多功能智能晾衣机的设计

侯毅恒　韩海媚　肖宏晓　尹伟剑　何芳贤　何丽华　刘德泽

【摘 要】近年来，随着国内经济的飞速发展及城镇化的深入推行，直接推动了智能家居行业晾衣机产品的快速发展。文章提出了一款多功能智能晾衣机的设计，利用气撑杆辅助升降机构的设计实现总体的升降，利用滑台机构实现晾衣轨道的平面转移，综合保证了晾衣的方便性与智能性，真正体现“科技方便生活”的理念。

【关键词】晾衣机;安全性;便捷晾衣;智能感应控制

【中图分类号】TS914.21 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）07-0044-02

0 引言

随着城镇化的深入推进[1]，城镇人口激增，城市的房价也随之大幅增长。作为刚工作的年轻人或者普通的工薪阶层，租住公寓楼或者购买经济适用的小户型，成为他们的首选。公寓楼、小户型房屋均存在面积小、采光差、日均光照时间严重不足等问题。现有的晾衣机安全性差，占用室内面积大，只能实现简单的晾晒过程，具有晾晒位置需手动调节、智能化不足等缺点。所以，当前市场急需一款可以同时满足衣物采光晾晒、智能收放、节省室内空间且极具安全性的智能晾衣机。针对上述提出的问题，文章提出了一款多功能智能晾衣机的设计，利用气撑杆辅助升降机构的设计实现总体的升降，利用滑台机构实现晾衣轨道的平面转移，综合保证了晾衣的方便性与智能性。

1 装置介绍

该装置由气撑杆辅助升降机构、折叠机构、晾衣轨道装置、丝杆滑台装置和感应控制系统组成，整体机械装置如图1所示。

1.1 气撑杆辅助升降机构与翻折机构

本机构由气撑杆、四边形固定架、翻折机构和电动推杆等组成（如图2所示）。

调查显示：现有晾衣机多采用剪叉吊顶式结构，但吊顶设计和钢丝绳的存在带来了极大的安全隐患。为解决安全性问题，本产品利用平行四边形的性质定理[2]，实现整体的稳定升降。主要原理如下：气撑杆处于平行四边形的对角线位置上，当右侧的翻折结构的电动推杆伸缩时，其晾衣整体的重心也变化即F2发生变化，进而改变气撑杆的伸缩长度，实现总体的升降[3]。

1.2 晾衣轨道装置

晾衣轨道装置[4]（如图3所示）包括轨道、温湿度感应装置、步进电机、同步轮、同步带、终端滑车和若干晾衣滑车。其中，晾衣轨道的大小可根据实际需求设计，以便合理利用阳台空间。

晾衣滑车的工作形式采用了類似窗帘的运动原理，将所有晾衣滑车之间用等长的钢绳串联，通过同步带带动终端滑车控制所有晾衣滑车的收发。步进电机通过同步轮、同步带带动终端滑车运动。晾晒时，所有晾衣滑车集中在外侧，将衣服挂在晾衣滑车后，再通过步进电机带动滑车，最总使所有晾衣滑车均匀地散开。

1.3 系统控制原理

该装置控制系统（如图4所示）以STM32F103C8T6作为主控微处理器。微型处理器分别实时对湿度传感器、温度传感器、光敏传感器进行信号接收。其步进电机采用TB6600驱动器进行信号分频[5]，其通过主控制器频率周期的脉冲信号输出进而控制步进电机的正反转及速度大小。当单片机接收到湿度传感器传来的电信号时，电机运动将晾衣装置收回室内;当单片机接收光敏传感器信号时，控制晾衣装置随光照方向移动;当单片机接收到温度传感器时，连接丝杠电机随温度变化而进行晾晒、收回运动。其中，单片机I/O口通过串口通信连接蓝牙通信模块，通过蓝牙与手机小程序发出动作指令进而进行晾衣机的全部操作;单片机连接继电器，继电器控制紫外线的开关，实现杀菌消毒功能。其中，温度自动控制、光敏自动控制、湿度检测自动控制功能，需要蓝牙控制调制自动挡才能实现。控制优先级为湿度传感器、温度传感器、光敏传感器，当使用湿度信号功能时，其他功能不起作用;当需要人为控制时需调为手动操作模式。

2 装置特点

2.1 安全性高

本文设计的晾衣机直接安装于阳台墙壁上，有效地减少应力集中，相比吊顶式晾衣机更安全;气撑杆的存在也避免了装置的急进急退，既可提高零件使用寿命，也可防止砸伤使用者。

2.2 便捷晾衣

晾衣轨道内的晾衣滑车，由步进电机控制在轨道上定向移动。挂衣服时，滑车自动集中在一侧，挂上衣物后滑车自动均匀地散开，无需来回在内外两晾衣杆晾晒;为满足在外忙碌的上班族，本装置的感应系统实时监控天气，具有下雨自动收衣的功能。

2.3 智能感应控制

晾衣轨道两侧均安装感应装置，实时感应光照、温度、湿度的变化。晾衣轨道可根据检测到的天气状况移动，实现“光弱追光，光强避光”和保护衣物的效果。

2.4 节省空间

现有房屋普遍较矮，现有晾衣机升至最高处时衣物因高度不够而阻碍视线，未实现原有节省空间的预想。本晾衣机使用时，晾衣轨道伸向室外晾晒，有效地扩大晾衣范围，减少室内空间的占用。

3 结语

衣物的洗涤与晾晒，是我们日常生活中司空见惯又必不可少的小事，针对这种单调的日常行为，市场上早已问世了诸多晾衣机，但这些晾衣机大多只能满足基本的晾晒动作，未体现出智能简单生活的理念。本文所述的多功能智能晾衣机的设计则是出于上述问题来考虑，具有结构简单、安装方便、安全实用、真正节省阳台空间等优点，贴合了广大群众的需求，具有较高的推广价值。

参 考 文 献

[1]李雷刚，黄飞挺，马双斌.多功能电动晾衣机设计研究[J].科技专论，2014（8）.

[2]魏巍，张明召.四连杆铰链与气撑杆在发动机罩上的力学研究[J].北京汽车，2018（4）.

[3]周勇.电动尾门系统最大受力研究[J].汽车实用技术，2019（11）.

[4]袁根红，曾勇，李禧川.基于家居式晾衣机的新探究[J].科技创新导报，2019（6）.

[5]高立新.基于GSM的智能晾衣机的研制[J].清远职业技术学院学报，2011（6）.