李昊
息县职业高级中学 河南省信阳市 464300
摘要：从智能家居想法的萌生开始，全球智能化家居产业就飞速发展，从十几年前比尔盖茨的智能豪宅内部细节公诸于世，到现在扫地机器人、自动洗碗机等智能家居的屡见不鲜，短短数十年，智能化、自动化的产品已经对我们的家庭生活进行了天翻地覆的改变。
本设计意在通过设计出一款智能清洁小车，探究其加入智能家居其中一环的可能性，并以小窥大，研究其是否能应用在更大的领域——目前城市街道清洁，目前城市道路清洁等环境仍在采用人工清洁的方式进行着清洁工作，这些人工清洁的方式让清洁工人饱受危险和折磨，但其实这些工作任务都是我们设计出来的产品完全能够胜任的，它们能够代替清洁人员进行工作，并且在不少相关纪录片中，出现了这样的身影，清洁机器人让这些工厂丶企业降低了清洁成本的同时，高效地完成了清洁任务。
关键词：PLC；清洁小车；渲染仿真
一、设计背景
随着智能家居不断发展，城市上班族这类人，对家庭卫生的打扫工作成为了一个问题，为了满足这类人的需求，清洁小车就应运而生。
在之前的市场调研过程中，对于智能家电有过大数据的分析研究其中我们通过问卷调查的形式对各个年龄层的消费者进行过问卷调查。有40%的人觉得传统家居能满足当前生活的所有基本需求，在这他们当中，不乏有许多是曾经尝试购买使用过的用户，他们的初体验比较糟糕，不想再进行尝试，还有部分中老年人，我们口中所谓的先进、便捷反而成为他们的麻烦。有60%的消费者愿意接受，希望自己的生活向便捷化发展，受访者跨越各个年龄段；还有部分持观望态度，不反对也不支持。完善产品，降低产品入门门槛，利用起数量庞大潜在客户数量，迫在眉睫。因为其拥有十分可观的发展前景。我国现阶段正处于居民消费能力高速发展的阶段。国家为了促进城市发展，提出了许多惠民政策，这为行业的发展奠定了厚实的基础。通过网购平台，在搜索引擎上搜索扫地机器人等字样，检索出来的的产品琳琅满目，小米、美的等等知名的国电品牌都有推出他们的相关产品，多品牌竞争一方面利好：促进产品去陈出新、加快产品的功能更新、更加贴合消费者的使用需求潮流，另一方面则会让消费者陷入选择困难的境地，在相同价格预期、功能日渐相似的产品当中，一个业务能力可靠的产品才能够脱颖而出。以智能清洁车为例，那么强劲的清洁能力、可远程操控的特点，我相信这将会是一个好的能够被消费者选择的重要原因。其中有七成的人对智能家居的体验并不满意，他们的智能家居体验与购买之前的预期情况不一样甚至大部分产品比他们预期的差许多。我们设计出的产品是要让用户满意，让用户体会到智能家居的安全可靠、便捷方便。这次设计是在当前市场上有相关产品的前提下，进行的研究，我们利用大学所学的专业知识，意在了解清洁小车的工作流程，并且自制一台功能清晰、定位明确的理想机器，让我们从智能家居的一个角落管中窥豹得到智能家居浪潮中的少许启发。
二、设计前的调研
在最初的清洁小车、扫地机器人的设计过程中，我们会将产品设计成圆形的机器，在外观上收到部分消费者的喜爱，但是这样奥迪设计，忽略了清洁死角，所以在设计中将清洁小车设计成方形，使得清洁范围内无死角。
另一方面，在设计过程中，对小车的颜色定下了主要基调，使用撞色的极强反差，让清洁小车成为智能家居的一员的同时，能够带给成年人、幼童、宠物极强的警示作用，保证了安全性，也确保了清洁小车的工作正常运行。
三、选择PLC的原因
PLC即可编程控制器的应用广泛，在大二专业课对PLC的使用让我们记忆犹新，简单的逻辑图、梯形图即可完成一整套清晰的逻辑，从而快速直接地完成用户所需。
PLC的应用场景广泛，我们的设计小巧，而三菱FN系列的PLC完全有能力胜任——承担起清洁小车心脏的作用。Plc的功能单元在近几年得到开发，数量增多，PLC在其担任的角色上也显得更加如鱼得水。
近些年的发展PLC实现通信技术全覆盖，能够远距离连接，这也意味着以plc为核心的电气元件能够远端控制了。当然，我们的设计中存在多电路控制，但是不存在多PLC，但是这意味着，用户可进行远距离控制智能清洁小车的工作、停止。
控制系统的监控功能也是一大亮点，它能够记忆某些异常情况，比如工业上的温度控制处理、地铁隧道中的实时监控，在异常情况发生时自动终止程序运行，可靠并且稳定，因为其可以调整时间、温度、压力等等的设定值，使得调试、使用、维护更加方便。
四、设计思路及可行性
设计思路主要从清洁小车的功能切入，首先清洁小车清洁吸尘功能为首位，结合日常城市道路中的清洁车，我们的设计就有了大概框架，车头部分加入了两个清洁毛刷，除尘能力显著。其次清洁小车是自动寻迹小车，在室内进行避障、循环运行，那么传感器部分就顺理成章地加入到车身，同时灵活的轮胎转向器也加入到设计中，再融入供电设备及连接传感器的电路板主板，一个智能清洁小车的雏形就已经完成了大概了。
五、感应避障方案
采用红外感应器及配套的障碍物来检测小车前方的障碍。红外感应器分布在小车的四个轮子的正上方。其运行避障的流程如下：
红外发射器发出红外光，遇到距离过近的物体，红外线就会反射回来，然后被光敏三极管吸收，并输入信号，PLC进行反应，输出信号，轮毂驱动电机做出反应，进行左右的转向调节，当然在前方无障碍物的情况下，清洁小车将保持电位持续运行，以达到全方位、全面积的清洁效果。
六、硬件电路设计
本设计的智能清洁小车有三个：红外感应模块、给水模块和智能小车部分硬件模块。其中红外感应模块包含红外线发射、红外线电源模块，两个子模块；给水模块包括水泵、蓄水箱，也是两个子模块，智能小车部分硬件模块包含PLC、电机驱动模块、避障循迹模块、红外接收器模块、电源模块6个子模块。
参考文献
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