一种动物粪便清理装置

王伊卓

摘 要： 为了方便人们在日常生活中清理街道等公共场所的动物粪便，本人通过调查、研究，运用了“皮带传动”“链条传动”等科学原理进行该清理装置的设计。本装置结构合理，设计巧妙，操作简便，使用轻巧，能快速清理动物粪便，很好地解决现有动物粪便清理产品中存在的结构结构复杂、不合理，不方便操作和拆卸维修困难等技术问题，对现有技术来说，具有很好的市场前景和发展空间。

关键词： 动物;粪便;清理装置

随着人们生活水平的提高，越来越多的人养起宠物，尤其是老年人和儿童，更是把它当作自己的家庭成员。另一方面，经济水平的提高，人们对居住环境的要求也越来越高，随着宠物的大量增多，粪便清理成为一件令人头痛的事，一些人外出遛狗很少主动去清理宠物狗的粪便，导致周围人的不满;一些人使用报纸清理粪便，但是需要手动清理，这样也带来了不少尴尬。而且合理的收集粪便有利于充分响应我国绿色生态环保建设号召，为绿色农田建设提供新方式。

在我们国内，对“动物粪便清理装置”的研究也日益得到了人们的关注，如：扬州业恒智能科技有限公司的实用新型专利《一种动物粪便清理装置》，国人史耀东等人的专利《动物粪便小型清理装置》，国人王国强等人所著的论文《单片机在SM-1型畜禽粪便清理设备中的应用》等，在对动物粪便清理方面都有仁者见仁、智者见智的一面。

经过对国内外关于此方面的研究发现：我们国内越来越多的人开始有较强的环保意识，并付诸于行动。各种设计新颖、功能强大、清理效果好的动物粪便清理装置应运而生就是一个很好地例证。经过对比，发现相关的研究产品虽然实现了无需手工清理宠物粪便的功能，但是仍然存在以下问题：（1）操作系统繁琐，使用操作不方便;（2）内部结构复杂，装置的出故障率高，维修保养不方便;（3）产品造价较高，不利用推广。系统繁琐，使用操作不方便。那么如何设计一种结构合理，设计巧妙，操作简便，实用轻巧，快速清理动物粪便，方便维修的动物粪便清理装置是本人需要研究、解决的问题。

一、目前在生活中人们对于动物粪便清理的现状及对动物粪便清理方式的需求

本次研究，共发放给“居民、环卫工人、养狗人士”这三类不同的群体共180份问卷，调查、统计结果如下：

（1）目前动物粪便清理的现状：都认为动物粪便成灾，大多数调查者都有过不愉快的经历，对目前的现状不满意。

（2）目前大家看到的动物粪便大部分没有清理，即使清理也是主人拿报纸或塑料袋包起动物粪便，扔进路边的垃圾桶或绿化带内，影响环境和公众健康。同时受访的人中有158人表示清理动物粪便是动物主人的责任。

（3）在统计中，对看到有动物主人没有清理粪便这种不文明的行为时，在对普通居民发放的180份问卷中，86人表示会劝告动物主人履行自己的义务;62人仅表示轻视这种行为但自己不会去行动;另外也有32人表示不关我事。调查结果显示市民对待这个问题态度还反應还是积极的。

（4）在统计中，有95%以上的居民希望养狗人士能随身携带清理小动物粪便的工具;有5%的的居民认为无所谓。

（5）被调查人员的反馈和建议：

①政府要加强管理，建立依法养狗，文明养狗相关管理规定，落实处罚约束机制;

②人们迫切希望能有一种便捷、轻巧、价格便宜且清洁效果理想的工具来进行动物粪便的清理;

③结合国内和国际的动物粪便处理做法，把动物粪便集中处理，这样，有利于把动物粪便“变废为宝”，做到动物粪便有效利用，利于环保。

二、方案设计

为解决上述问题所采用的技术方案是：一种动物粪便清理装置，包括杆体、收纳箱和清扫机构，清扫机构设置在收纳箱的开口处，所述的清扫机构包括第一转轴和设置在第一转轴上的清扫板，第一转轴水平设置在收纳箱的中心线上;杆体的顶部设置有与第一转轴配合使用的第二转轴，第二转轴驱动第一转轴并带动清扫板转动，将粪便扫进收纳箱。

如下图1所示：

所述的清扫板的固定端设置在第一转轴上，清扫板的自由端向外辐射延伸至收纳箱的开口处，清扫板的自由端向内弯折，便于清扫粪便。

所述的清扫板的数量为2-4个。

所述的第二转轴的伸出端设置有便于转动的旋转手柄。

所述的第一转轴和第二转轴通过链条传动连接。

三、具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图4所示，一种动物粪便清理装置，包括杆体1、收纳箱2和清扫机构3，清扫机构3设置在收纳箱2的开口处，所述的清扫机构3包括第一转轴301和设置在第一转轴301上的清扫板302，第一转轴301水平设置在收纳箱2的中心线上;杆体1的顶部设置有与第一转轴301配合使用的清扫板303，第二转轴303驱动第一转轴301并带动清扫板302转动，将粪便扫进收纳箱2。

以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、完善和限定：如所述的清扫板302的固定端设置在第一转轴301上，清扫板302的自由端向外辐射延伸至收纳箱2的开口处，清扫板302的自由端向内弯折，便于清扫粪便。

四、项目的创新效果

本项目包括杆体、收纳箱和清扫机构，清扫机构设置在收纳箱的开口处，结构简单清晰明了，使用轻巧，快速清理动物粪便，也便于使用后拆卸，操作方便。如：清扫板的固定端设置在第一转轴上，清扫板的自由端向外辐射延伸至收纳箱的开口处，清扫板的自由端向内弯折，便于清扫粪便;又如第二转轴的伸出端设置有便于转动的旋转手柄，操作更简单;再如：第一转轴和第二转轴通过链条传动连接，也可更换为其它传动方式，传动功能实现有多种方式，维修更换方便。

五、项目运用的科学原理

该项目应用的主要科学方法是“控制变量法”。运用了“皮带传动”“链条传动”等科学原理进行设计与实施。

在确定各齿轮参数等方面，采用了物理学中常用的“控制变量法”来进行参数设计、后期参数调整等，最终确定出各齿轮的最优参数。

在第一转轴和第二转轴连接部位先后运用了“皮带传动”“链条传动”进行驱动，两种设计方式均达到了预期效果，考虑到产品使用环境，链条传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比，后经过计算及后期反复验证，最终采用“链条传动”。

六、研究实施过程

在本项目的研究过程中，进行了反复多次的修改和技术上的更新。

（一）第一代设计作品

在最初的设计过程中，只有清扫机构一部分，最初的设想就是为了携带便捷，因此，没有设计杆体这一部分，把手柄设计在了清扫机构一侧，清扫板为平的，自由端没有向内弯析，收纳箱为方形。其他部件均和最终的产品设计一致。在操作时，需蹲下身子，用手转动手柄，使转轴带动清扫板把粪便清理至收纳箱。

在试用时，发现这样的设计有以下几个缺点：

（1）年岁大的老人操作不便;

（2）平头清扫板清理地面的粪便不够彻底，且清扫板在转动过程中，因材质问题，发现的噪声较大。

（二）第二代设计作品

在第一代设计作品的基础上，作了以下几个地方的改动：首先设计了长度合适的伸缩杆体，便于不同年龄的人操作;其次，运用了皮带传动的科学原理;又把清扫板的自由端向内弯析，收纳箱改为弧形，清扫板也由原来的三个增加为四个，即为最终作品。

七、本次设计理念创新

本项目结构合理，设计巧妙，操作简便，使用轻巧，快速清理动物粪便，方便维修，解决现有动物粪便清理器中存在的结构不合理，结构复杂，不方便操作和拆卸维修困难等技术问题，对现有技术来说，具有很好的市场前景和发展空间。另外，便捷的清理动物粪便清洁装置能解决人们日常清理动物粪便的难题，更好地增强人们的环保意识。

八、结论

针对该项目的研究，本人根据自己对发明创新的热爱和所学的相关物理、数学等相关知识對动物粪便清理装置的改良设计作了较细致的研究，设计出一种新型动物粪便清理装置。本装置能很好地解决现有动物粪便清理器产品中存在的结构不合理，结构复杂，不方便操作和拆卸维修困难等技术问题。结合该项目在实际操作中的使用意见，后期在现有基础上可以作以下改进：（1）对该项目进一步的改进、完善和限定：如所述的清扫板302的数量为3-4个;针对不同的使用环境，在第一转轴301和第二转轴303之间驱动采用皮带传动和链条传动多种传动方式，在第一转轴301处设切换装置。（2）正常使用时，将收纳箱的开口处对准宠物的粪便，用小电机转动旋转手柄4，第二转轴303利用链条驱动第一转轴301，并带动清扫板302转动，将粪便扫进收纳箱，会更省力。

通过本次研究和设计，本人受益匪浅，真切地感受到提高个人环保意识，增强国民素质的重要性;但我更深切地体会到创意来源于生活，科技才能点亮我们更美好的未来。因本人的所具备的知识有限，这项设计还存在着不足，相信在未来知识不断储备中，本人会设计出更理想的动物粪便清理装置，让它更好地为人们服务，为我们的环保事业做出力所能及的贡献。

参考文献：

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[2]杨长福.走均衡城市化建设生态城市的研究[J].环境与可持续发展，2011（4）.

[3]陈越.我国环境治理决策的困境及对策研究.燕山大学出版社，2014.

[4]戚玉强，等.宠物粪便清理机的研制.机电产品开发与创新，2016（5）.

[5]王国强，等.单片机在SM-1型畜禽粪便清理设备中的应用.科技信息，2010（19）.

[6]专利：动物粪便小型清理装置.2016101934169.

[7]专利：智能小型动物粪便清理装置.201610193414X.

[8]专利：一种动物粪便清理装置.2017106383311.