楼道扶手智能清洁装置的制作分享

本文素材来源于浙江警察学院

作者：陈逸帆，应卓凡，毛家昊，王陈铁

指导老师：陈东杰、韩一士

摘要：

本作品设计的是一款可以自动清洁楼道扶手的智能装置。特点是可以自动沿楼道扶手爬行，通过红外传感器智能识别所在扶手的位置，通过以arduino为主控芯片的控制电路，对装置的运动路径做出智能的判断，控制装置的电机进行移动。在装置运行途中，通过蠕动泵对扶手进行喷洒、湿润，利用抹布对扶手进行擦拭，完成清洁工作，达到清洁楼道扶手的目的。并且本装置通过宽度调节可以实现对各种楼道扶手的全方位清洗和自动返回，能够节省有效工作量。

关键字：

清洁；楼道扶手；红外传感器

1、研究背景

当今社会发展迅速，遍地高楼林立。电梯的出现给人们的生活带来了许多便利。虽然电梯已经开始普及，但是，传统的楼梯并不能被完全取代。问题由此而生，超高层建筑的出现使楼梯扶手的清洗变得十分消耗人力，效率低下。现如今到了人工智能的新时代，扶手的清理不应当继续延以传统人工清洗的方式，而应当以一种更为简单的方式，当今市场上也没有专门对楼道扶手清洗的设备，所以我们设计了一款能够智能清洗楼梯扶手的装置，使用时只需将该装置安放于楼道扶手，其便可自动沿扶手攀爬进行清洁。因此，制作该装置具备可行性。

２、工作原理

2.1 红外传感器

红外传感器是以红外线为介质的测量装置。红外传感器上带有红外发射器与红外接收器。红外发射器向前发射一段有固定距离的红外线，在红外线传播的过程中如遇障碍物，红外线便会被反射传回。此时，红外接收器便能接收到返回的红外线。那么便可以通过红外线返回的与否，来判断前方是否存在障碍物。利用红外传感器的这一作用，可以判断清洗装置当前的位置状态：直线、转弯或已经到达顶端。

2.2 利用弹簧设计的软结构

清洗装置要置放在扶手上，首先需要根据扶手的宽度进行合理地调节，不同扶手的宽度也有所不同。所以，不能采用普通的硬结构，否则在机器安放时会造成许多麻烦。利用弹簧，并在弹簧上固定清洁海绵，不但能够对扶手进行清洁，还可以在一定范围内适应不同宽度的扶手，可用性更高。

2.3 蠕动泵

蠕动泵就是在两个转辊子之间的一段泵管形成“枕”形流体。通过对泵的弹性输送软管交替进行挤压和释放来泵送流体。在装置的前端装有蠕动泵与贮水箱可在装置运行时对扶手进行喷水湿润。

3. 技术分析

楼道扶手智能清洁装置的硬件结构：

整个清洗装置组成如图1所示，分别为小车主体、清洁模块、动力模块、固定模块、传感器模块。

清洁装置主体是一块横向的亚克力板，上方自前至后装有蠕动泵与贮水瓶、电池、主控板、稳压模块。正下方为毛巾，左右侧为清洁海绵，左侧装有可供爬行的轮胎。

蠕动泵、贮水箱、清洁海绵与清洁毛巾构成清洁模块，能对扶手的上端与两侧进行湿润清洁。

电机与轮胎构成动力模块，能够给装置提供向上的动力，使其能够沿楼梯扶手向上向下爬行。

弹簧与轮胎固定架构成国定模块，轮胎固定架位于扶手内侧，使内侧长度不至于过长，从而导致转弯的无法进行。带有清洁海绵的弹簧置于扶手外侧，故可以在弹簧的弹性范围内自由调整，故可以适应各个不同的规格的扶手。

本装置上共搭载了六个红外传感器：（以逆时针螺旋楼梯为例）

1号红外传感器位于装置前端，方向朝前，用于检测前方是否有障碍物（墙）；

2号红外传感器位于装置前端中间部位，方向朝下，用于检测前方是否仍有扶手；

3号红外传感器位于装置前端偏左，方向朝下，用于检测前方是否需要转弯；

4号红外传感器位于装置后端，方向朝后，用于在装置返回时检测前方是否有障碍物；

5号红外传感器位于装置后端中间部位，方向朝下，用于在装置返回时检测前方是否仍有扶手；

6号红外传感器位于装置后端中间偏左部位，方向朝下，用于在装置返回时检测前方是否需要转弯。

楼道扶手智能清洁装置实物图如下图所示：

楼道扶手智能清洁装置程序运行流程图：

4. 应用前景

在高楼大厦林立的今天，楼道扶手清洗所耗的人力资源也愈来愈多。首先，传统的楼道扶手清洗方式有着许多的不足之处，例如效率低下，消耗劳动力。该装置的适用对象在现代社会中普遍可见，固有较大的受众对象；其次，该装置可对扶手进行湿润后再擦干，并且可以适用于众多规格的扶手，固其使用具有广泛性；该装置在使用时只需在底层放置后便可，方便实用，故有较大的推广潜力。

参考文献

[1] 李普林,柏伟,龙鹏飞.面向社区楼宇楼梯扶手的智能清洗机[J].湖北工业大学学报,2013,28(04):105-109.

[2] 吴文杰,陈赣,顾大强.新型高速公路护栏清洗装置设计[J].世界科技研究与发展,2008(05):618-620.

[3] 王建生,李晓红,杨林,卢义玉.城市道路栏杆清洁机的研制[J].化学清洗,2000(02):50-52.

[4]吴文杰,陈赣,顾大强.新型高速公路护栏清洗装置设计[J].世界科技研究与发展,2008(05):618-620.

[5]王建生,李晓红,杨林,卢义玉.城市道路栏杆清洁机的研制[J].化学清洗,2000(02):50-52.

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