“變色龍”智能雨傘設(shè)計(jì)淺析

付召斌 王蘋 池朝霞

摘? 要：雨傘作為居家必備品，價(jià)格低廉，攜帶方便，但也存在易丟失、易損壞等問題，雨霧天路行安全也得不到充分保障。為改善上述情況，筆者設(shè)計(jì)出一款“變色龍”智能雨傘。該雨傘的可替換結(jié)構(gòu)，使用戶可對(duì)損壞部件進(jìn)行簡(jiǎn)易更換;卡扣式設(shè)計(jì)使傘體更加穩(wěn)定。當(dāng)用戶與雨傘的距離超過設(shè)定范圍時(shí)，雨傘就會(huì)發(fā)出蜂鳴聲，同時(shí)手機(jī)振動(dòng)提醒用戶。傘柄底端的天氣環(huán)條也是亮點(diǎn)之一，其會(huì)根據(jù)手機(jī)APP數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新來變換顏色，直觀反映天氣狀況。為了避免雨傘表面大量存水，同時(shí)降低雨霧天交通事故風(fēng)險(xiǎn)，傘布采用新面料，實(shí)現(xiàn)一甩就干，雨傘的反射燈光可以提醒周圍車輛注意避讓行人。

關(guān)鍵詞：可替換結(jié)構(gòu);智能防丟;天氣提醒;無線充電

中圖分類號(hào)：TS959.5? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）01-0150-03

Analysis of the Design of “Chameleon” Intelligent Umbrella

FU Zhaobin，WANG Ping，CHI Zhaoxia

（College of Information Engineering Yango University Fujian University Engineering Research Center for Spatial Data Mining and

Application of Yango University，F(xiàn)uzhou? 350015，China）

Abstract：Umbrella as a necessary household product，low price，easy to carry，but there are also problems such as easy to lose，easy to damage，road safety in rainy and foggy days can not be fully guaranteed. To improve the above situation，the author designs a “chameleon” intelligent umbrella. The replaceable structure of the umbrella enables the user to easily replace the damaged parts，and the clip-on design makes the umbrella body more stable. When the distance between the user and the umbrella exceeds the set range，the umbrella will buzz and the mobile phone vibration will remind the user. The weather ring at the bottom of the umbrella handle is also one of the highlights. It can change the color according to the real-time update of the app data of the mobile phone and directly reflect the weather conditions. In order to avoid a large amount of water storage on the umbrella surface and reduce the risk of traffic accidents in rainy and foggy days，the umbrella cloth is made of new fabrics，which can be dried as soon as it is thrown. The reflected light of the umbrella can remind the surrounding vehicles to avoid pedestrians.

Keywords：replaceable structure;intelligent anti-lost;weather reminder;wireless charging

0? 引? 言

雨傘行業(yè)正處于發(fā)展旺盛、轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期。隨著生活、消費(fèi)水平的提高，大眾對(duì)于雨傘的需求越來越個(gè)性化、多樣化。鑒于此，雨傘行業(yè)只有順應(yīng)時(shí)代潮流，將“互聯(lián)網(wǎng)+”的新興理念融入雨傘的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用中才能滿足大眾的需求。筆者設(shè)計(jì)的“變色龍”智能雨傘，在傳統(tǒng)雨傘的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了智能防丟、天氣提醒、可替換結(jié)構(gòu)、安全出行等四方面的革新?！白兩垺敝悄苡陚阃ㄟ^設(shè)計(jì)創(chuàng)新、材料創(chuàng)新，在滿足需求、實(shí)現(xiàn)智能的同時(shí)，也兼具個(gè)性，使雨傘的使用成為一種時(shí)尚。

1? 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和原理方法

1.1? 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

筆者本著方便實(shí)用的原則，在整體造型與傳統(tǒng)雨傘無大差別的基礎(chǔ)上，對(duì)材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造升級(jí)。傘布采用特殊面料;傘骨融合可替換結(jié)構(gòu)以及卡扣設(shè)計(jì)，骨與布、骨與骨之間都可以方便拆卸。握把固定于傘柄底端，內(nèi)置電路板，植入環(huán)條、呼吸燈及接觸式充電接口等微小模塊，通過握把實(shí)現(xiàn)雨傘的智能控制。

1.2? 工作原理

可替換結(jié)構(gòu)與卡扣設(shè)計(jì)：使用時(shí)，滑動(dòng)下槽致骨架微收，向上輕拉推把，一手握住推把下端推開彈片開關(guān)，便可以將8個(gè)支架沿著推把上下結(jié)構(gòu)開口處方向依次拆卸，同理支架回裝也是相同操作。布與骨之間存在的卡扣結(jié)構(gòu)，可牢固固定支架與傘面，拆卸時(shí)只需打開卡扣就可以分離傘布[1]。圖1和圖2分別是雨傘鏈接結(jié)構(gòu)的正視圖和俯視圖。

傘柄的智能防丟功能：由與智能雨傘配套的APP實(shí)現(xiàn)，通過程度算法判斷用戶與傘具之間的距離。當(dāng)距離超過一定范圍時(shí)，手機(jī)APP會(huì)發(fā)出提醒并保持振動(dòng)，用戶可根據(jù)個(gè)人需要設(shè)定觸發(fā)距離以及開啟或關(guān)閉提醒功能。

天氣環(huán)條：APP內(nèi)設(shè)有天氣信息，根據(jù)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新變換顏色，直觀反映天氣狀況，做到及時(shí)帶傘與增減衣物的提醒。

無線充電：將傘柄內(nèi)部電路板過塑，通過線圈的電磁感應(yīng)實(shí)現(xiàn)無線充電，讓雨天用傘更加安全。

2? 硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

2.1? 模塊化設(shè)計(jì)

為了方便用戶對(duì)損壞部分進(jìn)行自主替換以及優(yōu)化更新產(chǎn)品，“變色龍”智能雨傘采用可替換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，滿足了更多個(gè)性化需求，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)件功能分解，降低了結(jié)構(gòu)件耦合性。

通過模塊化設(shè)計(jì)，將雨傘分為傘骨、傘柄、傘面三部分，各部分具有獨(dú)立性但又可以組裝成一個(gè)整體。在不改變整體結(jié)構(gòu)的前提下，進(jìn)行相應(yīng)模塊的調(diào)整，通過替換的方式實(shí)現(xiàn)雨傘質(zhì)量與使用效率的提升。

2.1.1? 可替換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)雨傘棒的上推柄上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)：用彈簧的彈力將推柄上下部分緊緊咬合在一起，以便于用戶自行拆裝。操作只需兩指輕拉推柄上部，將其上下分離，內(nèi)部傘骨即可取出。圖3是推柄與彈簧結(jié)構(gòu)示意圖。

普通傘骨的固定機(jī)械的鏈接方式不便于拆卸也沒有較大的改進(jìn)空間，因此，我們對(duì)傘骨末端鏈接結(jié)構(gòu)做出調(diào)整。圖4為配合推柄構(gòu)件改進(jìn)得到的特殊功能骨架。圖5為推桿中心軸示意圖，末端的環(huán)狀結(jié)構(gòu)可直接將其鑲于推柄內(nèi)部凹槽。圖6為推桿軸心俯視圖。

2.1.2? 卡扣設(shè)計(jì)

通過模塊化設(shè)計(jì)的卡扣由三個(gè)模塊構(gòu)成，穩(wěn)定性好，且具有強(qiáng)度較高的鏈接結(jié)構(gòu)，由滑鍵控制骨段彈性支撐片進(jìn)行固鎖?？劢Y(jié)構(gòu)如圖7所示。

2.2? 智能化應(yīng)用

2.2.1? 智能防丟

通過藍(lán)牙信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)，“變色龍”智能雨傘可以實(shí)時(shí)判斷手機(jī)和傘的相對(duì)位置，當(dāng)兩者距離超過10米時(shí)，則會(huì)通過傘體蜂鳴、手機(jī)震動(dòng)等方式發(fā)出提醒。

2.2.2? 天氣環(huán)條

通過藍(lán)牙傳輸APP內(nèi)的天氣信息，天氣信息采用不同顏色的環(huán)條表示，通過環(huán)條顏色變化提醒用戶注意天氣變化。

2.2.3? 無線充電

通過線圈的電磁感應(yīng)，也就是電能-磁能-電能，傘具和基座構(gòu)成了一個(gè)雙變壓器，變壓器的一部分位于基座之內(nèi)，另一部分在傘具內(nèi)。通過接觸，就能形成完整的變壓器結(jié)構(gòu)，而電荷也就可以流動(dòng)起來[2]。圖8是無線充電原理圖。

2.3? 多功能傘面

2.3.1? 一甩就干

傘面采用密度高達(dá)300T的服裝面料制作，結(jié)合荷葉效應(yīng)，雨滴觸碰傘面的瞬間，立即形成水珠滾落，傘面沒有水珠存留，實(shí)現(xiàn)了傘面防水能力的顯著提升，也避免了滲漏、滴水等傳統(tǒng)雨傘常見問題。

2.3.2? 反光設(shè)計(jì)

光源照射到反光傘面層后，會(huì)被反光傘面層反射到主體上。由于反光傘面基本可以認(rèn)為是拋物面狀，所以反光傘的漫反射范圍更廣，很多時(shí)候利用反光傘制造出一個(gè)漫反射區(qū)域，主體在區(qū)域內(nèi)活動(dòng)，比如寵物、小孩等[3]。雨傘的反光傘面層是銀灰色的，并且內(nèi)測(cè)涂有銀色、金黃色等常見顏色的反光材料，這可以有效提升“變色龍”智能雨傘的反光能力。

3? 結(jié)? 論

“變色龍”智能雨傘順應(yīng)了“消費(fèi)升級(jí)”的經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)，將模塊化設(shè)計(jì)與智能化應(yīng)用相結(jié)合，旨在解決易丟失、易損壞以及雨霧天出行安全難保障等常見問題。在功能方面，該雨傘符合人性化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單易換、智能防丟、天氣提醒等功能?？商鎿Q結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在一定程度上減少了資源的浪費(fèi)，符合可持續(xù)發(fā)展理念。在外觀方面，將模塊集成，對(duì)雨傘進(jìn)行優(yōu)化，做到了既美觀又實(shí)用，迎合了用戶喜好。在技術(shù)和產(chǎn)品的不斷迭代下，“變色龍”智能雨傘可以滿足更多的使用場(chǎng)景，讓雨傘的使用不僅是為了應(yīng)對(duì)天氣變化，更是一種時(shí)尚。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張艷華.折疊雨傘機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析研究 [J].機(jī)械工程師，2017（2）：65-66.

[2] 肖志堅(jiān)，韓震宇，李紹卓.關(guān)于便攜式電子設(shè)備新型無線充電系統(tǒng)的研究 [J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2007（12）：114-116.

[3] 楊學(xué)巖，單國(guó)華.三涂層珠光漆的工藝調(diào)試及色差控制 [J].現(xiàn)代涂料與涂裝，2015，18（1）：1-4.