一種智能二踢腳的設(shè)計(jì)

高卿光 李根 李洪齊

摘要：燃放煙花是中國(guó)的傳統(tǒng)習(xí)俗，據(jù)調(diào)查顯示，中國(guó)目前煙花爆竹平均每月出口數(shù)量為25427噸。燃放大量的煙花爆竹會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的影響！如今保護(hù)環(huán)境已成世界發(fā)展主流，然而燃放煙花又是中國(guó)傳統(tǒng)習(xí)俗，在這種條件下電子煙花替代傳統(tǒng)鞭炮、煙花是當(dāng)今的主流趨勢(shì)。本設(shè)計(jì)出于對(duì)環(huán)境的保護(hù)和傳統(tǒng)燃放二踢腳的習(xí)俗的傳承，通過(guò)增大氣壓的方式給二踢腳推力，用以模擬二踢腳升空的效果。通過(guò)STM32的特定編程可以實(shí)現(xiàn)在空中最高點(diǎn)處發(fā)聲發(fā)光來(lái)模擬二踢腳在空中的爆炸。該設(shè)計(jì)具有良好的可行性，符合目前國(guó)家的保護(hù)環(huán)境、減少環(huán)境污染的政策。

關(guān)鍵詞：保護(hù)環(huán)境;智能化;電子煙花;二踢腳;

1項(xiàng)目背景

自從火藥在中國(guó)古代被發(fā)明出來(lái)，煙花炮竹就被聰慧的中國(guó)人民給制造了出來(lái)。由于燃放煙花炮竹所帶來(lái)的視覺(jué)上的盛宴，廣大人民都非常喜歡燃放煙花炮竹。隨著時(shí)間的推移，燃放煙花炮竹成為了中國(guó)的傳統(tǒng)習(xí)俗，每逢盛大節(jié)日、集體慶祝都會(huì)燃放煙花炮竹進(jìn)行慶祝。煙花炮竹給我們帶來(lái)歡樂(lè)的同時(shí)，也把大量有毒有害的物質(zhì)留給了我們，它不僅存在安全隱患，同樣也存有污染隱患和健康隱患。燃放大量的煙花炮竹會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，霧霾天氣越來(lái)越嚴(yán)重?？諝庵械亩趸?、一氧化碳濃度明顯增高，空氣中二氧化氮，二氧化硫和可吸入顆粒物都超出國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。這些增加的污染物對(duì)身體健康存在著嚴(yán)重的危害。另外燃放煙花爆竹還產(chǎn)生固體廢棄物污染。根據(jù)環(huán)境衛(wèi)生部門(mén)的數(shù)據(jù)，春節(jié)放鞭炮后，垃圾量會(huì)成倍增加，加重了節(jié)日期間環(huán)衛(wèi)工人的負(fù)擔(dān)。滿地紙屑、煙塵，嚴(yán)重影響了環(huán)境衛(wèi)生。燃放煙花爆竹還會(huì)水污染。如果是在下雨或下雪時(shí)燃放煙花爆竹，污染物會(huì)排放到周圍水體之中，污染周圍河流。

在這種情況下電子煙花替代傳統(tǒng)鞭炮、煙花是當(dāng)今的主流趨勢(shì)。本設(shè)計(jì)出于對(duì)環(huán)境的保護(hù)和傳統(tǒng)燃放二踢腳的習(xí)俗的傳承，通過(guò)增大氣壓的方式給二踢腳推力，用以模擬二踢腳升空的效果。通過(guò)STM32的特定編程可以實(shí)現(xiàn)在空中最高點(diǎn)處發(fā)聲發(fā)光來(lái)模擬二踢腳在空中的爆炸。該設(shè)計(jì)具有良好的可行性，符合目前國(guó)家的保護(hù)環(huán)境、減少環(huán)境污染的政策。

2產(chǎn)品設(shè)計(jì)

2.1 發(fā)射架的外形結(jié)構(gòu)

該發(fā)射架的外形是由三維建模之后利用3D打印機(jī)打印出來(lái)的一個(gè)300mm*300mm*400mm的一個(gè)長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)與目前市面上所售賣的煙花的外形相仿。在發(fā)射架的上部具有一個(gè)與二踢腳可以相配合的孔，用于將二踢腳填入其中。該結(jié)構(gòu)即是二踢腳發(fā)射的發(fā)射架。因此就要求其具有良好的穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)上的合理性，防止在受到二踢腳（炮彈）的反沖力后發(fā)生傾斜或者翻覆等突發(fā)情況以致對(duì)人員造成人身上的傷害。而該結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)避免了這種情況的發(fā)生。另外，在該外形結(jié)構(gòu)的在底座上加配重，加固邊緣，更加的確保了其安全性。

2.2 二踢腳（炮彈）的設(shè)計(jì)

二踢腳的外形是由兩個(gè)橢圓圓柱堆疊而成，下方是一個(gè)長(zhǎng)大約150mm的橢圓柱，上方是一個(gè)稍大于且稍短于下方橢圓柱的一個(gè)空心圓柱。這就大致的設(shè)計(jì)出了二踢腳的外形結(jié)構(gòu)。在該二踢腳的周圍上附有燈帶以及LED燈珠用于模擬煙花升空后綻放出的絢麗的煙花效果。

2.3 氣動(dòng)發(fā)射裝置以及二踢腳鎖緊裝置

該二踢腳的發(fā)射采用氣動(dòng)的方式將其發(fā)射出去。氣動(dòng)裝置采用一個(gè)小氣泵，該小氣泵的電源用12V的航模電池便可以使用。利用單向閥與二踢腳發(fā)射的氣缸相連。為了保證二踢腳發(fā)射的氣密性，在二踢腳的下部固定有密封圈與發(fā)射架上的孔筒緊密的貼合在一起用以保證氣密性，經(jīng)試驗(yàn)，該方法能夠較好的保證氣密性。

為了防止氣泵在給二踢腳輸入動(dòng)力的時(shí)候出現(xiàn)二踢腳提前飛出去的危險(xiǎn)情況，還設(shè)計(jì)了一個(gè)二踢腳的鎖緊裝置。作品中二踢腳的上部和卡槽均設(shè)置為橢圓形，當(dāng)兩橢圓處于交叉位置時(shí)，卡槽可以限制二踢腳上升，當(dāng)兩橢圓的位置處于重合時(shí)，二踢腳將沿著卡槽中橢圓的輪廓垂直上升;經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，該結(jié)構(gòu)具有良好的可行性。

2.4 電子設(shè)計(jì)

為了模擬傳統(tǒng)煙花的聲音效果。我們?cè)谠撗b置上家裝了一個(gè)揚(yáng)聲裝置，該裝置模擬傳統(tǒng)煙花的聲響。該揚(yáng)聲裝置裝在發(fā)射架上，不隨二踢腳升到空中因此具有良好的可行性，并且簡(jiǎn)單實(shí)用、便于檢查更換。

2.5 二踢腳回收裝置

為了重復(fù)利用，提高使用效率，我們?cè)O(shè)計(jì)二踢腳的回收裝置，該回收裝置的實(shí)質(zhì)是一個(gè)降落傘結(jié)構(gòu)，在二踢腳升到空中時(shí)，降落傘變回自動(dòng)打開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)二踢腳的重復(fù)利用！

3 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

3.1 環(huán)境保護(hù)方面

相比起普通可升空的鞭炮（二踢腳），作品運(yùn)用氣壓提供動(dòng)力電子元件模擬二踢腳等方法做到無(wú)污染，完全符合國(guó)家近年頒布的《煙花爆竹管理?xiàng)l例》中所提倡的。

3.2 傳統(tǒng)方面

在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)尊重了傳統(tǒng)習(xí)俗，彌補(bǔ)了電子鞭炮無(wú)法升空的不足。

3.3 安全方面

二踢腳屬于較危險(xiǎn)一類的煙花爆竹，該智能二踢腳的安全方面層層保護(hù)，極大的避免了出現(xiàn)安全問(wèn)題。

4結(jié)語(yǔ)：

該設(shè)計(jì)具有良好的可行性，符合目前國(guó)家的保護(hù)環(huán)境、減少環(huán)境污染的政策。具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

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