多功能智能晾衣機的設(shè)計

侯毅恒　韓海媚　肖宏曉　尹偉劍　何芳賢　何麗華　劉德澤

【摘 要】近年來，隨著國內(nèi)經(jīng)濟的飛速發(fā)展及城鎮(zhèn)化的深入推行，直接推動了智能家居行業(yè)晾衣機產(chǎn)品的快速發(fā)展。文章提出了一款多功能智能晾衣機的設(shè)計，利用氣撐桿輔助升降機構(gòu)的設(shè)計實現(xiàn)總體的升降，利用滑臺機構(gòu)實現(xiàn)晾衣軌道的平面轉(zhuǎn)移，綜合保證了晾衣的方便性與智能性，真正體現(xiàn)“科技方便生活”的理念。

【關(guān)鍵詞】晾衣機;安全性;便捷晾衣;智能感應(yīng)控制

【中圖分類號】TS914.21 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）07-0044-02

0 引言

隨著城鎮(zhèn)化的深入推進[1]，城鎮(zhèn)人口激增，城市的房價也隨之大幅增長。作為剛工作的年輕人或者普通的工薪階層，租住公寓樓或者購買經(jīng)濟適用的小戶型，成為他們的首選。公寓樓、小戶型房屋均存在面積小、采光差、日均光照時間嚴重不足等問題?，F(xiàn)有的晾衣機安全性差，占用室內(nèi)面積大，只能實現(xiàn)簡單的晾曬過程，具有晾曬位置需手動調(diào)節(jié)、智能化不足等缺點。所以，當前市場急需一款可以同時滿足衣物采光晾曬、智能收放、節(jié)省室內(nèi)空間且極具安全性的智能晾衣機。針對上述提出的問題，文章提出了一款多功能智能晾衣機的設(shè)計，利用氣撐桿輔助升降機構(gòu)的設(shè)計實現(xiàn)總體的升降，利用滑臺機構(gòu)實現(xiàn)晾衣軌道的平面轉(zhuǎn)移，綜合保證了晾衣的方便性與智能性。

1 裝置介紹

該裝置由氣撐桿輔助升降機構(gòu)、折疊機構(gòu)、晾衣軌道裝置、絲桿滑臺裝置和感應(yīng)控制系統(tǒng)組成，整體機械裝置如圖1所示。

1.1 氣撐桿輔助升降機構(gòu)與翻折機構(gòu)

本機構(gòu)由氣撐桿、四邊形固定架、翻折機構(gòu)和電動推桿等組成（如圖2所示）。

調(diào)查顯示：現(xiàn)有晾衣機多采用剪叉吊頂式結(jié)構(gòu)，但吊頂設(shè)計和鋼絲繩的存在帶來了極大的安全隱患。為解決安全性問題，本產(chǎn)品利用平行四邊形的性質(zhì)定理[2]，實現(xiàn)整體的穩(wěn)定升降。主要原理如下：氣撐桿處于平行四邊形的對角線位置上，當右側(cè)的翻折結(jié)構(gòu)的電動推桿伸縮時，其晾衣整體的重心也變化即F2發(fā)生變化，進而改變氣撐桿的伸縮長度，實現(xiàn)總體的升降[3]。

1.2 晾衣軌道裝置

晾衣軌道裝置[4]（如圖3所示）包括軌道、溫濕度感應(yīng)裝置、步進電機、同步輪、同步帶、終端滑車和若干晾衣滑車。其中，晾衣軌道的大小可根據(jù)實際需求設(shè)計，以便合理利用陽臺空間。

晾衣滑車的工作形式采用了類似窗簾的運動原理，將所有晾衣滑車之間用等長的鋼繩串聯(lián)，通過同步帶帶動終端滑車控制所有晾衣滑車的收發(fā)。步進電機通過同步輪、同步帶帶動終端滑車運動。晾曬時，所有晾衣滑車集中在外側(cè)，將衣服掛在晾衣滑車后，再通過步進電機帶動滑車，最總使所有晾衣滑車均勻地散開。

1.3 系統(tǒng)控制原理

該裝置控制系統(tǒng)（如圖4所示）以STM32F103C8T6作為主控微處理器。微型處理器分別實時對濕度傳感器、溫度傳感器、光敏傳感器進行信號接收。其步進電機采用TB6600驅(qū)動器進行信號分頻[5]，其通過主控制器頻率周期的脈沖信號輸出進而控制步進電機的正反轉(zhuǎn)及速度大小。當單片機接收到濕度傳感器傳來的電信號時，電機運動將晾衣裝置收回室內(nèi);當單片機接收光敏傳感器信號時，控制晾衣裝置隨光照方向移動;當單片機接收到溫度傳感器時，連接絲杠電機隨溫度變化而進行晾曬、收回運動。其中，單片機I/O口通過串口通信連接藍牙通信模塊，通過藍牙與手機小程序發(fā)出動作指令進而進行晾衣機的全部操作;單片機連接繼電器，繼電器控制紫外線的開關(guān)，實現(xiàn)殺菌消毒功能。其中，溫度自動控制、光敏自動控制、濕度檢測自動控制功能，需要藍牙控制調(diào)制自動擋才能實現(xiàn)?？刂苾?yōu)先級為濕度傳感器、溫度傳感器、光敏傳感器，當使用濕度信號功能時，其他功能不起作用;當需要人為控制時需調(diào)為手動操作模式。

2 裝置特點

2.1 安全性高

本文設(shè)計的晾衣機直接安裝于陽臺墻壁上，有效地減少應(yīng)力集中，相比吊頂式晾衣機更安全;氣撐桿的存在也避免了裝置的急進急退，既可提高零件使用壽命，也可防止砸傷使用者。

2.2 便捷晾衣

晾衣軌道內(nèi)的晾衣滑車，由步進電機控制在軌道上定向移動。掛衣服時，滑車自動集中在一側(cè)，掛上衣物后滑車自動均勻地散開，無需來回在內(nèi)外兩晾衣桿晾曬;為滿足在外忙碌的上班族，本裝置的感應(yīng)系統(tǒng)實時監(jiān)控天氣，具有下雨自動收衣的功能。

2.3 智能感應(yīng)控制

晾衣軌道兩側(cè)均安裝感應(yīng)裝置，實時感應(yīng)光照、溫度、濕度的變化。晾衣軌道可根據(jù)檢測到的天氣狀況移動，實現(xiàn)“光弱追光，光強避光”和保護衣物的效果。

2.4 節(jié)省空間

現(xiàn)有房屋普遍較矮，現(xiàn)有晾衣機升至最高處時衣物因高度不夠而阻礙視線，未實現(xiàn)原有節(jié)省空間的預(yù)想。本晾衣機使用時，晾衣軌道伸向室外晾曬，有效地擴大晾衣范圍，減少室內(nèi)空間的占用。

3 結(jié)語

衣物的洗滌與晾曬，是我們?nèi)粘Ｉ钪兴究找姂T又必不可少的小事，針對這種單調(diào)的日常行為，市場上早已問世了諸多晾衣機，但這些晾衣機大多只能滿足基本的晾曬動作，未體現(xiàn)出智能簡單生活的理念。本文所述的多功能智能晾衣機的設(shè)計則是出于上述問題來考慮，具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、安全實用、真正節(jié)省陽臺空間等優(yōu)點，貼合了廣大群眾的需求，具有較高的推廣價值。

參 考 文 獻

[1]李雷剛，黃飛挺，馬雙斌.多功能電動晾衣機設(shè)計研究[J].科技專論，2014（8）.

[2]魏巍，張明召.四連桿鉸鏈與氣撐桿在發(fā)動機罩上的力學研究[J].北京汽車，2018（4）.

[3]周勇.電動尾門系統(tǒng)最大受力研究[J].汽車實用技術(shù)，2019（11）.

[4]袁根紅，曾勇，李禧川.基于家居式晾衣機的新探究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2019（6）.

[5]高立新.基于GSM的智能晾衣機的研制[J].清遠職業(yè)技術(shù)學院學報，2011（6）.