第一作者学校：北京市通州区运河中学附属小学
第一作者人所在年级：5年级
辅导教师姓名：孙滢、高明月
*结构组成：
这款装置以木质结构为框架，为了便于安装分为三个区域。
1、底层部分：两个亚克力板的长方形盒子，用来存放污水和净水；
2、中层部分，1）内部安装水泵、直流电机和鼓风机；2）背面安装PCB电路板；3）将手机收入中层内部，使用8个UVC灯珠给手机进行消毒的区域；4）侧面安装存储免洗洗手液的容器；5）前侧有一个超声波传感器，用来监测手部的靠近；
3、顶层部分：一只圆桶，桶的上方有三个喷水的喷头用于洗手。
*主要特征：
1、体积小，使用方便，使得可以在传统的洗手台之外，进行洗手和烘干。适用于人们活动期间需要多次洗手而不愿意频繁去洗手间的场景，便于安置在类似于餐馆用餐区域的公共空间之内；
2、在洗手的同时，可以进行手机消毒，适用于用餐+拿起手机频繁切换的场景，避免互相感染。
*主要用途：
1、有喷水洗手、喷洒免洗洗手液和对手机消毒3种功能。洗手的净水来自底层的净水盒，洗完手后的污水会通过大圆桶内的下水孔排到底层的污水盒收集；
2、有3种清洁模式：全面清洗、手部消毒和手机消毒。全面清洗包括三种功能，手部消毒模式只使用免洗液消毒和手机消毒，手机消毒模式是只对手机消毒；
3、为了方便使用并且免接触，使用语音命令来选择清洁模式。
*创新点：
1、集洗手、手部免水洗消毒、手机消毒三个功能于一体，可以同时进行手部消毒+手机消毒，避免洗手后使用手机又使得手部有细菌感染的情况；
2、体积小，可移动，适合在传统洗手台之外的大众活动的公共区域放置，供大家使用。
*问题提出：
*提出的问题和解决的问题：
1、我发现在家里、在餐厅吃饭时，尤其是吃海鲜、吃骨头等直接用手抓的食物，手部会很黏。使用一次性手套不方便，但如果不使用，又需要不停的去卫生间洗手，这样实在是太麻烦了！
2、洗手间的洗手、消毒、烘干是分开的，洗一次手要移动好几次。
3、由于新冠肺炎的影响，在机场、火车站都需要用免洗液进行手部的消毒。
4、同时很多时候我们虽然对手部进行了清洗消毒，但是并没有对手机进行消毒，这样就会造成交叉感染。
研究问题的原因和意义：
1、很多人尤其是小孩子，在用餐、工作、室内外活动时，由于去洗手间不方便或嫌麻烦，就经常不洗手，导致手部不卫生，当触碰到嘴、鼻子、眼睛时，就很容易感染自己。
2、手机是人们日常接触最多的物品，但基本没有人会专门给手机消毒。在洗手的同时就能给手机消毒，也避免了手机不卫生感染到自己的情况。
*解决方案：
解决问题的办法：
1、以方便移动、结构小巧为基础进行设计，有清洁手部、喷洒免洗洗手液和对手机消毒3种功能。
2、为了方便使用并且免接触，使用语音命令来选择3种清洁模式，包括全面清洗、手部消毒和手机消毒。
3、电器件：
1)抽水泵把水抽到喷头中；2)隔膜泵把洗手液喷洒出来；3)鼓风机用来吹干手；4)超声波传感器感知近距离手部：5)丝杆结构作为轨道用来伸缩放手机的盒子；6)减速电机控制轨道伸缩。
4、电路模块：
1)用Arduino单片机进行编程控制；2)语音识别模块用来识别语音；3)降压模块将24V电压转换为低电压；4)减速电机的正转和反转可以控制丝杆的伸缩；5)NMOS管用来控制电器的打开和关闭；6)UVC灯珠用来进行手机消毒。
5、单片机使用米思其软件进行图形化编程。以“全面清洗”为例：
1）弹出手机盒，等待10秒，收回手机盒；2）打开紫外线灯和指示灯；3）打开抽水泵和RGB灯；4）打开鼓风机，等待15秒，关闭鼓风机；5）等待超声波传感器检测到手的距离小于10cm，挤出洗手液；7）关闭紫外线灯；8）弹出手机盒，等待10秒，收回手机盒。
发明研究的重点：
1、24V抽水泵等电器由于电压电流过大不能直接连接在单片机上，所以思考如何将单片机电路和用电器电路分开，并能够用单片机进行控制。
2、为了适合不同的需求场景，将机器的功能设定为三种模式：全面清洗、手部消毒、手机消毒。所以需要用单片机进行编程，使得各用电器在这三种模式下自动启动、运行和停止。
发明研究的难点：
1、电路模块数量多，包括单片机、NMOS晶体管、降压模块、传感器模块等，模块之间的连线过多，使用杜邦线和面包板搭建电路复杂且不易维护。最终设计了PBC电路板，这样做可以极大的减少了接线的复杂程度，并让维护工作更轻松。
2、组装中层结构和上层结构时，固定洗手桶、下水管和外侧洗手液管时，需要形状不规则的连接件。通过使用3D建模和3D打印，最终把需要的连接件打印出来。
本发明使用方法、附图说明性文字：
1、说“在吗在吗”，机器会回应“我在。请选择清洗模式，有全面清洗，手部消毒和手机消毒”；
2、说“全面清洗”，机器会回应“好的，全面清洗开始”；
3、机器首先弹出一个小盒子，把手机放进去后，机器会把手机收进去，并开启紫外线灯，开始消毒；
4、机器在洗手桶中的喷头会开始喷水，把双手放进桶里开始洗手；
5、机器喷水结束后，会开始吹风，把手放在出风口处，可以把手烘干；
6、机器最后给手机消毒结束后，会弹出小盒子，把手机拿出来。
*使用或试用效果：
2、把产品摆放在商场一楼的中间广场区域给顾客进行试用，小孩子反馈这样的机器很新颖，都愿意来洗手；大人反馈在商场中这样洗手很方便，不用再专门去洗手间，尤其适合小孩会经常会弄脏手的情况。
*优点：
1、在传统洗手台之外的公共区域内，就可以提供一个洗手烘干消毒于一体的装置，方便人们使用；
已有专利：在传统的固定的洗手台上将洗手、烘干、消毒合为一体
没有：体积小、可以放在餐桌旁边的洗手消毒一体机器
2、洗手和手机消毒同时进行，能尽量避免洗手后使用手机又使得手部有细菌感染的情况。
已有专利：单独地一个小盒子，可以把手机放进去，给手机消毒
没有：在洗手的同时，给手机同时进行消毒，使得手部和手机同
*还需进一步研究的问题：
1、在商场等比较嘈杂的公共场所中，如何解决语音控制不能准确识别语音的问题。
查新说明
*查新网址与关键词：
*与本发明最相近的发明专利、研究文献的名称与摘要：
1、专利号：CN201910915213.X。名称：一种便捷洗手方法及智能洗手系统。摘要：本发明公开了一种便捷洗手方法及智能洗手系统，包括智能洗手系统具体外罩、热成像感应摄像头、转换器、洗手柄、冲洗龙头、皂液系统、水气冲洗系统、干燥系统、消毒装置和中央处理器以及废水收集装置；所述废水收集装置设置在外罩下方，所述热成像感应摄像头设置在外罩上方；所述洗手柄、冲洗龙头设置在外罩内部，所述洗手柄与冲洗龙头通过转换器采用管道与皂液系统、水气冲洗系统、干燥系统连接；所述外罩内、洗手柄内和冲洗龙头内设置有消毒装置。通过单片机控制洗手装置的工作程序，从整体上控制洗手的过程，对于洗手人来说，只需将手放在洗手处握住洗手柄即可，其他都是自动完成。便捷快速，减少了平明洗手多种动作流程。