公园内人流熙熙攘攘，干燥的空气中尘土飞扬，却因为普通洒水车无法进入，公园内人工水管洒水使地面过于湿滑而得不到良好的洒水除尘效果，这是一件多么令人不悦的事情啊。于是小型洒水车的市场便应运而生，这便是我们正在设计的无人驾驶自加压低能耗微型洒水机器人。 二、产品简介 该洒水机器人移动机构采用轮式结构，在后轮装有双驱动器，通过和前轮转向连杆的配合实现差速，前轮转向采用梯形架优化设计。压力水容器采用双腔优化设计，配合其它一些部件，利用自来水本身的压力实现加水加压的目的，并把压力储存起来以在喷洒作业过程中发挥作用，从而大大降低洒水机器人能耗。喷洒机械臂采用气压传动控制，气缸通过优化连杆向小臂传递力矩，从而解决了手臂展开时卡死的问题。 洒水机器人初期控制系统主要采用无线遥控和特殊情况下的线控。无线和有线采用同一个控制器。 洒水时作业时，机器人在前进过程中，通过后面的一对平行于地面的雾化喷头实现对基本路面的洒水，在遇到特殊路况时可以通过喷洒机械臂实现灵活控制。 三、创新之处 1.采用电瓶供电，提高能源利用率，降低能耗，降低排放污染； 2.压力容器采用了加水自动加压的设计，不需要配备专门压力源，降低机器人能量消耗，为小型化打下基础； 3.结合机器人使用场合特点，移动机构采用简化的结构形式和设计方法，充分降低成本。 四、适用范围 该洒水车所针对的洒水对象多为公园、绿地、人行道、工厂、车间等结构复杂形状不规则的路面，这些对象有两个共同的特点就是洒水车不宜进入，人工洒水易造成地面湿滑从而影响正常生活工作。 公园道路较为曲折，洒水工作路面较为复杂，并且在旅游旺季人流量较大，普通洒水车根本没有办法，公园内部绿化喷头则容易造成道路过湿土地过泥，从而影响人们的正常旅行生活。人行道则人流量较大，不适宜人工水管洒水，即使路旁绿化带的喷头也会造成路面过于湿滑。 车间内部则因为路面结构复杂，并且是工人正常工作的场所，所以不可能会用普通洒水车去洒水，而常规人工洒水会占用劳力，并且洒水效果不好，很容易造成车间过湿的状况，从而影响工人正常生产。洒水车属于特种车辆，一般没有经济效益，所以普通企业不可能用几十万买一个没有经济效益的东西，所以对于厂区道路（一般不会很大）更不可能会有洒水车去洒水，但是人工洒水轻则造成湿滑影响企业形象，重则可能会引发事故。 面对这些结构较为复杂，洒水条件又比较特殊的工作对象，一款小型化、低能耗、洒水量适宜、噪声小、移动灵活、不依靠人力的小型洒水机器人的问世就显得多么重要。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 机器人技术的发展为民用机器人的设计和研究提供了良好的技术基础。研制地面洒水机器人的目的是为人们营造一个更方便、更舒适的生活环境。 我们设计的自加压低能耗微型洒水机器人是一种集小型、低碳、节约、高效、不依赖人力的智能工具，可实现一人多控的高效率工作。 小型化的洒水机器人使他的应用空间更为广泛，可以轻松实现公园、绿地、人行道、企业车间内部的洒水除尘目的。智能化的操作设计降低了运作成本，并且能解放人的双手。并且独特的设计可以使喷水无重叠，被喷洒后的地面不会让人感到湿滑，从而充分利用了水资源达到了很好的除尘效果并且不会给人们的工作带来不便。 技术创新点： 1.采用电瓶供电，提高能源利用率，降低能耗，降低排放污染； 2.压力容器采用了加水自动加压的设计，不需要配备专门压力源，降低机器人能量消耗，为小型化打下基础； 3.结合机器人使用场合特点，移动机构采用简化的结构形式和设计方法，充分降低成本。
科学性、先进性
- 目前市面上流行的洒水车多以卡车或货车底盘改装而成，体积庞大价格昂贵很难适应小产业或者小区域使用，并且目前的洒水车基本都以柴油或者汽油为动力来源，虽然排放标准发展至国Ⅳ，但对今天的低碳标准来说无疑还是一种浪费，一种污染。而且目前所有的洒水车很少或者基本不考虑水资源节约问题，只求洒水效果，在水资源日益紧缺的今天这无疑也是很不明智的。并且这样的洒水车需要配置专业的司机甚至协助人员，这无疑又会加大运营成本。 我们设计的洒水机器人是一种集小型、低碳、节能、高效、不依赖人力于一体的智能工具，可实现一人多控的高效率工作。同时小型化的洒水机器人使他的应用空间更为广泛，可以轻松实现公园、绿地、人行道、企业车间内部的洒水除尘目的。并且独特的设计可以使洒水重叠少，被喷洒后的地面不会让人感到湿滑，从而充分利用了水资源达到了很好的除尘效果，并且不会给人们的工作娱乐带来不便。小车采用蓄电池供能，真正实现了零排放，并且运用了微电脑芯片的控制系统使操作更加人性化，降低了操作难度从而也提高了它的适用性。
获奖情况及鉴定结果
- 2011.06.02河南省挑战杯决赛作品展示
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品；图纸；现场演示；图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该洒水车主要针对公园、绿地、人行道、工厂、车间等结构复杂形状不规则的路面，这些对象有两个共同的特点就是洒水车不宜进入，人工洒水易造成地面湿滑从而影响正常生活工作。 公园道路较为曲折，洒水工作路面复杂，并且在旅游旺季人流量较大，普通洒水车根本没有办法，公园内部绿化喷头则容易造成道路过湿土地过泥，从而影响人们的正常旅行生活。 车间内部则因为路面结构复杂，并且是工人正常工作的场所，所以不可能会用普通洒水车去洒水，而常规人工洒水会占用劳力，并且洒水效果不好，很容易造成车间过湿的状况，从而影响工人正常生产。 面对这些结构较为复杂，洒水条件又比较特殊的工作对象，一款小型化、低能耗、洒水量适宜、噪声小、移动灵活、不依靠人力的小型洒水机器人的问世就显得多么重要。 在现阶段，该洒水车主要是采用无线控制，附有有线辅助控制，控制方案符合人的操作习惯易学易用。不过利用传感器的自动控制才是洒水机器人的发展方向，无线控制只能算是一期产品。
同类课题研究水平概述
- 目前国内和国外的洒水车技术基本同步，洒水车按用途分为：喷洒式、冲洗式、喷洒-冲洗式洒水车；洒水车按底盘分为：汽车式、半拖挂式和拖挂式洒水车；洒水车按品牌：洒水车根据底盘的不同可分为东风洒水车、解放洒水车、福田洒水车、江淮洒水车、华菱洒水车、陕汽洒水车、重汽洒水车、北奔洒水车等等。 洒水车底盘一般采用东风、解放、福田欧曼等二类底盘。目前使用的比较广泛的有“东风金霸洒水车、东风多利卡洒水车、东风140型洒水车（长头）、东风145型洒水车（平头）、东风153型洒水车（平头）、东风天锦洒水车、东风天龙DFL1250A8型洒水车（后双桥）。 洒水车的传力系统主要由发动机带动变速箱，变速箱上安装的取力器带动洒水泵，洒水泵产生动力，将罐体内部的液体通过管网喷洒出去。工作范围：自吸高度:≤7m，洒水宽度:≥14m，最大射程：≥28m；可调节成柱状，射程≥28m；也可调节成雾状，射程≥5m。
