全自動追光多功能晾衣架的設(shè)計與應(yīng)用前景研究

◇沈陽化工大學(xué) 張玉磊 劉春艷 張鑫 鄭浩睿 孫輝 劉祺

晾衣架是現(xiàn)代家庭的生活必需品，然而傳統(tǒng)晾衣架不夠智能化，無法根據(jù)環(huán)境變化自動改變工作狀態(tài)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展催生各類傳感器設(shè)備的不斷涌現(xiàn)，也使人們對環(huán)境信息的采集、存儲和分析成為可能。項目組研究設(shè)計的智能晾衣架系統(tǒng)即是利用傳感器獲取環(huán)境信息，然后對信息進(jìn)行分析，相應(yīng)地驅(qū)動直流電機的旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)晾衣架的上下左右轉(zhuǎn)動。本產(chǎn)品對晾衣架的控制有自動和手動兩種模式，且功能眾多，很大程度上滿足人們的生活需求。

近年來，隨著生活水平的提高，日常生活用品也變得越來越智能高效，但晾曬衣物依然采用傳統(tǒng)方式，不僅使用繁瑣還耗費時間、精力。因此，需要設(shè)計一款具有較高自動化功能的產(chǎn)品，能夠?qū)崿F(xiàn)自動追光功能的晾衣架，從而滿足特定消費人群的需求?，F(xiàn)就全自動追光多功能晾衣架優(yōu)勢、設(shè)計思路及市場應(yīng)用前景進(jìn)行分析，希望該產(chǎn)品能夠填補智能家居產(chǎn)品領(lǐng)域的空白，提升消費者的消費體驗。

1 全自動追光多功能晾衣架優(yōu)勢

全自動追光多功能衣架內(nèi)部裝有紫外線燈，封閉式框架結(jié)構(gòu)可以大大減小紫外線對人體的危害；其次，晾衣架底部盒子里裝有遙控裝置，使用者可以通過遙控自主地實現(xiàn)晾衣桿的升降，增強對于晾衣架使用的機動性；選用輕質(zhì)的材料，降低了整個裝機的重量。在不使用本產(chǎn)品的時候，還可以對其進(jìn)行拆卸保存，節(jié)省了大量使用空間，同時增加了可移動性；產(chǎn)品的頂部裝有太陽能板，可提高晾衣架的續(xù)航能力，也就意味著在沒有電的情況下，也可以通過太陽能板集聚存儲電量帶動產(chǎn)品使用。全自動追光多功能晾衣架便于拆卸，方便攜帶與清洗，且相對于其他產(chǎn)品來說價格低廉、操作簡單、適用人群很廣，具有廣闊的推廣前景和商業(yè)價值。

2 全自動追光多功能晾衣架的設(shè)計思路

市場上現(xiàn)有的家用晾衣架絕大部分是懸掛式或者不銹鋼落地折疊式晾衣架，二者皆不易拆卸且價格不菲，前者頂部安裝有紫外線燈，長期照射還會對人體產(chǎn)生危害，后者較為笨重。針對許多家庭（特別是有老年人以及身體不方便人士）晾曬衣物的問題，從實際出發(fā)，結(jié)合光敏電阻以及電機的運作等原理，研究出一款晾衣裝置，實現(xiàn)自動追光晾曬、消毒、烘干多功能一體化設(shè)計。

2.1 設(shè)計依據(jù)

家居產(chǎn)品的設(shè)計需要以人文為本[1]。首先，全自動追光多功能晾衣架的高度以標(biāo)準(zhǔn)成年人的身高作為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)參考，結(jié)合實際使用情況設(shè)計為2200mm，確保便于對衣物進(jìn)行晾曬，另外，考量衣服烘干及旋轉(zhuǎn)所需空間，將旋轉(zhuǎn)部位的長度和寬度暫定為450mm。其次，為了完成旋轉(zhuǎn)、晾衣桿的上下移動、自動追光和烘干等功能，在設(shè)計的過程中決定使用連桿、抱閘電機、嚙合斜齒輪、齒輪齒條、單片機、紫外線燈等機械和光學(xué)電子結(jié)構(gòu)使驅(qū)動部分的運動更加合理。

2.2 驅(qū)動結(jié)構(gòu)的設(shè)計

對于智能家居產(chǎn)品設(shè)計來說，需要確保控制系統(tǒng)的完善性[2]。對于全自動追光多功能晾衣架，驅(qū)動結(jié)構(gòu)的設(shè)計是關(guān)鍵，結(jié)構(gòu)設(shè)計的水平將在很大程度上影響晾衣架功能的發(fā)揮。在設(shè)計驅(qū)動結(jié)構(gòu)時，首要考慮的是驅(qū)動裝置功能的實現(xiàn)，即完成旋轉(zhuǎn)、衣桿上下移動以及自動追光等動作。經(jīng)過計算，旋轉(zhuǎn)部分的動力由抱閘電機承擔(dān)，然后利用嚙合齒輪和磁力相斥的原理完成，衣桿上下移動由抱閘電機完成，自動追光動作由單片機控制抱閘電機完成，烘干功能則由紫外線燈來完成。

2.3 各組成部分的設(shè)計

（1）框架。全自動追光多功能晾衣架的框架為箱體，其背部有兩扇門，內(nèi)部有兩個晾衣桿，也是完成烘干和消毒的場所。烘干主要由安裝在箱體內(nèi)的小型烘干機來完成；消毒主要由安裝在烘干機周圍的紫外線小燈來完成，實現(xiàn)烘干、殺菌同步進(jìn)行。

（2）抱閘電機。在設(shè)計的過程中將感光器裝在晾衣桿的中間，這樣可以有效地使衣物大面積被陽光所覆蓋，控制器安裝在衣桿內(nèi)部。抱閘電機采用直齒輪，直齒輪與其升降桿上的“齒鏈”相嚙合，完成晾衣桿上下移動。同時還配備了滑道式回路，通過電路回路閉合，成功實現(xiàn)晾衣桿的上下移動。

（3）磁條。磁條采用同性磁條，主要放在箱體與底座的接觸處，目的減少兩者之間的摩擦力，此處設(shè)計采用“電生磁”原理，利用壓敏電阻來控制電流大小，即磁力大小。在實現(xiàn)自動光追功能的過程中，感光器能夠?qū)⑺袘?yīng)的光線信息反饋給單片機，單片機根據(jù)光線信息對抱閘電機以及磁體進(jìn)行控制，使得晾衣桿左右轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)對光線的自動追蹤，加快衣物晾干的速度。這種系統(tǒng)控制方式能夠在很大程度上減少對人為操作的需求，體現(xiàn)了科技以人為本的原則[3]。

3 新款晾衣架市場應(yīng)用前景分析

現(xiàn)有的自動晾衣架產(chǎn)品由于缺乏完善的功能且價格較高，難以大規(guī)模地普及。而新款晾衣架針對現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)及缺失予以研究改良，提供全自動追光功能。該晾衣架結(jié)構(gòu)及操作簡單、工作可靠，且進(jìn)行了精心地設(shè)計與不斷地改良，保障了創(chuàng)新性、實用性，引領(lǐng)未來人民生活的高品質(zhì)享受。該款衣架成本低、使用效率高、經(jīng)濟環(huán)保、實用性較高，優(yōu)于市場上的同類產(chǎn)品，有效地填補了國內(nèi)市場的空白；其結(jié)構(gòu)相對簡單，有利于大規(guī)模的生產(chǎn)，因此擁有廣闊的市場應(yīng)用前景。

4 結(jié)束語

全自動追光多功能晾衣架設(shè)計合理、操作簡單、功能多樣，適用任何人群，特別是老年人和身體不便者，因而具有巨大的市場需求，其社會效益是無法用金錢來衡量的。該產(chǎn)品可以根據(jù)光強進(jìn)行自動追光進(jìn)而高效地將衣服晾干，還可以按自己的需求調(diào)整位置和高度，減少了很多人在晾衣服時遇到的的困擾，并且便于拆卸、攜帶與存放?？傮w上來說，該晾衣架技術(shù)含量較高、成本低、加工簡單、工作可靠，能夠有效填補智能家居市場的空白。