初中中学信息技术-人工智能-物联网-消毒液自动喷洒机器人

上海STEM云中心上海STEM云中心@2018消毒液自动喷洒机器人人工智能（创客）实验中心2设计意图一作品功能

二作品介绍三目录Contents制作元器件与材料四技术实现过程五

七制作反思六32021年1月份，我们的家乡邢台市南宫市爆发了一场较为严重的新冠疫情，我们感触颇深，从没有想到病毒离我们如此之近，身边的亲人朋友和同学，不是在隔离，就是去做了志愿者，我们很不幸进入了集中隔离的队伍。隔离期间，每天的必修任务就是消毒消杀，我们自己动手配置84消毒液，用小喷壶喷洒地面，门把手、鞋子甚至是外套。消毒水刺鼻的气味，穿透了口罩，刺激的我不停的咳嗽和流眼泪；没有测量器具，无法精确配置消毒液，从而不确定消毒杀菌的效果，有可能变成防疫漏洞；稀释和喷洒过程中，有时候出现消毒液溅洒，身体不可避免地接触药液，一旦个人防护不慎时容易造成人身伤害，也对环境造成局部污染。这些事情都在深深的触动着我，我在想，要是有一台自动配置自动喷洒消毒液的机器该多好啊，这些事情就都迎刃而解了。一、设计意图4疫情结束之后，我开始搜集相关资料。此时疫情防控进入常态化，消毒消杀、戴口罩也逐渐成为了人们的习惯。在学校、商场等公共场所经常会看到身背喷雾器或手提喷壶的消毒人员，喷洒84消毒液的喷壶成了每个家庭的必备产品。但无论是学校还是家庭，室内消毒都是以手动喷洒为主。5如果能够设计一款室内消毒机器人，就像扫地机器一样，自动规划路线，在无人的情况下自动完成消毒工作，将会给人们带来很大的便利。这样既能配制出准确浓度的消毒液，提高消杀效率，还可以避免在消毒过程中对呼吸道的损伤，减轻人们的劳动负担，节省时间。6二、作品功能机器人可以实现的功能有：自动配置、自动喷洒，自动灌装、人工辅助行走。配制消毒溶液喷洒消毒溶液灌装消毒溶液人工辅助行走6+++7三、作品简介本文设计的消毒液自动喷洒机，采用轮式人拉行走模式，通过电气自动控制技术设计配制和喷洒系统，以ArduinoUNO和树莓派控制器做为主控核心，开发人机互动软件程序，对系统硬件进行配制和参数设置，并应用3D打印技术完成部分零部件。8三、作品简介机器人采用ArduinoUNO控制器作为下位机，树莓派作为上位机。下位机完成主要核心控制，上位机完成人机互动。下位机采用arduinoIDE进行编程，上位机采用QT进行人机界面设计。自动消毒机器人在接收到人机界面命令后，会根据所选择的工况模式，自动加水、加液、搅拌，完成消毒液的配制工作，消毒溶液配制容器上方的压力传感器实时监测加水和加84消毒液的重量，并将数据发送到上位机界面，实时显示容器内溶液的重量。完成消毒液配制后，根据人机指令，机器人会驱动水泵进行消毒液的喷洒或罐装。9四、制作元器件与材料消毒液自动配制机原材料清单序号名称型号数量单位备注1HX711模块+压力传感器5kg1套

2树莓派4B1台

3液晶屏5寸1个

4开关电源12v1个

5arduinouno1个

6arduino扩展版板uno1个

7船型开关

1个

8电位器

1个

9电压表

1个

10电位器5V1个

11面包板

2个

12电机驱动器L298N2个

13直流抽水马达12v4个

14TT直流电机12v1个

15喷嘴+4/7软管

5个

16透明软管Φ65米

17PVC管

1米

18万向轮

4个

19把手

2个

20木板20mm厚×60长×50宽1块

21编程软件一arduinoIDE

22编程软件二QT

23编程语言一arduinoC

24编程语言二C++

25工具3D打印机、胶枪、电烙铁等

五、技术实现过程实现自动配制84消毒液，并可以自动搅拌混合。项目设计目标可行性计划行走及线路规划机构消毒液喷洒机构实现自动加压进行喷洒设置开关电路控制喷洒的开和关。实现自动灌装机器人可以行走11五、技术实现过程实现自动配制84消毒液，并可以自动搅拌混合。项目设计目标可行性计划行走及线路规划机构消毒液喷洒机构加水系统加液系统称重系统搅拌系统喷洒系统实现自动加压进行喷洒设置开关电路控制喷洒的开和关。实现自动灌装机器人可以行走12首先根据机器人设计目标和功能，在保证机器人及功能的完整度的同时，减少机构复杂度，初步设定了可行性方案，即机器人由两大机构构成，一是采用轮式人拉模式的行走及线路规划机构，二是设有固定多喷头的消毒液喷洒机构。然后通过对喷壶原理的分析，确定了喷洒机构的各个组成部分和运行过程。考虑到设备运行过程中，需要对系统硬件进行配置和参数设置，通过多次实验测试，我们选取了主控系统与喷洒机构关键零部件，即上位机+下位机模式，下位机采用ArduinoUNO控制器进行实际的称重和计量，控制器与上位机通信。上位机采用树莓派控制器，利用QT进行人机互动界面设计，负责示数实时显示和对下位机传达命令。最终，通过对不同预设方案进行测试，形成了此系统的详细设计方案。13六、制作反思基于ArduinoUNO