《科技创新与品牌》杂志社奇思妙想

“创意手臂”妙换灯

  我们的生活离不开灯泡,但是每年全国有3万起触电事故,其中,66%的事故是家庭型触电事故,其中就包含了安装灯泡不当引发的事故。为了方便更换灯泡,周津霆、杨孟桐、王怡清三位同学设计了安全机械臂来解决安装灯泡发生的危险问题。
  安全机械臂是一个伸缩式的安全更换灯泡的机械装置,主要功能是伸缩以及旋转。更换灯泡时,伸缩和旋转同时进行,就能具有安装或者拆除灯泡的功能;再配以不同型号的机械手臂,以及更换方向的可调整性,以及相应的照明设备,最终达到安全实用的更换灯泡的效果。
  更换灯泡非常麻烦,并有几大安全隐患:第一是触电,在更换灯泡时,开关没有关闭就容易发生触电情况;第二是高度,通常电灯都安装在天花板上,更换灯泡就需要踩乘物体来缩短距离,这就容易出现摔伤等情况;第三,如果在夜晚灯泡达到使用寿命了,还会出现视线受阻等问题。
  创意小组提出了自己的解决方案—安全机械臂。创意小组设想安全机械臂应该能完成以下的任务:
  1.可以伸缩,缩短手与天花板之间的距离而且方便放置;
  2.机械臂可以双方向旋转,方便安装和拆卸灯泡;
  3.设计多种机械爪,可以适应不同种类的灯泡。
  在制作安全机械臂过程中,创意小组也遇到了很多问题,经过不懈努力,这些问题被一一解决,使得安全机械臂最终达到了设计目标。
  首先,为了使安全机械臂能够达到缩短天花板距离以及方便放置的效果,创意小组设计了伸缩装置。关于伸缩装置,做了很多不同的实验,但是最后使用方梁搭建一个长盒子,内部使用齿条来伸缩,这种方法的特点就是稳。但是之后,问题就来了,创意小组使用马达无法直接让一定重量的手臂升起或者放下,随后,使用了螺旋齿轮带动小齿轮的1:8的传动,这样能够节省一大部分力,最后达到伸缩的效果。创意小组还使用了离合齿轮来解决由于摩擦力过大而把马达别坏的情况。
  在设计完整个设备之后,创意小组又发现了一个问题,那就是整个机械比较重,为使携带方便,创意小组设计了把手,以便于携带。研制成功以后,创意小组反复对运行程序进行了调试,保证其运行的准确性。机器人有以下几个技术特点:
  1.通过齿条和齿轮之间的捏合,达到伸缩的效果。可以减少人与天花板之间的距离;
  2.使用螺旋齿轮带动8齿齿轮、涡轮涡杆的方法产生较大的力,用于提升装置;
  3.利用触感分部并列遥控,可以达到升降与旋转同时进行的效果,完成灯泡的装卸;
  4.使用离合齿轮,防止因摩擦力过大导致的马达别坏情况;
  5.制作了相应的组合套件,通过更换机械爪的方法实现安装各种不同种类不同型号的灯泡;
  6.使用了灯泡的照明系统,方便晚上更换;
  7.设计了相应的把手和握柄,方便使用。
  这样的创意与应用,基本解决了安装和更换灯泡时不安全因素的问题,减少了麻烦,更方便各种不同的人更换灯泡。