四、功能、特点及应用前景
1、功能 传统的黑板擦需要手动实现其运动，并且需要人力擦除黑板笔
迹，针对这些费时、费力和粉末污染等弊端，我们设计了以上方案， 该方案是建立在自动控制与机械运动原理的基础之上， 综合了机械运 动与电器的自动化控制， 实现了黑板擦的多功能、 模块化和自动化设 计。全自动无尘黑板擦主要具有以下几部分功能：
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
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“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
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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” 。
（ 1）利用电动机可实现正反转的原理，通过减速器、齿轮和链 条来实现黑板擦的自动上下运动。
（ 2）利用电磁吸合原理，使擦除装置与黑板可以自动接触与脱 离，从而实现随时、随意擦除黑板的功能。
（ 3）利用静电原理，避免了粉尘随意漂浮的缺点，实现了粉尘
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的集中清理功能。 （4）通过电路、 开关和操作面板， 实现所有运动的自动化控制。
图3 2．擦除装置设计方案
在导轨中装有黑板擦， 在黑板擦的两端分别设置一衔铁。 在贴近
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黑板擦的边框两边分别固定一个线圈 (已缠有相应匝数的导线 )，两线 圈通过开关分别与相应的电源连接。 开关闭合时， 线圈通电产生电磁 力，在电磁力的作用下， 黑板擦两端的衔铁克服弹簧的作用力与线圈 吸合，从而实现了黑板擦与黑板面的紧密接触，通过黑板擦的移动， 来实现擦除功能。 开关断开时， 电磁力消失， 黑板擦两端的衔铁在弹 簧的作用下与线圈分离， 从而黑板擦与黑板分离， 黑板擦上下移动时， 不会擦除黑板上的字迹。 在黑板擦上面加一等长的塑料罩盒收集散落 的粉笔灰尘，从而实现黑板上字迹的擦除功能和无尘功能。
电动机通过减速器与链轮连接，通过链传动控制黑板擦的移动， 而电动机的正反转则可实现黑板擦的上下移动， 实现电动机正反转的 电路图如图 3,SBF 相当于“上升”按钮，即按下 SBF 时电动机正转， 带动黑板擦向上移动； SBR 相当于“下降”按钮，即按下 SBR 时电 动机反转， 带动黑板擦向下移动。 同理，可以控制横梁从而实现板擦 左右移动。
智能黑板擦设计报告
海军工程大学 2014 年度机械创新设计 作品方案报告
作品名称：智能黑板擦
参赛选手：
11-422 李明昊 11-422 赵 恒 11-422 刘晨博 11-422 贾战鹏
指导教师：
海军工程大学训练部
二〇一四年三月十日
前言
“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” 。因为每天上课要写板书、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。
黑板擦后安装塑料盒，盒内加装小型风扇（见图 2），从而罩住、 收集擦除字迹时产生的粉尘，使本装置具有“无尘”功能。所以，当 我们需要擦黑板时， 就无需直接动手去操作， 而是通过控制开关， 来 实现黑板擦的上下移动与擦除，这样就给使用者带来不少便捷之处。
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图2 三、设计方案 1．黑板擦移动设计方案
2、特点 在设计过程中，采用了机械运动和自动控制相结合的创新设计方
法，使全自动无尘黑板擦与传统的黑板擦除方法相比， 具有如下优点： （ 1）黑板擦的上下运动通过按钮自动控制，方便可靠、省时省
力，节省了上课时间，提高了上课效率。 （ 2）由于采取了粉尘集中清除措施，在黑板擦上面加一塑料罩
盒收集散落的粉笔灰，从而避免了擦黑板过程中产生的灰尘给老师、 同学带来的身体危害，具有环保型的特点。
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，齿滑块，连杆，黑板擦架，螺钉，螺栓，螺母等一系列零 件。
二、工作原理
1. 控制方式 用两个电动机作动力， 控制电机驱动黑板擦的上下运动和导轨的
左右运动。 控制方式可采用单片机进行控制， 采用类似于数控机床的 编程控制方式， 可以擦除特定区域的字迹。 在到达工作指定点之前抬 起黑板擦进行快进， 工作时放下黑板擦， 压紧黑板慢进， 整体提高工 作效率。
2. 定点原理 利用单片机接 2.4GHz 无线通信模块发送指令， 黑板接收端接收
到对应的指令， 执行动作。利用黑板上宫格的分区， 分出 3*6 的格子， 利用相似的原理，按动遥控器的对应按键，擦除对应分区！
3. 吸合与无尘
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黑板擦除装置采用电磁吸合装置， 使既可贴紧黑板， 亦可不贴紧 黑板。即当在“擦除”状态时，通过电路（见图 1）接通，衔铁与线 圈吸合， 使黑板擦与黑板紧密接触， 从而当黑板擦上下移动时， 黑板 擦擦除笔迹。而在“不擦除”状态时，吸合电路并不接通，毛刷与黑 板不接触，从而不具有擦除作用。