一种车辆智能保护罩的设计

高良鹏+钱炳锋+黄城

上海电机学院

【摘 要】随着中国的经济腾飞，私家车不再是财富的象征，而步入普通人家，然而车辆保护不当问题的日益严重，本文针对现有车罩的不足，研制出一款一种可移动、可收缩、多层下放设计的保护装置，使用龙门框架结构[1]、配合常用的STM32[2]、步进电机和Wi-Fi模块组建而成的、使用了手机APP等多种控制方式以及拥有不同模块化配置以满足不同人群需求的“罩动车不动”车辆智能保护罩。

【关键词】智能；车辆保护罩；APP；模块化；Wi-Fi

作为现代社会的代步工具，全国机动车保有量已超过2.9亿辆。其中汽车占到了1.94亿辆。然而由于车辆保护不当，车辆将遭受风吹日晒、大雨暴雪、灰尘鸟屎、碰擦剐蹭等问题的污染和伤害，这就意味着车辆维修费用将大幅度提高，因此需要车辆保护罩对车辆进行有效的保护，车罩具有很大的市场需求。

本文设计了一种可移动、可收缩、多层下放设计的保护装置，使用龙门框架结构[1]、配合常用的STM32[2]、步进电机和Wi-Fi模块组建而成的、使用了手机APP等多种控制方式以及拥有不同模块化配置以满足不同人群需求的“罩动车不动”车辆智能保护罩。

1.研究目的与意义

车辆智能保护罩将全方位行走技术、手机APP技术、可活动收缩技术巧妙地融合起来，实现了车辆的智能保护。并采用模块化的配置技术，以满足不同人群的需求。有效地解决了现有车罩拼装麻烦、强度不高、自动化程度低、较难清洗、占地面积大、售价昂贵、需要重新规划停车位、必须安装在现有的停车位上，增大了驾驶难度、不具备监控车辆等问题。同时由于该车辆智能保护罩的结构简单，成本低，实用性强，尤其是有利于解决我国目前室内停车位不足、露天停车位对车辆的损害大等问题，所以该车辆智能保护罩具有广泛的应用前景和经济价值，相比于普通的车辆保护罩具有明显的经济效益优势。从长远来看，发展车辆智能保护车罩的经济效益显著。

2.车辆智能保护罩的设计

本车罩拥有三种控制模式，通过三种不同的控制模式，可以更好的控制车辆智能保护罩的使用，而且每种不同的模式也都有它独特的优势：手机APP的控制方式使人可以更加轻松自如的控制车辆，当手机信号不好时，可以转用面板控制模式，直接按下按钮就可控制保护罩，最后的手动控制可以保证前两种控制模式出意外情况或是受天气影响无法使用时车主仍能正常去控制车辆智能保护罩。

2.1机械结构的设计

（1）采用龙门框架结构[1]的设计，可实现双侧可活动收缩装置的下放和收缩，方便了车辆的停放和驶离，且能够方便地自后备箱取物。

（2）通过3：1减速器实行换向，以实现步进电机[3]的输出轴与锥齿轮配合、锥齿轮与锥齿轮之间的啮合，从而获得较低的转速以及大的转矩，降低转动惯量，获得更好的运动特性。

（3）通过采用带有凹槽的轨道万向轮，使其紧贴轨道，减小摩擦力，降低噪声。

（4）通过步进电机的输出轴与联轴器连接牵引轴，带动牵引轴转动，牵引线分别于轴的上下表面相切来实现双侧可活动收缩装置的拉伸与下放。

（5）可活动收缩装置采用多层下放的方式，以提高装置的稳定性，避免因为装置自身原因而损坏车罩。（车罩简图、侧视图如图1所示）

2.2软件结构的设计

利用常用的STM32[2]编程，通过STM32[2]程序来控制车罩装置的行进与可活动收缩装置的下放与收缩。通过手机APP与车罩上的Wi-Fi模块相对接，手机APP接收Wi-Fi模块发出的Wi-Fi信号，确认连接后，可通过手机APP来操控车罩的工作。按下界面上的“开始”按钮，此时，车辆智能保护罩将接收到信号，按照预先铺设好的轨道慢慢驶入，当到达车辆中间位置时停止行驶并固定在轨道上，车罩的可活动的伸缩装置自动下放，直至遮住整个车身，达到保护车辆的效果。当车主需要用车时，再次打开手机APP，手机APP与智能车罩信号连接起来，再通过按下“结束”按钮来收起车辆智能保护罩。保护罩接收到信号之后先将可活动的收缩装置恢复，再根据铺设好的行驶轨道回到工作前的位置，以此结束保护工作。

3.模块化配置的方案

本案设计了五种型号的模块化配置车罩，分别为ZNCZ-1、ZNCZ-2、ZNCZ-3、ZNCZ-4、ZNCZ-5，通过不同模块化的配置，可研发出系列产品，满足不同人群的需要。

3.1可伸缩式罩体模块

由于本方案先前考虑适用车辆为普通车辆，即普通停车位大小：5300*2500mm 能够停下的车辆，但未曾考虑加长版以及加高版的车辆，如林肯加长版，规格为8500mm*1800mm*1500mm，本作品便不能達到罩住车辆的目的了，所以本案采用模块化的配置，中间的罩体部分可伸缩，以此扩大了适用范围，不同尺寸的车辆都能得到保护。

3.2车辆清洗模块

本模块考虑到车辆会受到浮尘、灰尘以及酸雨的污染和伤害，所以该型号的车罩增加了车辆清洗模块，即不改变原有结构下，用于简单的车辆清洗。

3.3照明模块

本模块应用于可视条件较差的情况或者夜间，方便了车辆的停放和驶离。该型号车罩可充分利用太阳能电池供电照明，达到节约环保、绿色、低碳的目的。

3.4监控模块

本型号车罩在车罩装置龙门框架处设有摄像头，可将车辆信息通过手机APP实时反馈到用户手机上，用户可实时监控车辆情况。若有人偷盗车辆，车罩装置出发警报装置，并将警报发送给用户，大大地提高了车辆的安全系数。

4.前景展望

本车罩可以减缓车辆由于外界环境因素对车辆造成的污染或伤害，有效的提高了车辆的安全系数，可有效在露天停车位代替室内停车场使用，且一车一空间，干净安全，减少了车体污损的危险，降低了车辆维修保养的成本，同时该智能车罩结构简单不易损坏易于维修，生产回收方便，是一款能够服务大众的产品，它的经济、社会效益是相当乐观的，符合“中国制造”的大方向，并可依靠上海市政策的扶持，得到进一步的推广。

5.结语

本智能车罩属于应用型课题，机电一体化类别，涉及单片机、传感器、Wi-Fi模块、自动控制等技术，有较高的技术含量。应用范围广泛，适用于多种场合，如酒店、KTV、露天停车场、超市等，缓解了当前国内车辆的发展现状，达到了保护车辆的目的。

参考文献：

[1]张永宇，陆宁主.机械设计基础[M].清华大学出版社，2009.11.

[2]田希晖.C51单片机技术教程[M].北京：人民邮电出版社，2007.10

[3]王志新，罗文广.电机控制技术[M].机械工业出版社，2010.10.

基金项目：

本项目受上海电机学院学科建设项目资助，项目编号：16TSXK01；上海市大学生创新计划资助。