基本信息
- 项目名称：
- 交直流多管多级高效低耗嵌入式系统控制的智能吸尘器
- 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：
- 我们研制出了新一代的交直流三级二十管高效低耗嵌入式系统控制的智能吸尘器。该吸尘器实现了交（有缆）直流（无缆）两用、手动无级功率调节、智能功率调整、故障自诊断及实时工况显示、数据采集、车载家用（直立式和手持式）、远程通信控制等功能。具有结构简单、体积小巧、无需电缆、分离效果好、使用方便、能远程控制等优点。
- 详细介绍：
- 为解决我国现有吸尘器普遍存在使用麻烦、寿命短、分离效果差、功耗大、自动化水平和效率低等问题，在国外吸尘器制造技术基础上，利用多管多级等多项发明专利，结合单片机控制技术、ARM Cortex-M3处理器应用技术和通信技术进行开发研制新一代智能吸尘器。采用意法半导体公司生产的微控制器（MCU）、STM32F103RBT6（基于ARM Cortex-M3内核）、STM8S103F3P6以及一个来自美国微芯公司（Microchip，Inc.）的SPI接口以太网控制器ENC28J60作为主要部件，研制出新一代的交直流三级二十管高效低耗嵌入式系统控制的智能吸尘器。经过长期试验，该吸尘器通过了盐雾、跌落、电子兼容等所有检测并且符合GB 4706.1中的有关标准。实现了交（有缆）直流（无缆）两用、手动无级功率调节、智能功率调整、故障自诊断及实时工况显示、数据采集、车载家用（直立式和手持式）、远程通信控制等功能。具有结构简单、体积小巧、无需电缆、分离效果好、使用方便、能远程控制等优点。经宁波富佳实业有限公司吸尘器测试中心测试，本吸尘器吸入100克垃圾后仍然能够保持97%的吸力，很好地解决了普通市面上吸尘器用久以后会产生吸尘能力下降等问题，在市场调查中有很好的反响，将来必将深受广大消费者的青睐。本文阐述了该吸尘器的硬件和软件理论设计方法，为今后的同类吸尘器的改进发展设计打下基础。
作品图片
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
- 从吸尘器厂商、经销商和用户等进行的调查的结果可以看出，多数家庭因为吸尘器移动不方便、耗电量大、操作麻烦、噪声大、吸力损耗大等问题而减少吸尘器的使用时间和频率，甚至放弃使用吸尘器。为解决上述问题，以及与现今国家所制定的促进节能环保的一系列政策措施相对应，本团队创新地通过嵌入式控制系统、交（有缆）直流（无缆）两用和网络通信等技术的灵活运用，研发出交直流两用三级二十管高效低耗嵌入式系统控制的智能吸尘器，解决了电池持续时间短等问题，还利用嵌入式控制系统对吸尘器进行自动功率调节。在使用本吸尘器时，不用拖拽电缆、不用弯腰调节吸力、不用频繁地清理尘杯，同时吸尘器能够智能调整功率、自动检测故障、实时显示工作状态，使日常打扫变得更加轻松、方便。 同时，本吸尘器还包含具有三次分离功能和二十管的吸尘器旋风式尘杯（ZL200710126525.X等）3项发明专利和35项实用新型专利技术，并予以保护。 该吸尘器有下列创新点： 1.交直两用设计2.手动无级功率调节3.智能功率调整4.故障自诊断、自动保护及实时工况显示5．数据采集6.车载家用（直立式和手持式）7.多管多级旋风式集尘杯8. 通信联网9.风动刷头 主要技术指标： ① 吸力（kPa）：4.5kPa ② 额定电压及频率（w）：10.8V DC/220V AC 50Hz ③ 电池电压/容量（V/Ah）：10.8V / 1.8Ah ④ 毛重/净重（Kg）：3.3/3.5
科学性、先进性
- 本作品结构部分应用了“一种吸尘器二次旋风式分离尘杯；一种多次分离的旋风式吸尘器尘杯；具有三次分离功能的吸尘器旋风式尘杯”专利技术实现了吸力损耗低于百分之三。领先于市场上同类产品。 现有吸尘器普遍使用交流电机，使用过程中必须用一根电缆连接电源。给用户带来了不便。因此,我们创新性地运用了交直两用电机使吸尘器脱离了电缆。用户能很便捷地提着吸尘器移动，不再束缚于电缆长度等问题。 本项目还应用嵌入式系统控制实现了吸尘器功率智能调整，在吸尘器的吸嘴上装有反射式光耦传感器，当吸嘴离开被清除表面一定距离（5～20mm）时，吸尘器自动减小电动机的功率，从而避免了不必要的能量消耗，达到了节能、绿色环保的目的。嵌入式系统控制的应用还做到了吸尘器实时工况显示、故障自诊断。通过检测吸尘器当前工作时的功率和真空度反映吸尘器的工作状态，从而加以保护。还能自行处理一些简单的故障，使吸尘器智能化工作。通过嵌入式系统控制应用达到的上述功能属国内首创。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品前身曾获得浙江省第六届“挑战杯”大学生创业计划竞赛三等奖；2010.5.10.在浙江省计量学院，由浙江省第六届“挑战杯”大学生创业计划竞赛评审委员会评定。
作品所处阶段
- 处于吸尘器生产中试阶段。
技术转让方式
- 一次性转让、分地区转让、技术入股均可，通过双方协商，可以技术买卖或双方合作等技术转让方式。
作品可展示的形式
- 实物、产品、现场演示、图片、录像、样品。
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
- 特点和优势：该吸尘器具有三级二十管旋风式集尘杯；交直流两用；故障自诊断、自动保护及实时工况显示；自动功率调整；通信联网；风动刷头；车载家用等技术特点。通过对比测试，100克灰尘吸入多管多级吸尘器的分离效率、风量仍保持在97％以上，而一般的吸尘器几乎没有风量吸力。适应范围：普通酒店、大型连锁商务酒店、企业用户、特殊需求客户、家庭用户和车载等。推广前景：目前我国的高端吸尘器市场仍有较大的空间与市场潜力，我们采用高端产品低端价格的销售策略，尤其是“未有王者”的局面使得该高性价比吸尘器产品的推广具有更大的机遇。经济效益预测：毛利300元/台，其年总利润为：5万台/年×300元/台=1500万元/年。
同类课题研究水平概述
- 目前，国外已经研制出成熟的全自动智能家用吸尘机器人，最具代表性的是美国iRobot公司的iRobot Roomba机器人。该产品具有16国语音、自动充电、地面材质判断、虚拟墙和防跌落等功能，具有一次清洁多达180平方米的面积和四个房间的清洁能力。国内也已经量产了相近功能的产品，售价从900至数万元人民币不等。 与多管多级分离技术相类似的多级旋风吸尘器已由詹姆士•戴森（James Dyson）在20世纪80年代研制，使旋风式吸尘器有了显著的改进，它无需更换集尘袋，吸力也不会随着垃圾的增加而减弱。目前大部分吸尘器都具有多级旋风结构。小狗、美的、飞利浦、海尔、伊莱克斯、三洋、LG等品牌均有生产。 本项目研究的基于嵌入式控制系统及通信技术的多管多级低损耗高效智能吸尘器有别于上述的吸尘器与吸尘机器人。本产品是在本课题组与王跃旦长期合作研发并得到授权的“一种吸尘器二次旋风式分离尘杯（ZL200610155619.5）；一种多次分离的旋风式吸尘器尘杯（ZL200710068363.9）；具有三次分离功能的吸尘器旋风式尘杯（分案申请）（ZL200710126525.X）”的综合三项发明专利和35项实用新型专利的基础上进一步研发而成的。在分离效果测试中，100克灰尘吸入后千面NV-23产品的分离效率、风量仍保持在97％以上，而美的W12T-04C以完全堵塞，没有风量吸力，国外的MORPHY RICHARDS也仅有52％的风量吸力，因此，在风量吸力上具有极好的性能优势。 国内外吸尘器厂商还没有将多管多级低损耗高效分离技术与嵌入式控制系统技术相结合，本项目属于首创。本发明技术的目的是针对现有技术的缺陷和不足增加了二十管三级旋风式集尘杯；交（有缆）直流（无缆）两用；故障自诊断、自动保护及实时工况显示；手动无级功率调节；智能自动功率调整；通信联网；风动刷头；车载家用（直立式和手持式）；远程监控等功能的新型智能吸尘器。高性价比、低能耗、结构简单、不易堵塞、吸尘效果好、不会产生细尘倒吸现象。
