关于智能洗碗机的设计与运行的探讨

黄书庆

摘 要：本文针对一款集清洗、消毒、储存功能为一体的智能洗碗机的设计与运行进行了探讨，仅供参考。

关键词：智能洗碗机；设计；运行

从原始的刀耕火种到现在的信息社会，科技给人类社会发展带来了无比强大的推动力。小到电子芯片、大到航空航天，其中涉及的设计理念无不凝聚着人类的智慧。随着现代人生活品质的提高和生活节奏的加快，对以功能化、人性化为导向的产品需求不断增大。例如，如何在一次家庭聚餐后，方便快捷地将杂乱无序的厨房恢复整洁。无疑，自动洗碗机是一个省时省力的选择，但是，通过调研发现，国内的洗碗机在一线城市家庭的渗透率还不足 1%。与手洗相比，洗碗机在餐具清洁度、耗水电量、清洁剂使用量等各项指标中均有明显优势，但市场上现有的洗碗机大多为大型餐厅而设计，适用于家庭日常使用的寥寥无几。基于此，我们设计了一款集清洗、消毒、储存功能为一体的智能洗碗机来满足家庭需求。

1.洗碗机的分类

洗碗机按照洗涤方式分，主要有喷淋式、水流式、超声波式和叶轮式。喷淋式洗碗机的结构分为多孔管式、下喷嘴式、上下回转喷嘴式等，工作特点都是将水喷射到餐具，利用压力喷嘴将水喷射到待洗餐具的不同方位，从而达到洗涤的作用。水流式洗碗机的工作原理来自于波轮洗衣机，但是水流式洗碗机机槽下有波轮，波轮连接壳体下方的电动机。洗碗机启动时，波轮旋转使机槽内水流旋转从而达到洗涤目的。超声波洗碗机在机体的底部及侧面有振动元件，使洗碗机在工作时产生超声波频率，与水流共同作用，达到清洗的目的。叶轮式洗碗机在机槽下装有叶轮，工作时叶轮旋转将水朝上飞溅，以达到洗涤的目的。

2.智能洗碗机的设计来源

目前，市场上已有的应用于餐饮领域的全自动洗碗机主要有以下几种分类方式。从工作方式上分为蓝传式全自动洗碗机和履带拔齿式全自动洗碗机两种。蓝传式全自动洗碗机的整个操作过程相对比较麻烦。而履带拔齿式全自动洗碗机虽然操作起来相对方便快捷，但其体积大、质量重，不适用于家庭。从工作原理来分，可分为超声波全自动洗碗机和增氧式全自动洗碗机两种。其中，超声波式洗碗机越来越被广大客户所接受，但其具有较多缺点，如噪音大、费电、机器造价高。而增氧式全自动型被客户接受的主要原因是其造价低、省电，但清洗的干净程度没有超声波全自动洗碗机高。分析市场上已经投入应用的洗碗机及其工作原理不难发现，这些大型洗碗机都各有各的利弊。而我们将这些洗碗机的流程精细化、模块化，并不断弥补其不足，加入笔者自己的创意，设计并制造出了应用于家庭厨房的全自动洗碗机。

3.智能洗碗机的运行原理

该设计的智能洗碗机的主要功能有清洗、消毒、储存，针对不同功能特性，我们设计了不同结构的机械模块，并将这些机械模块整合在同一套系统中，相互配合，以达到预期目的。洗碗机主体为圆柱状，圆柱体内部配备一根电动机带动的中心轴，各个机械模块均匀分布在中心轴周围。底座的电动机可驱动中心轴的转动使各模块旋转至相应位置。圆柱体侧面为自动柜门，可供输入使用过的餐具及输出清洗干净的餐具。从这里，洗碗机的工作就开始了，首先是安装有压力传感器的置物仓，把使用过的餐具放入其中时，压力传感器检测到有物体进入，便将此信息传入洗碗机顶部的中心电脑，电脑得到信息后传递给底座，底座电动机接受指令关闭柜门。然后，置物仓被旋转到清洗区，前期会有高压水流冲洗掉餐具上的污物，之后由两支高纤维材料合成的毛刷携带清洁液对餐具进行中期洗涤。末期仍会有高压水流冲洗中期残留的清洁液和污物，并由颜色传感器识别餐具表面光亮程度。检验合格后，置物仓紧接着被转换进消毒区，这里我们采用紫外线杀菌技术在 30min 内破坏及改变微生物的 DNA 结构，使细菌当即死亡或不能繁殖后代，以达到杀菌的目的。在这一系列程序运行完成后，处理过的餐具将被传入存储区放置待用，而通过储存区的湿度传感器及干燥装置保证餐具干燥、清洁，并防止滋生细菌。在安装方面，我们的洗碗机根据家庭厨房布置及个人爱好，被设置为半嵌式与全嵌式两种，尽可能地缩小占地面积，也更自然地融入厨房中。

4.智能互联功能

除此之外，我们还加入了家居互联功能，家居互联通过手机终端与洗碗机链接，让洗碗机在各个使用环节都变得更加智能和人性化。在使用前，用户可以通过手机上的“家居互联”应用程序迅速了解洗碗机的各项功能，还可以观看教学视频快速掌握洗碗机的正确操作和保养方法，免去翻看说明书的麻烦。比如，视频会指导用户在洗碗机中正确摆放餐具、调整碗篮，让每一次洗涤都不留死角。在安装后日常应用中，家居互联也会带来更多舒适与便利。例如，周末午餐后，若家中老人孩子有午睡习惯，即使用戶出门在外也可远程将洗涤模式调整为更安静的“夜间洗”，让家人安心休息。洗碗机主机可以根据洗碗机内部传感器所获知的碗碟重量、脏污程度等信息推荐最适合的洗涤模式。此外，其装备的家电智能水系统能根据餐具类型和污浊情况调节水质硬度、洗涤温度、冲刷的角度及力度，让清洗效果更为显著，并延长餐具的使用寿命。

5.核心构件

促进这套装置运行的有温度、湿度、压力以及传感器、电机、紫外线杀菌装置等执行构件，但最重要的是位于储物仓顶部的由乐高EV3主机编排构成的中央处理模块，这里储存着编排妥当的各个程序，主机接受到各个传感器发出的信号后进行处理并发出指令到下一模块使之运行。这一中央自主收发过程精确有序，保证了整部洗碗机的全自动性。

6.发展前景

本洗碗机的设计充分满足了工薪阶层“解放双手”的家庭劳务需求，虽然目前洗碗机对中国家庭来说还是一个相对较新的产品，但由于其性能优异，必将被大众认知，从而成为继冰箱、彩电、洗衣机之后的又一家用电器热点。此外，对这套多功能洗碗机的后期优化，主要集中在尺寸、容量方面，而低碳环保材料的实用也会极大提高其环保性，进而成为大型餐厅的优选。

参考文献

[1]刘冬慧.多传感智能洗碗机控制系统的设计与开发[D].电子科技大学.2018.

[2]王亚冉.基于语音识别技术的洗碗机智能交互控制设计[J].现代信息科技，2017（1）：88.

[3]李庆梅.基于AT89C51的自动洗碗机的控制系统设计[J].机械制造与自动化，2010，39（1）：169-171.