智能消毒避障车

智能消毒避障车

包文旭,王宇,张孟轩,齐晓英

辽宁科技大学 机械学院 114051

摘要：

在疫情防控的环境下，有效的消毒工作是对阻断疫情传播的重要方式之一，在全球智能化和自动化大力发展的背景下，将自动化技术融合到消毒手段中将成为一种趋势。本设计是基于疫情防控下对预防性消毒工作进行改善升级。考虑到近年来国内频繁的消毒工作，以及传统的人工消毒增大了防疫人员工作危险系数，同时扩大疫情传播风险而设计出本产品。相比于传统的人工消毒，智能消毒避障车实现了可以在不同场所进行全面高效的消毒工作，进一步提高了安全保障，节约人力资源与企业成本。本设计在消毒行进的过程中采用麦克纳姆车轮，可以实现小车的智能避障，且可以在相对狭窄的空间中实现转向。车内的测温系统可以实现对人体的感知，当小车在50cm的范围内遇到30℃以上的物体时会自动停止工作，待人离开感知范围后继续工作，车体的小体积以及高灵活度可以实现在高度各异的空间内的消毒。智能充电系统的使用还可以使得小车在电量消耗到一定数值时自动返回充电装置处进行充电，充电过程采用了无线充电。小车的提示功能可以在消毒液消耗到一定数值时发出警示声音以提醒工作人员重新灌注消毒液。多功能智能化的消毒避障车实践应用价值高，可以在实际工作中大量投入使用，并成为市场趋势。

关键词：消毒；避障；智能感应

引言：

目前，在企业生产技术不断提高、对自动化技术要求不断加深的环境下，智能车辆以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为自动化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备。世界上许多国家都在积极进行智能车辆的研究和开发设计。移动机器人是机器人学中的一个重要分支，出现于20世纪60年代。当时斯坦福研究院(SRI)的Nils Nilssen和charles Rosen等人，在1966年至1972年中研制出了取名shakey的自主式移动机器人，目的是将人工智能技术应用在复杂环境下，完成机器人系统自主推理、规划和控制。智能小车，是一个集环境感知、规划决策，自动行驶等功能于一体的综合系统，它集中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航及白动控制等技术，是典型的高新技术综合体。

目前我国智能避障小车的发展也呈现日新月异的研究趋势，但市场上将消毒功能与智能避障小车技术相联系的产品较为稀缺，所以本设计基于现实疫情消毒市场的需求，使用现有技术进行了有机的整合，加入了更为前沿的智能感应装置，更有利于投入实践，并为其他类似装置的发明提供了新的思路。

一、避障车设计过程

本设计初期利用SolidWorks进行设计分析,并对产品的各部分机构及完整车体机构进行三维设计,形成了三维图形;同时对整体设备进行了进一步的完善和改进,并用ANSYS初步进行了应力分析,使项目进一步可行可靠,具有实用价值。

绘制小车的三维图，零件图与结构主体后根据小车所需功能加装感应器等避障设备和智能充电系统，之后将无线充电模块与控制板进行串联，可以对其进行无线充电。后续对51单片机进行代码的输入并且可以运行程序，使小车可以实际操作运行，检测小车各项功能是否存在问题，发现后及时做出整改。对于有些还只能手动控制的装置进行智能化，使小车在使用时更加方便，使小车运作更加流畅。

二、避障小车的组成结构

避障小车外形整体呈现长方形，四轮采用麦克纳姆车轮，控制单元位于小车内部，红外线智能识别位于小车正前方，扫描范围为50cm，小车主要可以分为三大部分，分别为智能避障模块，智能寻迹模块，控制模块以及智能充电系统等。如图1所示为避障小车的箱体结构图

图1箱体结构图

1.智能避障结构：小车采用麦克纳姆车轮，使车身能在狭窄的空间内实行转向，当红外线识别车前方有障碍物时会自动规避；同时车内并入了测温系统，使小车在50cm范围内遇到温度在30℃以上的物体后，会自动停止工作并等到人离开后继续工作，当遇到普通障碍物时，小车会躲避障碍后继续工作，如图2所示。

2.智能循迹结构：小车可以遵循红外寻迹，在预先设定的轨道上，完成前进与后退，小测可以自动识别路线，选择正确的路线，当遇到障碍物时会自动躲避。如图3所示。

图2避障模块                     图3循迹模块

3.智能充电系统：小车在电量消耗到一定数值会停止工作并返回到充电装置处，且小车采用了无线充电功能，小车在回到充电装置时会自动靠近充电系统并且使充电口紧贴充电装置，使其完成无线充电；当消毒液即将耗尽时会发出警示音提示工作人员，如图4所示。

4.雾化模块：小车将消毒液雾化后向外喷出进行消杀，以代替人工对疫情严重区域消毒的高危工作；同时小车底盘加入了清扫功能，使小车在对墙体以及地面消毒时可以对地面上一些细小垃圾进行清扫，如图5所示。

图4无线充电模块 图5雾化模块

结语

在疫情防控期间，医护人员的生命安全需要得到极大的保障，在消毒作业中，长时间的辛勤劳动会加重医护人员的工作量，所以在智能化和自动化的时代背景下，加强医护领域的自动化发展，提高医疗环境维护的智能化程度是当今自动化技术的主要方向之一。本设计在目前已有技术的基础上，融合了多种技术手段，打开了自动化技术的新思路。

参考文献：

[1]杨海苗,贺敬良,岳宇宾.智能避障车的设计与制作[J].汽车实用技术,2014(04):15-18.

[2]宗爱青.基于MC68单片机的避障车的设计与实现[J].电子与封装,2009,9(09):43-45.

[3]杨洲,张嘉勤,李歆祺等. 基于STM32的智能机械臂小车避障抓取设计与实现[C]//中国振动工程学会.第十四届全国振动理论及应用学术会议(NVTA2021)摘要集.[出版者不详],2021:200.

[4]付晓云.基于Arduino典型传感器智能避障小车的设计开发[J].精密制造与自动化,2021(02):25-29.

[5]周涛.智能避障小车系统设计研究[J].电子测试,2021(01):18-20.

项目作者:包文旭 王宇 张孟轩 齐晓英

基金项目:辽宁科技大学大学生创新创业计划专项经费资助项目(项目编号:）。

作者简介:包文旭(2002)，性别：男，籍贯：阜新，本科。

研究方向:机械工程