智控家用果蔬清洗机
作者： 唐美惠子
谭迪熬 中国发明协会院士专家咨询工作委员会首任专家，中国发明协会中小学创造教育分会会长，科技创新教育特级教师，教育部国培计划专家库专家。
我家在农村，人们需要清洗果蔬、肉类、水产等时，通常是把它们放入盆中，倒入适量的清水再用手搓洗。这种清洗方式费时费神，洗涤效果欠佳，用其他工具刷洗又比较麻烦。尤其在冬天，用冷水清洗时手都快冻僵了。
不如将这项清洗工作交给机器吧！于是，我考虑设计一种家用果蔬清洗机。老师在了解我的想法后鼓励我利用通用技术课上所学的知识，按照设计的一般流程来完成。
一、设计思路
（一）分析因素
影响果蔬清洗效果的因素有：果蔬本身的特点、清洗方式、清洗设备等。
观察统计可得，常见的瓜果有表皮，形状相对较规则。常见的蔬菜以茎叶为主，大多呈长条状和片状结构。
清洗要有以下效果：表面干净，无污物残留；能在一定程度上去除表面的农药残留；不损坏果蔬品质，清洗时间短，清洗效率高；清洗后能自动沥干水分。
（二）设计思路
利用微型涡轮搅动水流清洗果蔬；在容器底部增加气泡发生器，气泡与果蔬的碰撞破裂，去除果蔬表面附着的脏污和农药残留；清洗完后可自动排水。
二、结构设计
（一）初步设计
初步设计的家用果蔬清洗机主要包括清洗桶、清洗篮、涡轮、气泡发生器。
我将装零食的圆形塑料瓶作为清洗桶，用铁丝网做了一个清洗篮，又网购了小型涡轮和气泡发生器，在老师的指导下组装成小型果蔬清洗机。
实验测试时发现，该机器存在清洗篮网孔小、控制不便、清洗篮容积太小等问题。
（二）改进设计
改进后的智控家用果蔬清洗机主要由清洗桶、清洗篮、涡轮、控制器、电磁阀、气泡发生器等组成。
我在网上买了小型电磁阀、容积稍大且底部带阀门的塑料桶，控制器采用的是我学习编程用的MAKER UNIO主板。在老师的指导下，我通过编程设计实现对涡轮、气泡发生器和电磁阀的控制，达到了设计目的。
三、使用方法
往清洗桶中注入清水，把需要清洗的果蔬置于清洗篮中，启动电源，根据果蔬类别设置清洗模式，设定清洗时间，启动控制器。此时气泡发生器和涡轮同时工作，通过微型涡轮带动水和气泡一起进入稀疏网孔的清洗篮中，与果蔬搅拌、碰撞、摩擦清洗，气泡在碰撞中破裂，大大提升了清洗效率。
临近洗涤完毕，电磁阀打开排水，防止污物再次附着于果蔬表面。当水面低于清洗篮底部时，控制器控制涡轮和气泡发生器停止工作，排完水后，电磁阀停止工作，果蔬在清洗篮内自然沥干。
四、实验测试
（一）涡轮水洗法与涡轮+气泡水洗法对比
1.实验步骤
（1）准备含农药残留的草莓、包菜各0.2 kg，平均分成两份。
（2）把第一份混合果蔬放入清洗篮内，倒入4 L清水，用智控家用果蔬清洗机清洗，采用涡轮水洗法清洗5分钟后排水，取出被洗果蔬。
（3）将第二份混合果蔬采用涡轮+气泡水洗法进行清洗，用水量和清洗时间均与第一份混合果蔬的相同。清洗完毕后取出被洗果蔬。
将两份清洗过的果蔬进行对比。
2.实验结果
目视清洗后的果蔬清洁度，并对比分析、记录。检测清洗前和清洗后的草莓、包菜样品的农药残留。
3.实验结论
相同条件下，涡轮+气泡水洗法去除农药残留的效果更好。
（二）不同果蔬清洗时长对比
1.实验步骤
（1）准备无污物的苹果、包菜、大蒜叶、辣椒、圣女果、小白菜、萝卜、土豆各200 g左右。
（2）准备一满盆泥水，将上述果蔬全部放入泥水中浸泡1分钟，再捞出沥干水分，最后分类放置并晾干。
（3）取晾干的苹果置于智控果蔬清洗机清洗篮内，倒入4 L清水进行清洗，开始计时。分别在清洗1分钟、3分钟、5分钟、6分钟时间取出苹果，观察并记录其表皮情况。清洗完毕，排干清洗机内的水。
（4）把苹果分别换成上述准备好的包菜、大蒜叶、辣椒、圣女果、小白菜、萝卜、土豆，重复上述操作，并记录。
2.实验结论
相同条件下，表面光滑、凹陷部位少的瓜果易清洗，凹陷部位多的瓜果及叶类蔬菜相对较难清洗。一般情况下，使用果蔬清洗机5分钟就可以将果蔬清洗干净。（指导老师：易跃红 李鲜艳）
专家点评
唐美惠子同学的智控家用果蔬清洗机是一件基于项目式学习的创新实践成果。作者所在的农村中学在先进教育理念的引领下，对科技创新人才的培养毫不松懈。
这项作品的产生，充分体现：其一，作者具有良好的创新实践主动性，能从改善农村清洗果蔬的不便与不到位的现实情况进行项目式学习，以着重提升自己跨学科解决问题的能力。其二，具有一定的技术学习与应用的能力。能将人工智能和涡轮水洗法效果与涡轮+气泡水洗法对比应用、实验，找到了最佳的结合方式。
当前，面对党和国家对大力发展新质生产力人才的需求，高中阶段，我们要着重于同学们“创新追求、责任担当、批判性思维、跨学科知识的综合应用，部分新技术的尝试应用，较为复杂问题的解决，创新品格的形成”开展科创活动，以养成拔尖创新人才“好学上进、求真务实、创新精进、报效祖国的内驱力和执行力，不断为祖国和人民有所发现、有所发明”的行为习惯。