山东省高校机器人大赛 灭火机器人项目获二等奖

  蓝桥杯 单片机设计与开发获全国二等奖

  蓝桥杯 单片机设计与开发获山东省一等奖

  毕昇杯物联网创新设计获全国三等奖

  对电源的设计提出意见及实现方法；

  对超声波产生的设计提出建议；

  对整体框架提出建议。

      国家鼓励发展绿色环保、节能减排型洗衣机，本作品响应国家的要求，针对目前市场上的洗衣机耗电量大，耗水量大，排放污染严重等问题，设计了一款智能、低排，低耗的洗衣机，传统洗衣机耗电量相对较高，因此实现光能供电困难，而本作品则很好地解决了该问题，可以在电网供电困难的地区使用。

在节能减排方面，研究如何让超声波空化能力增强，并让超声波清洗装置能够清洗衣物以及鞋的微小缝隙，大大减小清洗死角，这样就可以不用清洁剂达到清洁效果或者少用清洁剂来增强清洁效果达到减排目的；由于超声波的工作原理决定它比电机式洗衣机更要省电与节水而且清洁效果更好，节水省电与几乎无需清洁剂使后期使用成本成倍降低，在后期的完善过程中，更要研究并增强这些方面优势。

在电源管理方面，蓄电池根据负载等情况选择合适的材质，选择合适的蓄电池保护电路类型防止小型供电系统出现过载欠压造成损坏，延长蓄电池使用寿命，并通过微控器的电压比较器显示蓄电池剩余电量。超声波杀菌范围有限因此加入紫外线杀菌装置，使其杀菌效果大大增强；

在智能家居方面，通过自己编写程序实现对清洗机的远程控制，为操作者提供方便，并加入定时设计的程序，使自己的作品更加人性化。

研究目标:

国家鼓励发展绿色环保、节能减排的电子产品，为了克服传统大功率电机洗衣机费水，需要大量清洗剂等缺点，本作品响应市场需求，创新性地设计了一款以水作“清洗剂”的超声波洗衣机，作品相对传统洗衣机完全由太阳能供电，并可用Android随心所欲操控，顺应了洗衣机发展的趋势。

研究过程:

采用更高效的高频驱动电路：

方案一：采用单片机电路PWM波并通过功率放大产生超声波信号来驱动超声波振子；

优点：节省外设费用。缺点：单片机产生的超声波会因程序运行问题而发生波形紊乱，造成清洗效果不理想；

方案二：采用开关作用的高频晶闸管来产生脉冲信号，再经过功率放大驱动超声波振子；

优点：转化率高达87%，隔离性比较强，不易受外界干扰产生的波形纯正。缺点：外设费用相对方案一较高；

更加环保快捷的控制方式：

    就现在而言，对于人们而言，手机是最方便的，如果洗衣机与手机相连，对于人们而言是极为方便的。该app能自动检测与清洗机连接出现问题，并通过app实现对清洗机的远程控制，如控制清洗机开关机，定时功能等；

用手机作遥控器，取代传统遥控器，不仅可以减轻电池对环境的破坏，而且降低生产成本以及PCB重金属对人的伤害。

智能的电源管理方案：

   通过数模转换器(ads1115)与稳压源获取蓄电池电压数据，该数据通过I2C传输到单片机上根据实验数据(电压与电量关系线性表)分析计算出结果并通过串口将剩余电量呈现在电量显示屏上，根据所得的剩余电量智能化管理电源以达到最大化利用电能:在电量过低达到5％以下时系统自动关机，当充电电量达到60％以上时系统自动开机，由此形成窗口电源开关，防止电池在低电量状态下重复损耗。超载时电量检测到异状令系统关闭以保护太阳能供电系统，延长蓄电池的使用寿命。

独特的洗衣机工作原理：

   通过实验得出合理频率和功率的超声波，由于超声波是一种压缩纵波，在其推动介质的使用下会使液体中压力变化而产生无数微小真空气泡，造成空穴效应，当气泡受压爆破时，会产生强大的冲击力，使超声波清洗装置能够清洗衣物，大大减小清洗死角，这样就可以不用清洁剂达到清洁效果或者少用清洁剂来增强清洁效果达到减排目的；由于超声波的工作原理决定它比电机式洗衣机更要省电与节水而且清洁效果更好。

洗衣机清洗工作图：

研究成果:

   洗衣机特殊的工作方式决定了它耗水量相比于其他传统洗衣机要少很多，而且无需清洁剂，可以将其应用在西北缺水的地方，并且西北地区光照充足；由于该洗衣机无需市电供电，耗水小，采用绿色的手机遥控等特点，既迎合消费者对洗衣机的低耗低排以及便捷性的需求，也符合国家对于绿色环保的要求。

研究心得:

虽然项目进展过程中我们也遇到了很多困难，但本小组成员都以积极向上的心态去应对，正是一次次通过努力越过难关给我们带来了一段段难忘的回忆，也让我们体会到：世界上任何一个突破性、创新性的成就都是经过这样“平凡有点枯燥”的过程后一步步得出来的。在这次创新性实验当中，我们学会了理论联系实际，既加深了对自己专业知识的理解，也学会了如何在实践当中运用自己的专业知识解决遇到的问题，同时还有敢于迎接挑战的创新精神和坚持不懈的务实态度，以及小组成员团队协作的工作方法，还有，通过实验也让我进一步认识到自己的不足之处，明白了自己今后的努力方向。这样一个的创新实验同时也成为了我们成长过程中的宝贵经验和财富。

1.手机app即可控制该清洗机，增强清洗机使用的方便与快捷性。

    2.清洗机相比传统洗衣机创新性地采用超声波高频震动去除污渍。

    3.该清洗机耗水量远远小于普通洗衣机的耗水量。

    4.可不加或少量添加清洁剂大大减少清洁剂对环境的污染。

    5.清洗机由于完全由太阳能系统供电，耗水小，便携性，相比普通洗 衣机更适用于自驾游，西北缺水地区以及活动频繁的游牧民族洗衣。

通过参加这次国家大学生创新实验项目，我们都有了很多收获。首先是对这种实验项目的进一步认识。大学生创新性实验强调的是自主性、探索性、实践性和协作性，实施过程讲究长远效益，强调项目实施过程中在创新思维和创新实践方面的收获，不为得到成果而设计，重在实施过程中充分发挥主观能动性，运用所学的知识，使自己得到锻炼和提高。回想一年来自己参加创新实验的经历，从开始对实验项目内容的理解认识到项目计划的讨论和确定，从对项目的整体把握到实验创新点的寻找，并制定详细的项目方案和进程，以及项目当中重要的实践环节，整个实验过程中我不仅学到了许多我所感兴趣的、觉得有用的东西，更重要的是自己的思维能力、团队协作能力、实践能力都得到了锻炼，而且也学到了坚持不懈、善于思考、积极总结的可贵精神。 在研究方面，最深的体会就是要勤于思考，主动进行实践环节。创新性试验不同于传统意义上的基础实验，可以按照已有的实验步骤在老师的指导下完成实验。很多实验方法要去查找文献资料，去领会理解实验的内容，确定试验需要进行创新的方向。弄清楚自己要干什么，接下来要做的就是按照计划一步步的努力实施，而且每一个环节都需要独立的思考。这个过程当中难免会遇到或大或小的困难，这时候要么去向老师、师姐求助，要么就是通过查阅文献寻找答案，最重要的还是要自己独立的思考，然后和小组成员共享自己的结论，讨论之后得出更为全面的结论。 在创新方面，首先要明确创新的方向和目标。创新点不一定必须是很高深很前沿的东西，只要不是照搬照抄，在自己力所能及的范围内就好。所有的实践和工作都要围绕创新点来展开，不能偏离主题，当然，本着“不纯粹为了得到成果而实验”的想法，所以更不能凭着个人的主观臆想来猜测实验的结果，而是参照创新点有根据有目的的做出合理的预测，也就是要实事求是，完全尊重实验的科学性，然后再一点点地实践去论证自己的猜测。