一款高效的家用清洁机器人设计研究

黄纬

摘要：以智能家居产品的兴起为引，论述了空气净化器和扫地机器人在未来的发展潜力，进而通过研究其功能、结构、使用方式等，发现了一些可改良和创新的地方。从降低噪音、提高净化面积、精简结构、节约成本和能源等方面设计了一款高效的家用清洁机器人。

关键词：智能家居产品；空气净化；扫地；改良创新设计

0引言

由于人们对于生活品质的逐渐提高和科技的发展，满足人们各种需求的智能产品应运而生，而与生活息息相关的应该就是智能家居产品了，在众多的智能家居产品中，扫地机器人和空气净化器毫无疑问是令人印象深刻的，两者分别解决了生活中非常棘手的卫生、健康问题，它们在一定程度上完好的履行了自己的职责，但世上没有完美的产品，通过解构、重组它们的功能、结构、使用方式等，会让人惊喜的发现，它们还有更好的能力表现。

1研究意义

目前，人们的生活节奏正处于一个加快的趋势，并且社会和城市化还处于发展阶段，人们越来越忙于工作将会是一个普遍的社会现象，而随着社会财富的上升，人们对于生活品质的追求特别是健康上的需求将会达到一个空前的高度，但是雾霾频发，空气污染严重且治理起来复杂、困难等现实告诉我们未来不短的时间内空气质量是你我生活中关注的重点；另一方面，对于如何减轻辛苦工作带来的精力上负担也会是产品设计的关注点，而营造一个干净整洁的家无疑是一个优秀的解决思路，因此扫地机器人也是一个发展潜力巨大的产品。

2用户需求研究

通过研究发现，绝大多数空气净化器以风扇驱动空气经过过滤网为原理净化空气，良好的风扇、风道设计会减少噪音的产生，但是为了提高产品净化空气的效率，增加风扇的转速是最简便的方法，而在这种情况下产生的较大噪音会给予用户较差的体验；并且大多数空气净化器为定点工作，因此净化面积固定，但是不同用户对于净化面积的需求不同，一款空气净化器难以满足多种用户，适用性低。

3解决思路

整合扫地机器人的风道结构，当扫地机器人内部的风机把空气吸入、排出后，通过导气管把排出的空气输送至空气净化模块，接着排出进入空气净化系统中的过滤网，达到净化空气效果。但是这种情况下风量较少，净化效果较差，因此空气净化模块上部设计一个管状圆环，将导气管与管状圆环连通，该管状圆环的中央靠内侧开有一条细缝，当空气从导气管进入管状圆环后，使得空气从管状圆环内侧的细缝中排出后形成康达效应，带动该产品上方大量待净化空气流过过滤网，运用这种原理，气流会较平稳、安静，并且空气流量将会增加到狭缝中排出气体的35倍[1]，这样就极大的提高了空气净化的效率，同时又由于风机位于扫地机器人内部，噪音难以传播开来，因此达到了降低噪音的目的；又因整合了扫地机器人，因此使用其驱动功能，产品将能识别障碍，可进入不同的工作空间，达到提高净化效率和面积的目的[2]；并且通过在扫地模块、空气净化模块与充电模块之间增加电磁铁吸附结构，可实现应对用户不同需求的不同功能形态的转变且节约能源和成本。

4设计内容

4.1扫地模块设计

为了尽量压缩体积，通过改良设计，合理的调整了扫地模块的内部结构，把内部的风机和排气孔前移，在兼顾美观的同时让空气净化模块能更好的配合在一起，同时没有过多的增加其高度。并在外壳与空气净化模块接触部位的内面设计有两个电磁铁，用于带动空气净化模块工作时吸附住空气净化模块。

4.2空气净化模块设计

空气净化模块不需要动力部件，其外形为一个圆柱腔体，腔体上部设计有防坠物盖子，腔体内部中央放置空气过滤网，外壳周围分部有许多排气孔和两个楔形凹槽，凹槽内面嵌有吸附铁块，整个结构用于被吸附悬挂在充电模块上，吸附铁块还存在于模块底部与扫地模块电磁铁对应位置，最重要的一个结构位于模块上部的圆环结构，这个圆环以一个紧靠模块内测的导气管连接至模块下部的开孔，开孔对应扫地模块的排气孔。

4.3充电模块设计

充电模块也是改良设计，增加了用于吸附悬挂空气净化模块的结构，其余主要结构为底座，底座上有充电弹片和距离传感器，用于引导机器人充电，悬挂结构上对应空气净化模块吸附凹槽位置为凸起结构，结构内面设计有电磁铁。

4.4使用方式

4.4.1操作

产品通过无线通讯手段与手机连接，使用专门设计的APP操作，通过控制功能模块的开闭，使产品具有只扫地、只空气净化及扫地加空气净化三种功能形态。当切换不同形态和需充电时，产品会自动寻路返回充电模块，扫地模块外壳上设计有提示灯用于显示工作状态以及剩余电量。

4.4.2安装

1.把充电模块靠墙放置，连接电源；2.在充电模块上放置扫地模块，使扫地模块的充电触点与充电模块的充电弹片接触进行充电；3.放置空气净化模块于扫地模块上，并配合好空气净化模块的悬挂凹槽和充电模块上的电磁铁突起。

5产品的改良和创新点

（1）提供了一个全新的思路改善空气净化的噪音问题；

（2）让空气净化动起来，提高净化效率和面积；

（3）当用户提出不同需求时，通过吸附与分离，能够形成不同的功能形态来满足，节约了能源和成本；

（4）操作界面可视化，交互人性化、情感化。

6结语

毫无疑问，智能家居产品会走入我们的生活，但现在这个行业还缺乏许多标准，标准是阻碍智能家居产品发展的一个重要因素，因为智能家居产品应以形成智能家居为目的而设计，而不同产商设计的产品如何在这个智能家居系统中使用而不形成干扰呢？不同产品由于“语言不通”，当它们在运作中“相遇”肯定发生一些设计人员难以预料的问题，最明显的就是由于使用界面不同，用户在使用这些产品时肯定会增加时间和精力成本，这不符合设计原则，从这个结论来看，或许如本文中所探讨的设计会是一个思路。

参考文献：

[1]王旱祥等.无叶风扇环绕出口分析与优化[J].流体机械，2013，41（5）：19-21

[2]沁宝空气净化机器人 巡航净化清新全家[Z].家电科技，2015，01：18