海灘垃圾收集車設計

莊嚴　董彤昕

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2021）09-0155-02

近年來，海洋垃圾問題引起人們的廣泛關注，尤其是塑料垃圾污染對生態(tài)的影響嚴重，會對海洋生物造成威脅，甚至造成海洋生物的擱淺、死亡等。同時，隨著濱海旅游的興起，海灘垃圾造成的環(huán)境問題日益嚴重，海洋垃圾中的持久性、累積性污染物也可能通過生物鏈危害人類。目前，我國海灘垃圾收集設備領域的發(fā)展較為緩慢，國內成型的海灘垃圾收集車種類相對較少。因此，文章著重探討海灘垃圾收集車設計的思路，以期解決海灘垃圾的收集問題。

1 海灘垃圾收集車概述

海灘垃圾收集車是利用篩分裝置將垃圾從沙子中分離出來，然后集中處理海灘垃圾的一種清潔設備。目前投入使用的海灘垃圾收集車的造型相差不大，很多大型海灘垃圾收集車需要使用拖拉機來給設備提供前進的動力，而且在使用拖拉機的過程中，大部分配置的是柴油發(fā)動機，噪聲較大，污染物的排放量也較大且污染環(huán)境。現(xiàn)今提倡采用低排放的新能源作為動力來源，來減少污染物對環(huán)境的破環(huán)。這也是此次研究的目的，設計一款順應時代發(fā)展的環(huán)保型海灘垃圾收集車。

2 海灘環(huán)境與垃圾類型調研

通過數(shù)據(jù)整理與分析，細粉砂的直徑在0.005mm到0.075mm之間，粗砂的直徑在0.075mm到2mm之間。我國的大部分海灘是由細粉砂組成的，小部分是由粗砂組成。調研發(fā)現(xiàn)，海灘的光照充足且海岸線長，特別適合太陽能電池板的使用。通過數(shù)據(jù)分析得出海灘垃圾大部分尺寸為2.5cm≤x≤10cm 或10cm

3 海灘垃圾的清理方式及使用人群分析

3.1 海灘垃圾的清理方式

目前海灘垃圾清理方式主要分為兩種：第一種是純人工清理，主要是由專門的清潔者和志愿者進行清理工作，是一種十分耗時、效率較低、人工成本較高的方式;另一種是帶有智能環(huán)保功能的純設備清理，不僅能省時間，還能進行長時間的工作。目前，我國海灘垃圾清理主要采用純人工清理方式。

3.2 使用人群分析

海灘垃圾清理人員主要有兩大類：一類是長期從事海灘垃圾清理的工作人員，是海灘垃圾收集設備的直接使用者，使用海灘垃圾收集車進行工作省時省力，同時還可以延長工作時間和提高工作效率，減少工作量;另一類是志愿者，他們大部分不會經(jīng)常從事海灘垃圾清理活動，一般是一些組織或者部門發(fā)起清理海灘活動，并且由他們提供所需工具。志愿者是海灘垃圾收集車的潛在用戶，應充分考慮他們的使用需求，對于產(chǎn)品的研發(fā)和設計而言，用戶體驗的影響效果更為顯著，能夠推動產(chǎn)品的創(chuàng)新與進步。

游客是海灘垃圾主要制造者，是在海灘上進行觀光游玩的一類人群，在海灘垃圾收集車工作的過程中可能會對游客產(chǎn)生一定的影響，同時游客的行為活動也會影響海灘垃圾收集車的工作范圍。

4 海灘垃圾收集車設計的思路

海灘垃圾收集車設計的思路，主要是以海灘垃圾收集車使用流程為依據(jù)，從結構、功能、材料、色彩、人機、造型等方面進行設計與分析，由內而外進行產(chǎn)品的結構與造型的設計，在保證各個部件安裝位置準確的前提下，減輕整機質量，提高工作效率。

4.1 海灘垃圾收集車的使用流程設計

海灘垃圾收集車的使用流程如下：（1） 在設備停放處登記后取出設備;（2） 啟動設備;（3） 使用遙控器來控制設備進行垃圾的收集;（4） 到達垃圾集合處（或者控制中心根據(jù)設備所在位置和周圍游客人流量情況設置最短路線，讓設備到達垃圾集合處）;（5） 打開后殼將垃圾取出;（6） 繼續(xù)重復工作;（7） 停止工作，控制設備回到停放處;（8） 垃圾收集后的運輸處理。由于是使用遙控器控制海灘垃圾收集車，所以志愿者可以從海灘垃圾收集車的潛在用戶變?yōu)橹苯邮褂谜?，他們在使用產(chǎn)品過程中，需要通過遙控器來控制海灘垃圾收集車的方向，志愿者并不需要直接與海灘垃圾收集車接觸。可開啟自動模式去收集垃圾，這個過程中需要規(guī)劃海灘垃圾收集車的路線和范圍，并監(jiān)控每一輛設備的工作狀態(tài)。

4.2 海灘垃圾收集車結構與造型設計

（1）我國的海灘由于沙質的問題可能會導致設備下陷，不能很好地完成垃圾收集工作，因此可采用履帶行走機構，對不同地形的沙灘進行清理;（2）現(xiàn)有的很多產(chǎn)品，篩選部分是外露的，這就增加了發(fā)生意外的概率，產(chǎn)生的噪音也較大，因此海灘垃圾收集車整體采用包裹式設計，做隔音處理;（3）在設備工作過程中不可能避免垃圾纏繞在設備上，比如繩子、塑料袋等垃圾，這就需要海灘垃圾收集車的外殼可以打開、拆卸，方便人將纏繞的垃圾取出;（4）傳送帶的下面部分要充分保證沙子的漏出，將電池電機放到尾部垃圾箱下面就避免了沙子的沖刷，而且更換電池過程也比較方便，可直接打開外殼，取換電池;（5）造型上應盡量采用柔和的形體，使整體與細節(jié)的完美結合，給人靈活生動的感覺。

4.3 海灘垃圾收集車材料與色彩設計

海灘垃圾收集車的使用環(huán)境為：（1）長時間經(jīng)受風吹日曬;（2）水會對機器本身產(chǎn)生一定的銹蝕;（3）在工作過程中與沙子、垃圾等互相碰撞和摩擦。因此，沙灘垃圾收集車應采用金屬材質，抵抗沙石等物體的磨損，同時采用熱鍍鋅防腐。

市場上的沙灘清潔車一般以黃、藍、綠等色彩為主色調，部分采用黑、紅等色彩。根據(jù)海灘的環(huán)境特點，首先，可以考慮白色，白色給人純潔干凈的感覺，再搭配黑色太陽能電池板，可以很好地區(qū)分海灘垃圾收集車的不同部分;其次，可以考慮黃色，黃色具有活力、明亮、警示的含義，可以給海灘的游客一種警示的作用;最后，可以考慮藍色，因為藍色可以和大海的顏色遙相呼應，同時帶給人清爽的感覺。

5 海灘垃圾收集車設計實踐

綜合上述調研分析，海灘垃圾收集車是以蓄電池為主，太陽能電池為輔提供動力。設計實施主要是對產(chǎn)品進行優(yōu)化改進，通過三維軟件進行建模渲染輸出、繪制產(chǎn)品結構圖紙等。產(chǎn)品的主要特點為：（1） 在產(chǎn)品后面有五種顯示圖的提示屏功能：①工作中;② 15% 電量低提醒;③充電過程中;④任務完成，會發(fā)出反饋;⑤出現(xiàn)故障，會發(fā)出故障警報。（2） 自動感應并避開行人：設備可以自動感應人的存在，此功能可以使海灘垃圾收集車的工作更加安全。（3） 增大振動網(wǎng)帶的傳送效率：在不影響垃圾的收集的情況下在網(wǎng)帶上增設一些比較小的鉤子，讓垃圾的收集效率更高，因為振動網(wǎng)帶有一定的缺陷，在收集垃圾過程中，如果有比較大的垃圾可能會在傳送帶上產(chǎn)生短暫的停留。（4） 前部分外殼可以打開：當設備出現(xiàn)故障或者其他問題時可以讓相關人員將前部分外殼打開，可以最大限度地看到內部結構進行維修處理，檢查故障所在位置。（5） 在設備的使用周期中會存在更換或者維修電池電機等元件的情況，將后部分外殼設計成旋轉結構，可以方便人維修垃圾箱下面部分的電機電池等元件，也可以取出垃圾箱傾倒垃圾。產(chǎn)品的效果圖如圖1所示，側視圖如圖2所示，使用場景圖如圖3、圖4所示。

6 結語

文章從多個角度對海灘垃圾收集車進行設計分析，結合產(chǎn)品應具備的功能、結構、材料、色彩、造型等方面進行設計，以期減輕使用者的勞動強度，提高海灘垃圾收集的效率，讓使用者的工作環(huán)境更加安全。為我國海灘垃圾收集車設計貢獻自己的一份力量，為產(chǎn)品的造型設計提供一定的參考。