可移动智能室外晾衣架设计*

伍兆鹏，林 权，谢 鸣，余 坤，王麒权，林嘉兴

（武夷学院 机电工程学院，福建 武夷山354300）

日常生活中，人们经常选择在天气晴好时把衣物和被子搬去顶楼或者空地上晾晒衣物，晾晒时多为自己牵绳或有安装好的晾晒杆，以避免室内阳台晾晒的种种限制，同时也放弃了室内阳台的种种优点，比如室外天气变化无常，在艳阳高照的时候突然变天上雨，或者到了晚上才想起来忘记收衣，这对有衣物晾晒在室外的人来说就非常被动，经常会因为发生种种情况不能及时收回衣物[1-3]。另外现在城市对于高层小区安装室外晾衣架的限制也越来越多，而且室外晾衣架整天风吹日晒雨淋，一旦晾衣架上起固定作用的螺栓会产生松动，难保不出现高空坠物的意外，业主如果没有及时维修，就存在掉落的可能，这对人员密集的城市是一大潜在危害[4-5]。

现在市场上所用到的室外晾衣架主要有两方面缺陷，一方面，无法实现晾衣架的自动化与的环境监测，不能够实现自主的收衣和晾衣，另一方面，固定安装在小区高层住户的墙外，存在安全隐患[6-7]。在此针对现有技术的以上缺陷或改进需求，研发了一种可移动的智能室外晾衣架装置，其目的在于自动检测室外环境的变化，依据反馈的信息来控制折叠或展开遮雨棚和晾衣支架，保证了衣物的晾晒条件，由此解决室外晾衣架不能自主的折叠和展开遮雨棚的问题，实现晾衣架一体化的全自动，使用方便可靠，而且该装置提供的智能室外晾衣架可移动，不受一般室外晾衣架需要固定在墙面的限制，可以在室外随意调整位置。

可移动的智能室外晾衣架由主架支撑机构、晾衣支架、机械传动机构、雨遮机构、传感器、处理器和电源等部分构成。

1 主架支撑机构设计

经过生活实例考察和相关文献参考，晾衣架主体结构采用框体式，如图1所示，主要由第一转动轴连接件361、衣架连接件31，铰链32，支架横杆33，支架横杆331，支架直杆34，第一支架直杆341，第二支架直杆342，衣架滑轮35、左挡板11、右挡板12、第一上挡板13、第一顶杆14、直杆15、滑轮16等零件构成。

图1 晾衣架主架支撑

其中，左挡板11和右挡板12分别与第一上挡板13相互固定，第一顶杆14两端固定于左挡板11和右挡板12之间，直杆15设置在第一上挡板13和第一顶杆14之间，相邻两根直杆15之间的距离相同，衣架连接件31连接相邻的两根支架横杆33，第一支架直杆341通过第一转动轴连接件361固定连接第一转动轴261，第一转动轴261转动时，第一支架直杆341同步转动；第二支架直杆342通过铰链32连接直杆15，支架横杆33与第一支架直杆341、第二支架直杆342垂直固定，衣物通过衣架吊挂或者直接晾晒于支架横杆33上面，衣架滑轮35设置在支架直杆34的底部，并接触支撑机构的第一上挡板13；第一转动轴261带动第一支架直杆341转动同时带动支架横杆33同时发生转动，通过衣架连接件31的作用，带动上一个晾衣支架平面同步同向转动，晾衣支架平面呈现长方形，包括第二支架直杆342、铰链32、支架横杆33、支架直杆34、支架横杆331、衣架滑轮35，其中衣架连接件31连接相邻的两个晾衣支架平面。左侧第一晾衣支架平面通过第一转动轴连接件361与机械传动机构连接，机械传动机构带动晾衣支架平面以第一支架直杆341或第二支架直杆342为圆心进行圆周运动，实现晾衣支架的收合。

2 机械传动机构设计

机械传动系统由第一电机21、第一传动机构和第二传动机构组成，其中第一电机21通过齿轮和齿轮轴驱动第一传动机构和第二传动机构进行传动，第一传动机构和第二传动机构之间通过齿轮啮合传动，如图2所示。

图2 晾衣架传动系统

第一传动机构包括第一直齿轮221、第一齿轮轴231、第一锥齿轮241、第二锥齿轮242、锥齿轮第一轴承座251、锥齿轮第二轴承座252、第一转动轴261和第一雨棚动力输出杆271构成。其中第一齿轮轴231连接第一电机21，第一齿轮轴231上依次设置第一雨棚动力输出杆271、第一直齿轮221和第一锥齿轮241。第一雨棚动力输出杆271和第一直齿轮221分别固定在第一齿轮轴231上，并以第一齿轮轴231为轴相对独立运动。第一转动轴261与第二锥齿轮242固定，并且设置在锥齿轮第一轴承座251和锥齿轮第二轴承座252之间。当第一电机21带动第一齿轮轴231转动时，第一雨棚动力输出杆271、第一直齿轮221、第一锥齿轮241和第二锥齿轮242同步转动，从而带动第一转动轴261转动。

第二传动机构包括第二直齿轮222、第二齿轮轴232和第二雨棚动力输出杆272构成。其中第二齿轮轴232与主架支撑机构相连，第二齿轮轴232上依次设置第二雨棚动力输出杆272和第二直齿轮222。第二雨棚动力输出杆272和第二直齿轮222分别固定在第二齿轮轴232上，并以第二齿轮轴232为轴相对独立运动。当第一电机21带动第一直齿轮221转动时，第二直齿轮222同步转动，第二直齿轮222带动第二齿轮轴232以及第二雨棚动力输出杆272转动。

3 雨遮机构设计

图3 （a）为可移动智能室外晾衣架遮雨棚展开状态，图3（b）为遮雨棚折叠收缩状态。图中遮雨棚4设置在主架支撑机构的顶部，覆盖图1中主架支撑机构的第一顶杆14，与机械传动机构相连，遮雨棚4默认处于折叠状态，需要通过机械传动机构驱动动力输出杆实现遮雨棚折叠收缩或展开。遮雨机构包括遮雨棚4、雨棚支撑杆41、雨布42以及雨棚动力输出杆构成，其中雨布42底部有两边分别与第一雨棚动力输出杆271顶部和第二雨棚动力输出杆272顶部相连，第一雨棚动力输出杆271和第二雨棚动力输出杆272向外转动时则带动雨布42展开，反之向内转动时则带动雨布42折叠收缩，在此雨棚支撑杆41采用硬质材料，对处于展开状态的延伸雨布42提供支撑。

图3 雨遮机构

4 传感器及电源

可移动智能室外晾衣架装置的传感器包括温湿度传感器、光感传感器、风向传感器。首先通过温湿度传感器、光感传感器监测获取环境中温度或光强度参数，并与预设值进行比较，若监测环境中湿度参数超过相应设定的预设值时，此时处理器发送展开遮雨棚的指令给机械传动机构，机械传动机构通过电机驱动齿轮转动带动晾衣支架旋转收缩，同时遮雨棚展开，衣物进入储纳状态。当遮雨棚处于展开状态时，温湿度传感器、光感传感器监测到环境中温度或光强度的参数，若超过相应的预设值或者监测环境中湿度参数低于相应的预设值时，处理器发送折叠遮雨棚的指令给机械传动机构，机械传动机构则通过电机驱动齿轮转动带动晾衣支架展开，同时遮雨棚折叠，衣物进入晾晒状态。为了进一步解决晾衣架装置在晾晒状态时，能根据风速以及风向自主调整晾衣支架在遮雨棚内位置的问题，本装置还设计有风向传感器，当风向传感器监测到环境中风向变化，处理器通过风速以及风向控制晾衣支架平面机构带动晾衣支架在遮雨棚的覆盖范围上顺着风向整体平移，使得衣物进入避风状态。晾衣架装置的机械传动机构和传感器分别通过电路与处理器连接，处理器将传感器监测到的环境参数信号转换成为机械传动机构的运动指示，传感器、处理器、电源都固定于主架支撑机构外表面上，电源可以采用外接电源、内置电源或者太阳能板中的一种或者多种方式实现。

最后可移动智能室外晾衣架装置的外观如图4所示，主要由主架支撑机构、机械传动机构、晾衣支架、遮雨棚、传感器、处理器等部分组成。

图4 可移动智能室外晾衣架装置外观

5 结束语

该智能室外晾衣架设置通过传感器，可以根据室外环境的变化自动检测晾晒条件，当天气状况不佳时，机械传动机构执行传感器反馈的信息展开遮雨棚，同时转动轴向内转动带动晾衣支架折叠，避免衣物被雨淋湿，当天气情况好转，装置又可以自动收纳折叠遮雨棚，同时动轴向外转动带动晾衣支架展开，衣物得以充分晾晒，由此解决室外晾衣架不能自主折叠和展开遮雨棚以及晾衣支架的问题，实现晾衣架智能化、一体化、全自动等功能，并且晾衣架底部设置有滑轮，可360°移动，不受一般室外晾衣架需要固定在墙面的限制，可以在室外随意放置和调整位置，使用方便可靠。