第二十四届“冯如杯”学生创意大赛项目论文

可自动清理垃圾的机器狗

摘 要

近年来，随着社会的发展，人们的生活水平得以提高，人们的消费能力也在不断增长，但随之而来的垃圾问题却越来严重。人工清理垃圾耗时耗力，而且效率低。

本项目旨在研制一种新型的垃圾自动清理机器人。该机器人不仅可实现垃圾的自动清理，而且还可以二十四小时不间断工作，极大地节省了人力物力。

本项目将在借鉴已有的一些垃圾清理工具的基础上，进行改造组装，形成一款新型的垃圾自动清理机器。一改老式垃圾清理工具的特点，该垃圾清理机器将实现自动清理垃圾的功能。此机器节能、实用、高效，可极大地减轻人们的负担，是一款不可多得的垃圾清理助手。

关键词：垃圾，自动清理，机器，新型

Abstract

In recent years, with the development of the society, people's living standard has improved, people's consumption ability is growing, but the resulting garbage problem is more serious.

Some artificial clearing up facilities not only consume bue also have low efficiency. This project aims to develop a new type of automatic cleaning robot. The robot can realize automatic cleaning up garbage, 24 hours non-stop work, thus，greatly saving manpower.

This project is reference for some of the rubbish cleaning tools, on the basis of reforming assembly, forming a new garbage automatic cleaning machine. Changing the characteristics of the old junk cleaning tools, the machine will automatically clean up garbage rubbish. This machine is energy saving, practical and efficient, it can greatly reduce the burden of people, it will be a rare rubbish assistant.

Key words: garbage, automatic cleaning, machine, new type

第一章 引言

1.1研究背景

近年来，社会竞争日益激烈，为了获得更好地生活条件，很多家庭是夫妻双方在外工作，压力极大。然而，结束一天的劳累工作后，还得回家整理，打扫，不得不说，这些家庭琐事为人们增添了不少烦恼。虽然已有家用吸尘器的自动化程度很高，但仍需要人力控制。人们迫切需要一种能够自动清理的垃圾清理助手来帮助人们减轻生活的压力。

当然另一方面，近年来，人们的生活水平日益提高，但所造成的垃圾问题却越来越严重，仅仅在旅游景区这一问题就已经很严重了。据统计，南岳衡山每年约6000吨的垃圾。在黄山山道两侧谷地，几乎成了登山游人丢弃杂物的垃圾桶。全国各地，凡重点风景区点，到处可见游人丢弃的杂物，有些茶室、餐厅、凉亭之内几乎垃圾遍地，难以插足，如此脏乱环境，令大好风景黯然失色[1]。

图1 旅游区的垃圾

而要将这些垃圾全部清理干净会耗费大量的人力物力，不仅耗时耗力，而且清理效果并不佳。这便使得一种能够自动清理垃圾的机器显得十分有必要。

1.2创意来源

垃圾问题日益严重，但却没有找到有效的方法去解决，针对这一问题，本项目拟制作一款新型的垃圾自动清理机器。

仿生学是现在机械制作方面运用得最为广泛的，此项目也拟用仿生学的原理来制作一款垃圾自动清理机器。

在生活中，狗作为一种常见的动物，其身体平衡性好，十分灵活，不易摔倒，是作为仿制这一机器本体的最佳选择，因此，本项目拟制作一款仿生狗。

第二章 研究方案

2.1机器概况

本方案拟设计一种能够自动清扫垃圾的机器，此机器外形是狗的形状，该机器狗主要由四部分组成即头、身、腿、尾，这四部分是相连的，可合作完成各种垃圾清扫任务，具有自动吸尘、清扫垃圾、清洁地面的功能，并且能自动前进，进行垃圾的清理。

此机器拟采用可充电蓄s电池作为动力来源，并配以太阳能电池板作为辅助动力来源。不管是在室外还是在室内使用，只要拥有足够的电力供应，其工作就不会中断。

当机器遇到垃圾时，机器狗头部的电子眼根据色差原理来识别垃圾，然后通过传感器将识别到的垃圾位置传递给机械手，机械手将垃圾拾起放入储物箱中。当垃圾全被拾起之后，可根据人的意愿来进行进一步的清扫和自动吸尘处理。然后机器继续自动前进，清理垃圾。

2.2各部分的组成、功能及原理

2.2.1头

（1）头的组成及功能

机器狗的头主要由电子眼与具有清扫功能的“舌头”组成，可完成对垃圾的识与清扫。

（2）原理

头部的电子眼，利用色差原理制成，用色差感应器[2]与狗身体中其它部位相连接。当遇到垃圾时，电子眼可根据垃圾与周围环境的不同而进行识别，然后将色差信号转化成电流信号传递给机器狗身体中其它部位，使机器进行进一步的工作。机器狗的舌头便是通过色差感应器与电子眼相连接，当电子眼的产生的电流信号传递到“舌头”时，“舌头”便进行清扫工作。

图2 色差传感器的大致组成

2.2.2身

（1）身的组成及功能

机器狗的身主要由蓄电池、太阳能电池板、储物箱、压缩机、机械手组成。

蓄电池和太阳能主要提供电力，储物箱和压缩机主要用于储存垃圾，机械手主要用于拾起垃圾。

（2）原理

太阳能电池板与蓄电池相连接，太阳能电池板主要是半导体组成。当太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流[3]。然后将电流的输出端与蓄电池相连，为蓄电池充电，实现太阳能的转化。

图3 太阳能电池板的工作原理图

储物箱与与压缩机之间用电磁继电器来控制，将电磁继电器器安装在储物箱的顶部。等垃圾装满之后，电磁继电器上感受到压力，使得控制压缩机的电路接通，压缩机工作，待将垃圾压缩完后，压力消失，控制压缩机的电路断开，压缩机停止工作，机器狗继续清扫垃圾。

图4 压缩机的组成图

图5 电磁继电器的工作原理图

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/fe8288b1d5bbfd0a795673b3.html