一款智能身体清洁系统的研制*

陈 鹏，蒋东霖，孙立巍

（长春师范大学工程学院，吉林 长春 130032）

近年来，人们的生活进入了便捷、舒适、精确、快速为标志的智能时代，智能时代的到来是由于互联网的大跃进——大数据，大数据是将人们的数据集合起来进行分析得出一定的结论或预测被预测人的一些行为特征和习惯。据统计，在中国有43%左右的人使用智能家居，也有许多人憧憬着智能化时代的到来，智能家居在市场中占了一大部分。加之工作节奏快，下班后也感觉到身体疲惫，智能家居可以省时又省力。在一些快节奏城市如北京、深圳、上海等，可以节省许多时间去做其他事情或者有更多时间去休息[1]。智能身体清洗系统是一款半自动化的智能家居，在人们应付繁忙工作的同时，既可以满足人们对于生活快节奏的适应，又满足于市场的需求。

1 设计部件的方案

这次设计的智能身体清洁系统共分为背部清洗、腿部清洗两部分。

1.1 背部清洗

如图1所示，这是背部清洗的慧鱼装配图，其由X轴定位系统与Y轴定位系统共同组成，X轴定位系统是由电机带动齿轮传动，在顶端有压力开关感应装置。每当电机碰到开关时，电机反向转动，将X轴定位装置反向带动，使其不大幅度地偏移预定的位置，更加精确地找到目标。Y轴定位装置是由蜗杆蜗轮传动带动其移动，Y轴定位装置的开关是在X轴定位装置上的，当Y轴定位确定后，X轴上的开关闭合，让清洗装置精准地落在需要清洗的地方。在工作中，背部清洗装置采用面内两点定位法，可以精确地找到身体上平常都很难清洗到的盲区，面对不同的人群，在扶手上设置了微调开关，可以人工进行清洗装置的调动，在系统中与淋浴装置配合然后进行清洗。背部清洗在座椅的后方加入了蜗轮蜗杆升降背椅，在座椅程序中预设置了三四个适合不同人群的高度档位，让不同的使用者在使用的时候更加享受清洗的舒适感[2]。

图1 背部清洗

1.2 腿部清洗

如图2所示，这是小腿的清洗系统由三个履带组成，三个履带有两个侧带以及一个主带，形成一个凹槽状，方便使用者减少其腿部受力，让他在清洗的过程中也能处于放松的状态。小腿清洗开始时，使用者需要将腿放进履带的凹槽中，三个履带同时工作运行，进行小腿清洗，采用履带式清洗法在清洗时通过摩擦的形式进行清洗，因为履带的接触面积较为广泛，所以清洗效果较为良好。在清洗过程中，腿部安装了气泵调节装置，当电机开启时气泵开始充气，开关打开或关闭可以让气泵充气或吸气，气泵的充气可以将小腿装置抬起不同的高度，使用者可以根据自身小腿的高度调节装置的高度。因为考虑到收纳的问题，在小腿清洗系统的最上方放置一个齿轮传动机构，如图2所示，在整个系统循环结束后，小腿清洗顶部的旋转会让它带动整个小腿清洗系统收纳进椅子底部，减少收纳时的空间占比。

图2 腿部清洗

2 总设计方案

如图3所示是本课题设计的智能身体清洗系统，它包括四个装置，分别为背部清洗装置、升降装置、腿部清洗装置、淋浴装置。

图3 总装配图

当使用者坐在椅子上时，座椅上面的压力感应器进行感应，程序开始运行，淋浴喷头出水（在扶手的右侧有可以调节水的大小和清洁装置的开关），而后升降装置升降调节根据使用者的身高调节到合适的位置然后进行固定（如果感受高度不适合可在开关处进行微调），接着背部清洗系统开始运行，背部清洗先进行平面两点定位，在Y方向上先进行定位，将清洗装置抬至一个合适的高度后，在X方向上再进行移动，随后淋浴装置出水，背部清洗装置配合淋浴装置进行清洗。腿部也装有压力感应器，感应小腿的重量，随后将小腿通过气泵装置进行一个角度性的抬升，抬升到一个合适的位置后，腿部清洗装置的三个履带式凹槽进行清洗，在整个腿部清洗的中部以及顶部设置了气泵装置和旋转装置，让腿部受力完全承受在腿部清洗装置上面，旋转装置是让凹槽围绕小腿进行转动，让腿部进行360°的清洗，履带式清洗系统可以采用摩擦的方法将污泥从身体带出，在程序运行结束后，腿部清洗装置可以依靠旋转装置进行自动收纳到椅子的下方，减少空间占比[3]。

3 设计程序

总控制程序进行循环，按下开关进行循环的进入和跳出（结束），图4为子程序1，其功能为背部清洗力度的调控，子程序1控制的是X轴上电机4的转动（也就是背部清洗的上下运动），在电机4找到其准心位子时，电机1开始转动（控制背部清洗Y轴移动）进行精准定位。图5是子程序2控制腿部清洗的装置，根据数次实验得出不同的清洗频率，得出不同的时间，从而控制相同的程序对不同人而有不同的功效。将开关打开进入循环，M2电机是腿部控制履带清洗的电机，当使用者将腿放到清洗装置上时，可以根据使用者的感受去调节电流大小，也就是小腿清洗的速度，清洗开始，小腿清洗装置根据调试好的速度进行清洗，清洗装置通过旋转装置进行360°的旋转包裹住小腿，后再进行清洗[4]。

图4 背部清洗（子程序1）

图5 腿部清洗（子程序2）

4 结语

在大数据与云计算的促进下，人们身边的物品都在朝着智能化发展。现在已经陆续出现智能厨房，卧室的智能化时代产物。随着时代的发展，人们的生活的节奏也越来越快。智能身体清洁系统可以快捷、安全、舒适、智能地完成清洗的这个环节，开发新时代的自动清洗身上污渍装置可以高效地洗澡，更好地节省时间，带给人们一种享受的洗澡体验，提升人们的生活质量，真正地体会到智能家居带给大家舒适的智慧生活，对提高人们生活质量有着很大意义。