多功能厨房台面清洁装置的设计

                                       多功能厨房台面清洁装置的设计

                                            ,李梦昕   ,蔡杨   ,陈梦琪

                                （浙江水利水电学院  机械与汽车工程学院 ，浙江 杭州 310018）

摘要：为了实现家庭厨房台面水渍、油渍的清洁，提高人们的生活幸福感，完成了一种吸拖一体多方位厨房台面清洁装置的结构设计，小车分为吸尘器装置、厨房纸更换装置、小车控制装置三个部分。经实物搭建测试，本装置能有效清理家庭厨房台面。

关键词：厨房台面；清洁装置；设计

随着当今社会的不断发展，服务机器人逐渐进入人们生活中，例如城市小家庭用的自动洗碗机、扫地机器人等智能服务型机器人给人们的生活带来了很大的便利。生活中我们每天都要对厨房台面进行清理，但是厨房台面不止有灰尘的沉积，还有在烹饪过程中的食物、调料、油水等的残留物，生活中常用的吸尘器只能是清理地面上无油污的残留物，不能适用用有油污的厨房桌面。

目前国内外对清洁机器人已有许多研究，已存的智能家居清洁类产品能很好的做到干燥固体垃圾的全方位清洁，部分产品也可以很好的清理水渍，但是当前的家居清洁类产品中无法清洁存在湿垃圾和油渍的厨房台面。

    针对上述问题，笔者设计了一种能在厨房台面对台面上油污、水渍，湿垃圾进行清洁的吸拖一体多方位厨房台面清洁装置，用以清洁台面湿垃圾、擦净台面油污、可使用手机app控制等便捷功能等便捷功能。能很好的作用于家庭厨房台面，亦可作用于清理家庭、餐馆的餐桌，能有效解决厨房台面及餐厅台面的清理问题，也兼具结构简单、低能高效的特点。

1总体结构设计

      装置主要部分为三轮差速小车以及小车上搭载的清洁装置。为了保持装置整体的结构稳定性，选用1mm厚的不锈钢钢板作为整体框架的搭建，用以固定吸尘器装置以及厨房纸更换装置。三轮差速小车前部为一个万向轮，用于支撑和转向，小车后两个轮子为直流有刷电机带动的后驱轮，用以提供主要动力。小车上搭载着控制主板单片机STM32，以及可充电电池，单片机用于控制装置整体的移动、转向与装置上厨房纸更换装置的运作，可充电电池用来给单片机、电机供电。装置前部吸尘器装置单独外接220v电源。

       本装置的使用环境为家庭厨房，没有对小车有破坏性的环境影响因素，不需考虑零件因为外在环境因素而损坏，因此结构设计中采用无外壳设计，以减轻小车整体重量以及便于更换清洁材料。

2组成装置与功能

多功能厨房台面清洁装置主要由吸尘器装置、厨房纸更换装置、小车控制装置组成。

（1）吸尘器装置

   吸尘器装置由起尘、吸尘、滤尘三个主要部分组成。吸尘器内的风机叶轮在其电动机的高速驱动下，将存在叶轮中的空气高速的排出风机外，同时也使吸尘部分内的空气不断的补充进风机内部。这样前端吸嘴的尘埃，脏物，就能随着空气被吸入吸尘部分，并经过吸尘器内的过漏器过漏，将吸收到的脏物汇集到尘桶里。当装置在台面上运行时，在行进过程中能清洁菜叶子、绿豆子、碎粒等固体轻垃圾。

  其中厨房桌面垃圾经收集测量的重量为1g至15g左右，为轻垃圾，吸尘器装置经测量，吸力能达到10000pa，相当于吸力是1公斤力，因此本吸尘器装置能完成清洁桌面垃圾的功能。

（2）厨房纸更换装置

  厨房纸更换装置由厨房纸固定轴、厨房纸转动轴、厨房纸支撑板、调整海绵组成。厨房纸固定轴用以固定一卷厨房纸，厨房纸转动轴由一能夹住单张厨房纸的轴和电机组成，使用过的厨房纸一端被夹在厨房纸转动轴上，随着电机的转动，带动厨房纸转动轴逆时针转动，在厨房纸转动轴逆时针转动的过程中，固定于厨房纸固定轴上的厨房纸即可跟随着转动，做到厨房纸的清洁于更换。

其中电机选用5v的小型步进电机，减速比1/64，用UH2003芯片进行驱动，可控制厨房纸的更换速度，让厨房纸完全吸收桌面上的油渍以及水渍，以达到更好的清洁效果。

厨房纸支撑板位于厨房纸固定轴和厨房纸转动轴之间，能让厨房纸更加贴近所要清洁的台面。调整海绵固定于厨房纸支撑板下紧贴地面，厨房纸包裹于调整海绵外侧，当在清洁过程中遇到凸起时调整海绵能向内收缩，当遇到凹陷时，调整海绵会向外扩张，用以调整厨房纸的清洁接触面。

（3）小车控制装置

   小车控制装置由单片机、控制电路板、万向轮、橡胶套车轮、电机、电池组成。

   手机与小车可通过蓝牙连接，可以通过软件控制小车的运行，可调节小车的速度及行进方向，并可在手机app查看小车的其余数据；控制板通过蓝牙模块接受指令后并调节两万向轮上的电机，通过两轮电机转速的差异做到转向行驶、直线行驶、掉头等方向控制。小车前部有一小万向轮，用以稳定和支撑小车，保持小车运行的平稳。小车上部控制板上有一显示屏，可通过观察显示屏上的内容对小车进行调节，并确认电池容量以及小车是否接收到信号等基础信息，如图5所示。

小车采用MG513P30_12V电机，额定转矩1kg.cm，最大速度为1m/s，最大负载能力为3-4kg。在装置中小车重量为0.5kg，吸尘器重量0.9kg，1mm厚的不锈钢框架以及厨房纸、海绵重量为1.2kg，小车能满足要求承载能力要求。

3实验验证

为了验证该装置的清洁效果，制作了样机，用以测试相关数据。选用大理石台面作为清洁对象，对台面上喷洒油渍以及放置上纸屑、瓜子壳，以模拟生活中厨房台面，并用本装置去清洁。本装置亦可以单独启用吸尘器，利用手动推动装置进行清洁，可以实现清洁台面边缘、转角等不方便清洁的地方。经过多次实验，小车对于清洁大理石台面上的垃圾以及油渍有良好效果。

        本装置除吸尘器装置外的其余部分工作电压为12v，通过电池供电，吸尘器可连接220v家庭电源，装置工作速度可调节，一次行走清洁的长度为110mm。

4  结束语

本文主要完成了吸拖一体多方位厨房台面清洁装置的结构设计，并通过搭建实际样机对装置的功能进行了验证。该装置具有效率相对较高的清洁方式和相对较好的清洁效果，并简化装置自身重量，降低能耗，从而减低了装置的制作成本，为家居台面清洁市场化具有一定的参考价值。

参考文献

[1] 蒋勇(导师：陶卫军;梁红军) - 《南京理工大学硕士论文》- 2018-05-01  《地面清洁机器人结构及控制系统设计》

[2] 李峰亮(导师：孙立新) - 《河北工业大学硕士论文》- 2018-05-01 《磁吸附擦窗机器人结构设计及控制系统设计》

[3]普良贵，陈国定，吴立言.机械设计[M].第10版.北京：高等教育出版社，2019.