可定点黑板擦
基于Arduino的智能黑板擦设计
基于Arduino的智能黑板擦设计1. 引言1.1 背景介绍数字统计、段落分割等信息。
【背景介绍】智能科技在现代社会中得到了广泛的应用和发展，智能黑板擦作为智能化教育设备的一种，也逐渐受到人们的关注和重视。
传统的教学过程中，教师需要反复用手动黑板擦擦拭黑板，不仅费时费力，而且容易造成粉尘飞扬，对健康不利。
而智能黑板擦则能够通过自动化的方式完成擦拭工作，大大提高教学效率和舒适度。
1.2 研究意义智能黑板擦是一种结合了传统黑板擦和现代智能技术的新型产品，其具有极高的实用性和创新性。
在传统教学中，教师需要频繁地擦拭黑板，这不仅浪费时间和精力，还会对身体造成一定的负担。
而智能黑板擦的出现，可以有效地解决这一问题，为教师提供更为便捷和高效的教学工具。
智能黑板擦不仅可以自动擦拭黑板，还可以根据教师的指令完成特定的擦拭动作，大大提高了教学效率。
智能黑板擦还可以实现黑板内容的保存和分享，方便学生随时翻阅复习。
这些功能的实现，将为教学和学习带来极大的便利和创新。
研究智能黑板擦的设计与制作具有重要的意义。
通过深入研究智能黑板擦的原理和应用，可以不仅提高教学效率，还可以促进教育信息化的发展。
智能黑板擦的研究还有助于推动智能教育技术的发展，为教育行业注入新的活力和动力。
研究智能黑板擦的意义重大，具有广阔的发展前景。
1.3 研究目的研究目的是为了探索基于Arduino的智能黑板擦设计，通过引入智能化技术，提高黑板擦的效率和便利性。
在传统的教室中，老师需要手动操作黑板擦来擦拭黑板上的内容，这样的方式效率低下且易造成灰尘飞扬。
而利用Arduino技术，可以实现自动识别黑板上的内容并自动擦除，减少教师的工作量，提高课堂的效率。
智能黑板擦还可以结合其他智能化技术，如语音识别、人脸识别等，为教室带来更多便利和智能化体验。
通过本研究，我们旨在设计出一款简单实用、高效智能的黑板擦，为教学工作者提供更好的辅助工具，提升教学效果和体验。
本研究也将探索Arduino在智能设备设计中的应用和优势，为智能化教室的发展做出贡献。
《全自动无尘黑板擦》课件
长时间不使用时，将黑板擦存 放在干燥处，以防内部电路受
潮。
06
常见问题及解决方案
常见问题一及解决方案
常见问题：黑板擦无法启动
解决方案：检查电源是否已接通，确保电池已正确安装或插头已插入电 源插座
常见问题：擦除不干净
常见问题一及解决方案
解决方案：检查黑板擦的清洁程度，如有需要，请清洗或更换擦布 常见问题：噪音过大
黑板擦内部设有感应器，能够自动检测黑板擦边缘，实现自动擦除，提高擦除效率 。
无尘原理
擦除头材质透气性好，能够吸附并锁住粉尘，避 免粉尘飞扬。
黑板擦内部设有集尘装置，能够收集擦除过程中 产生的粉尘，避免粉尘散播。
集尘装置定期清理，将收集的粉尘倒出，保持黑 板擦内部清洁。
环保原理
01
黑板擦采用可充电电池供电，无须使用传统能源，减少碳排放 。
品牌竞争
市场上全自动无尘黑板擦品牌众多，品牌之间的竞争主要表现在产品质量、售后 服务等方面。
未来趋势
技术创新
未来全自动无尘黑板擦的技术将 不断升级，如提高擦除效率、降 低噪音和能耗等方面的技术创新
。
定制化服务
针对不同学校和机构的需求，提供 定制化的全自动无尘黑板擦，满足 个性化需求。
环保意识增强
随着环保意识的提高，全自动无尘 黑板擦的市场需求将进一步扩大。
05
使用说明
使用方法
打开黑板擦
按下开关按钮，启动黑 板擦。
调整速度
根据需要，通过调节旋 钮控制黑板擦的擦拭速
度。
清洁黑板
将黑板擦放置在黑板上 ，轻轻按压，使其与黑 板紧密贴合，自动擦拭
黑板。
关闭黑板擦
完成擦拭后，关闭开关 按钮，停止擦拭。
创新设计--吸尘黑板擦说明书知识讲解
吸尘黑板擦的设计设计题目：吸尘黑板擦设计目的：通过使用该黑板擦做到吸附粉尘，美化环境，为师生提供一个健康的生活学习场所设计原理：该黑板擦主要由板擦上壳，手柄，电池槽，开关，导体，接触体，定位销组成，其特征在于：电池装于电池槽内，板擦上壳与接触体配合安装，导体与接触体配合装于接触体上方，开关装于手柄侧面，用导线将电池，开关，导体连接到一起。
在应用时，打开开关，导体在电流的作用下将产生的粉尘吸附在导体及板擦上壳的裙部等处。
设计过程：1，题目的由来在多年的学习生涯中，无数的次的看到在老师同学擦完黑板后，粉尘到处飞扬，不断的攻击着师生的身体而不得不远远地躲开，但是很多时候是不允许擦完黑板后远远地离开的。
因此，迫切的需要一种能解决此问题的教具，解决此问题可以从三方面入手，粉笔、板擦和黑板。
现在被广泛使用的板擦都没有吸尘功能，所有我设计出这样一款板擦，它能良好的解决粉尘飞扬这一现象。
2, 作用原理我设计的吸尘黑板擦主要由板擦上壳，手柄，接触体，导体等组成。
导体由电池供给电流，电流对粉尘有很好的吸附作用，在擦黑板过程中产生的粉尘会被导体直接吸住，避免粉尘飞出，并且我在板擦上壳上设计了裙部，这一结构在老式及许多新式的板擦中都是没有的。
设计这一结构的目的同样出于吸尘，在擦黑板过程中飞出的粉尘会被板擦上壳裙部吸附，与导体共同完成吸附的功能。
3，板擦结构板擦上壳1与接触体6配合安装，用定位销7固定，接触体6安装在板擦上壳下面。
手柄2内部设有电池槽，用于安装电池，电池是为导体提供电流的，导体5配合安装在接触体6上，包含在板擦上壳1内部，接触体6设有通孔，用于粉尘通过。
从电池引出的导线首先接到开关4上，在擦黑板过程中打开开关，使导体带电流，从而具有更强的吸附能力。
与以往板擦截然不同的是此板擦具有裙部，它将接触体包含在内，并留有一定的距离，裙部表面粘附一层有吸附能力的物质，在擦黑板过程中，裙部会有效的将飞出的粉尘吸附住，与导体共同完成吸附粉尘的作用。
全自动黑板擦设计探究
全自动黑板擦设计探究摘要：“一根粉笔，三尺讲台”，这是对教师的由衷赞美。
殊不知，赞美背后，隐忧多多。
板书带来的“粉笔综合症”已成为广大师生的头号健康隐患。
教师常年使用粉笔，不自主地“吸”入大量粉尘，容易患上呼吸系统疾病。
而学生与粉笔尘接触时间长，易受教室二次扬尘的危害，他们受到的危害甚至比教师更为严重。
一名学生从小学到读完大学至少需要16年时间，这正是生长发育的黄金时期，却要不断受到粉笔灰尘的侵袭；一名教师从站到讲台上到退休大多在40年左右，生命的大半时间都要“吃粉笔灰”。
关键词：全自动；黑板擦；设计探究因为教师每天上课要写板书、擦黑板，粉笔灰经常把老师弄得蓬头垢面。
而且老师总是一边写板书，一边讲解，甚至有时一边擦黑板，粉笔灰也就自然而然地被吸进去。
要是遇到上老师感冒、咳嗽，粉笔灰更是雪上加霜，严重的还会引发哮喘。
据估算，一般而言，一名中学语文老师在一节45分钟的课上，需要写一黑板的板书，而一黑板的板书需要用掉半支粉笔；而一名中学英语老师或数学老师在一节45分钟的课上，往往需要写5黑板的板书，大约就要用掉两支半的粉笔。
而毕业班的老师一天最多需要6节课，就相当于要“吸”掉12支粉笔。
一、设计目的众所周知，黑板是我们日常学习中必不可少的一样教具，无论是从小学还是到大学，都会使用到黑板，而一般我们平时使用的人工黑板擦不但费时、费力，还有粉尘污染空气的缺点。
因此，我们就有了“全自动黑板擦”的这个设想。
从而达到使广大师生减少劳动强度及不受粉尘危害、身心健康得到保护的目的。
另外，通过我们调查，目前市场中虽已有自动黑板擦，但大多数都是针对一块黑板，而且使用起来不方便，没有真正达到自动和无尘的目的，因此我们设计了此“全自动无尘黑板擦”。
全自动无尘黑板擦包括固定黑板擦的横梁，驱动电机，联轴器，电机支架，齿轮，齿条，齿条架，导轨，燕尾，燕尾槽，防尘罩，电机罩，螺杆，滑块，连杆，黑板擦架，螺钉，螺栓，螺母等一系列零件[1]。
黑板擦工作原理
图1
图2
（4）回收过程
当粉笔灰不断 收集在集灰内， 我们就要定期的 打开取灰口的盖 来取粉笔灰。取 出来的粉笔灰又 可以重复的利用， 这样做节能环保， 十分方便。
四、选材与估价
1、主要部件的材料选择
外壳与集灰盒： 外壳用刚度较好的硬质塑料，比如聚丙烯。
外 轮：
齿 轮：
外轮材料选用摩擦力大的材料，比如橡胶。
二、工作原理简介
去灰 取灰
去除污染
节约资源
集灰
回收 通过在黑板擦工作时，两个外轮同 时与黑板摩擦，就产生了两个动力 源。一个动力源提供擦拭带的循环 转动，一个动力源提供叶轮刷的转 动。这样就能完成取灰和去灰的过 程。然后就是通过两个集灰盒来收 集粉笔灰。最后就是回收粉笔灰。
三、设计方案
取灰
去灰 集灰 回收
1主要部件的材料选择减速器叶轮刷外轮擦拭带其他0510152025181506051520合计约8元2成本预算节省资源节省资源循环利用循环利用减少环境的污染减少环境的污染结构简单结构简单操作简单操作简单保护师生的健康保护师生的健康防尘黑板擦既能减少污染保护健康又能循环利用节约资源1产品的功能特点特点特点需求性需求性先进性先进性实用性实用性随着多媒体技术的发展课堂教学对已不是像以前那样的依赖但黑板的方便书写的特点仍是不可替代的所以说黑板擦仍是课堂教学不可或缺的
各齿轮的材料应选择具有良好综合性能的材料， 度、刚度以及耐磨性好，比如聚甲醛。
轴与轴套： 轴都用钢制材料，轴套都用铜套。
叶轮刷： 擦拭带：
应选用韧性好且富有弹性的材料，比如聚氨酯树脂。 外表面选用羊毛毡，内表面选用摩擦性能好、 具有一定韧性的材料，比如橡胶带。
2、成本预算
减速器 叶轮刷 外轮 集灰盒 擦拭带
滚刷式智能机器人黑板擦机理研究
滚刷式智能机器人黑板擦机理研究摘要本文主要介绍滚刷式智能机器人黑板擦的机理研究。
黑板擦是用来清除教室黑板的一种工具，现在智能化的黑板擦机器人已经被广泛应用于教育领域。
其中，滚刷式智能机器人黑板擦是一种较为普遍的黑板擦机器人。
本文将介绍滚刷式智能机器人黑板擦的构成、工作原理及优缺点等方面。
简介随着科技的不断进步，智能化设备已经不再是一种新奇的东西。
智能化设备在生活中的应用越来越广泛，其中教育领域的应用也是不断增多。
智能化黑板擦机器人就是其中之一，其将黑板擦工作自动化，能够提高教育工作者的工作效率。
滚刷式智能机器人黑板擦是一种较为普遍的黑板擦机器人，其机理较为简单，工作效率较高。
下面，将详细介绍滚刷式智能机器人黑板擦的构成、工作原理及优缺点。
构成滚刷式智能机器人黑板擦主要由机器人主体、滚刷、马达及电池等部件组成。
其中，机器人主体是黑板擦机器人的核心部件，其通过内置程序控制滚刷运动，并完成黑板擦的工作。
滚刷是滚刷式智能机器人黑板擦的重要组成部分，其通过旋转完成擦拭黑板的动作。
滚刷的材质一般采用毛刷或海绵，其材质的选择与黑板表面的不同会影响到擦拭效果。
马达是滚刷式智能机器人黑板擦的动力来源，其可以控制滚刷的转速与方向。
电池则是黑板擦机器人的电源，其负责为机器人供电。
工作原理滚刷式智能机器人黑板擦的工作原理较为简单，其主要分为三个步骤：运动、擦拭、返回。
在运动阶段，滚刷式智能机器人黑板擦会通过马达控制滚刷的移动方向和速度，将机器人主体移动至黑板表面。
在擦拭阶段，滚刷式智能机器人黑板擦会通过马达控制滚刷的旋转方向和速度，滚刷会与黑板表面接触，完成擦拭黑板表面的工作。
在返回阶段，滚刷式智能机器人黑板擦会通过马达控制滚刷的移动方向和速度，将机器人主体返回至起始点。
需要注意的是，在操作过程中滚刷式智能机器人黑板擦需要遵守一定安全规范，如避免将手部或其他物品靠近滚刷等。
优缺点滚刷式智能机器人黑板擦具有以下优缺点。
优点1.自动化程度高滚刷式智能机器人黑板擦能够自动完成黑板擦工作，无需人工干预，从而提高了教育工作者的工作效率。
无尘自动黑板擦设计
图 圆 压紧装置
态时袁排水管直立悬挂于水箱挂钩上袁当需要排出废水时袁依
靠自然压力排出袁如图 源 所示遥
猿援 缘 擦带的选择 擦带选择的是那种横竖相垂直的大条纹相间棉或者胶棉
组成的纤维材质袁对此特进行了市场的相关调查袁综合了解测 试之后袁这样的选择会对擦除效果产生更为明显的效果咱源暂 遥
功率吸尘器吸附粉尘袁依旧没有解决粉尘飞扬的问题袁没有达到预期的效果袁而且这类黑板擦价格方面也
比较昂贵袁结构复杂笨重咱员鄄圆暂 遥 本文设计的这款无尘自动黑板擦是一种黑板自动清洁器袁结构简单合理袁
擦拭黑板干净袁操作方便袁减少粉笔灰的飘落袁无需用手直接接触粉笔灰袁实现无尘擦除袁在极大程度上减
少了对人身体的伤害遥 这款无尘自动黑板擦造价低袁安装方便袁无需对地面打孔袁还可对其进行移动搬运
装置四部分组成遥 电动机为整个擦拭系统的运行提供动力曰压紧装置使擦带和黑板间的接触更加紧密曰清洁装
置实现无尘擦除曰挤水装置使吸附在擦带上的多余水分排尽遥 做到了以机械电气化来代替人力擦除袁轻松擦除
黑板上的粉笔字迹袁擦除效果更加显著袁并且在使用过程中极大程度的减少了粉笔灰的产生袁使擦除过程更加
野 绿色环保冶 袁能够为师生营造一个干净舒适的课堂环境遥
置遥 考虑到夹紧装置施加给擦带的正压力不宜过大渊 正压力过大袁会使擦带被卡住袁无法转动袁因而不能
擦除黑板上的字迹冤 袁同时也不能过小渊 正压力过小袁会使擦带与黑板间接触不良袁无法达到预期的擦除效 果冤 袁因此袁设计了野滚筒滚动式冶 压紧装置袁即在靠近水箱顶端位置固定两组四个滚动滚筒袁由于滚筒本身
具有一定的尺寸袁因此当装置工作时袁绕在滚筒上的擦带能够和黑板更紧密的接触袁从而提高擦除效率遥 如图 圆 所示遥
智能黑板擦
智能黑板擦
科技不断进步，如今，已经有许多高科技产品相应问世，并给人们带来了方便的服务。
而今天，我要发明的则是为老师带来福音的“智能黑板擦”
由于老师天天都同普通的黑板擦擦黑板，就算用力再轻，可粉笔灰就像密密麻麻的雨点一样落下来，很容易被老师吸进身体，同时粉笔灰还落到了手上，脸上，甚至是眼睛里，头发上。
不仅腐蚀皮肤，还损害了眼睛，弄脏了头发，连空气也被污染了，危害很大。
我发明的只能黑板擦跟普通的黑板擦在外表上没什么两样，只不过在黑板擦装有一个高科技吸尘器，这个吸尘器工作时无噪音，而且虽然小巧玲珑，但是容量很大。
吸尘器还有自动感光作用，只要开始擦黑板的时候，吸尘器就会感应出来，开始工作。
吸尘板上的孔十分小，直径不到一纳米，但是小孔的数量却相当多，一块吸尘板上面有上万个吸尘孔，这都是高科技的成果，吸尘孔越多越密，吸力就越强。
而且这样才不会损害黑板擦上的软毛刷，同时也能起到清洁软毛刷的作用。
不过现实毕竟是现实，这只是一个幻想发明，不过我相信，在不久的将来，老师们都能用上这种智能黑板擦。
一种可吸粉尘式环保黑板擦的设计
一种可吸粉尘式环保黑板擦的设计作者：王勇佘士严赵牧川余常徐菁菁来源：《科技创新与应用》2016年第28期摘要：我国是世界上最大的发展中国家，受教育人口众多，粉笔会在未来很长一段时间都会继续使用，而粉尘乱飞这个问题始终没有解决。
基于此，文章设计出了一种在黑板擦拭过程中可以用来吸收粉尘的环保型黑板擦，成本低廉但是也兼具环保型和简便性，可以达到低碳环保的理想效果。
关键词：可吸收粉尘；环保；黑板擦1 概述我国是世界上最大的发展中国家，受教育人口众多[1，2]，粉笔会在未来很长一段时间都会继续使用，而粉尘乱飞这个问题始终没有解决。
在教室等一般公共教育场所，随处可见在黑板擦拭过程中粉尘飞扬进而影响上课效率。
甚至长此以往会对教育工作者或者学生的身心健康造成伤害。
2 黑板擦设计2.1 传统的黑板擦设计传统黑板擦造型简洁，采用长方体的样式，便于持握。
但是它同时具有的弊端包括：无法减轻粉笔粉尘的污染；无法将黑板擦拭干净；不能清除死角[3]。
前人在此基础上进行了研究改进，绝大多数采用机械、电动的方法自动或半自动的擦去粉笔字，有采用静电除尘，利用静电吸附粉尘；有采用大功率吸尘器吸尘，把大功率的吸尘器管道和黑板擦相连，黑板擦擦掉的粉尘直接被大功率管道吸走；有借助汽车的雨刷装置刷擦黑板，但没有解决粉尘随处飘的问题。
2.2 改进的环保型黑板擦的设计本次改进型的环保黑板擦并没有对其外形做太多的修改或设计，文章采用Auto CAD等制图软件，对这种环保型黑板擦进行了创新性的改进和设计，即在传统黑板擦的基础上增添了一种吸尘装置，这种吸尘装置是由两扇风扇叶片组成，当我们打开开关时，风扇扇叶开始工作，通过强力的吸附和环保型黑板擦侧面的开孔，可以将擦拭过程中产生的粉笔粉尘吸收进黑板擦，从而对传统型黑板擦做了有效的改进，达到了环保低碳的效果。
新型的环保黑板擦的结构如图1所示。
从图中我们可以看到，黑板擦由四部分组成：黑板擦外框、粉尘盖、吸尘叶片、擦拭面。
全自动无尘黑板擦的设计
目录一、明确设计任务................................ - 2 -二、确定系统的总功能............................ - 4 -三、总功能分解.................................. - 5 -四、设计方案.................................... - 6 -五、方案评价................................... - 10 -六、最终方案................................... - 12 -七、功能的优化及改进方向 ....................... - 13 -八、结束语 .................................... - 14 -全自动无尘黑板擦的设计一、明确设计任务1、社会需求“一根粉笔，三尺讲台”，这是对教师的由衷赞美。
殊不知，赞美背后，隐忧多多。
常用的黑板擦就有很多不足：（1）需要人工擦拭，在课程进度比较紧张的时候老师往往没有很多的时间来擦拭黑板；（2）普通黑板擦不仅效率低下，而且往往不能很好的把黑板擦干净；（3）而且普通黑板擦的使用往往会造成大量的粉尘，对老师、前排同学的健康造成不良影响。
教师常年使用粉笔，不自主地“吸”入大量粉尘，容易患上呼吸系统疾病。
而学生与粉笔尘接触时间长，易受教室二次扬尘的危害，他们受到的危害甚至比教师更为严重。
一名学生从小学到读完大学至少需要16年时间，这正是生长发育的黄金时期，却要不断受到粉笔尘灰的危害；一名教师从站到讲台上到退休大多在40年左右，生命的大半时间都要“吃粉笔灰”。
2、市场调查分析（1）市场描述众所周知，黑板是我们日常学习中必不可少的一样教具，无论是从小学还是到大学，都会使用到黑板，而一般我们平时使用的人工黑板擦不但费时、费力，无法将黑板擦拭干净，不能清除死角，还粉尘污染空气的缺点。
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第八届机械创新设计大赛
作品名称：可定点自动无尘黑板擦团队成员：魏杰
万祎帆
彭嘉明
使用软件：Pro/E ,keyshot,
Microsoft word,
Microsoft powerpoint,
屏幕录像专家，vegas
可定点自动无尘黑板擦
灵感来源于车床，车床工作分为工件的高速回转与车刀的轴向移动，二者的合成运动为螺旋线形状。
由于工件回转的速度远快与车刀轴向移动。
根据公式（P为螺距
为车刀轴向移动速度n为工件回转转速）因此，车削出来的表面上的螺纹螺距很小，几乎可以忽略不计。
因此得到一个圆柱形状的工件。
因此，鉴于这一点我们可以想到如果一个黑板擦在y向快速往复移动，黑板有一个慢速x向移动。
二者合成的运动为正
弦波形，如果>>,则正弦波周期变短，形状变的瘦高。
由
于黑板擦是有一个宽度的，在某一时刻，黑板擦沿正弦波移动覆盖的区域足以重叠，不至于有漏擦的地方。
此时，黑板被擦干净！
全自动无尘黑板擦包括固定黑板擦的横梁，驱动电机，联轴器，电机支架，齿轮，齿条，齿条架，导轨，燕尾，燕尾槽，防尘罩，电机罩，螺杆，滑块，连杆，黑板擦架，螺钉，螺栓，螺母等一系列零件。
固定部分，考虑了开式链机构活
动性比较好，但是压紧力不太好控
制。
并且黑板擦的移动比较规律，
不需要很多的自由度的机构。
因此
采用了横梁作为黑板擦的机架部
分。
动力部分采用齿轮齿条机构。
优化:为减少摩擦力对横梁单侧受力产生偏斜而致使横梁卡死的影响，采用对称布臵电机的方式，对称受力以减小这种不良影响。
黑板擦沿y轴的快速往复移动采用了工业燕尾槽结构使黑板擦固定到横梁上。
驱动仍采用了齿轮齿条机构。
压紧机构，黑板擦的工作部分主要还是靠摩擦力工作。
优化黑板擦的擦除效果可采用增大摩擦力的方式改善。
压紧部分可以使用弹簧压紧，但是弹簧是具有挠性的零件，压紧力不易控制。
因此采用了连杆机构压紧。
灵感来源于螺旋起重的千斤顶。
利用螺杆转动改变四杆机构的一边长，从而使得黑板擦压紧黑板。
螺杆传动的自锁使得机构自锁，黑板擦的压紧力不会
改变，擦除效果不受外界影响。
黑板擦部分，采用
新型材料制作，特殊
的表面结构使得粉尘
容易剥离黑板，特殊
的空腔结构可以存放
粉尘。
加之横梁上设计的防尘罩壳使得横梁与黑板之间形成密闭空间，粉尘受到罩壳的约束，不会肆意飞扬，弄脏老师学生的衣服。
从而解决了教师的工作环境。
定点黑板擦整体外观
安装效果图
基本尺寸参数：
黑板书写面：2937*937mm
横梁：116.5*140*1400mm
黑板擦：120*65*6mm
齿轮m=1,z=22,r=22mm （标准件）
齿条: m=1,10*10*1000 (标准件)
电动机: 直流12v 400r/min （易于购买）
联轴器：内孔6mm （配合电动机轴6mm，紧定螺钉连接）
擦除速度：约0.20/s 用时约15s（速度快）。