本文素材來(lái)源于紅河學(xué)院工學(xué)院

作者：趙德森，張藝錦，潘志慧，曹紫康

指導(dǎo)老師：江潔，張龍超

一、簡(jiǎn)介

? ? ? ?本設(shè)計(jì)的晾衣系統(tǒng)從人們?nèi)粘Ｉ钛芯吭O(shè)計(jì)，體積小，收納方便，不占空間可以在日常生活中極大的便利用戶。我們的晾衣系統(tǒng)通過(guò)對(duì)戶外晾衣環(huán)境全方面的監(jiān)控與準(zhǔn)確判斷，實(shí)現(xiàn)智能化調(diào)節(jié)，可以給用戶帶來(lái)極大的便利。在該晾衣系統(tǒng)當(dāng)中我們也考慮到了不同年齡段人群，我們通過(guò)傳感器控制晾衣系統(tǒng)的生降，考慮了小孩、老人、孕婦等人群的使用。在晾衣過(guò)程中我們通過(guò)鏈條旋轉(zhuǎn)的方式解決了人們掛衣物的麻煩，我們將鏈條通過(guò)按鈕控制，可以將衣物有序的放到晾衣架上，減少了人們的移動(dòng)，防止了人們?cè)诘温涞乃厦婊?。本設(shè)計(jì)的晾衣系統(tǒng)還比較節(jié)能，本設(shè)計(jì)的晾衣系統(tǒng)可以使所晾曬的衣物充分的得到陽(yáng)光的照射；由于在常規(guī)的晾衣過(guò)程中衣物只是固定放置在一個(gè)位置，隨著時(shí)間的推移導(dǎo)致太陽(yáng)光照射角度發(fā)生改變，照射不充足，衣物晾曬不充分。在此情況下我們研發(fā)了一個(gè)尋光的功能和晾曬衣物旋轉(zhuǎn)的功能，可以通過(guò)尋找光照充足的地方和交替晾曬的衣物來(lái)加快衣物的晾曬程度。為了解決用戶不在家防止雨水將衣物淋濕，我們通過(guò)傳感器來(lái)檢測(cè)是否有雨水，當(dāng)有雨水時(shí)，晾衣系統(tǒng)可以自動(dòng)的將衣物收回，防止了衣物淋濕。在收取衣物時(shí)，我們根據(jù)實(shí)際情況考慮到了用戶需要一件一件的取下，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，因此我們加入一個(gè)自動(dòng)收衣的功能，通過(guò)滑軌的移動(dòng)將衣物統(tǒng)一收集到一個(gè)位置，然后用戶就可以一次性的將衣物取下，極大的便利了使用人群。

? ? ? ?通過(guò)調(diào)整測(cè)試分析，晾衣系統(tǒng)能夠平穩(wěn)正常運(yùn)行，各個(gè)功能可以有效的加快衣物晾曬功能強(qiáng)大，功耗低，操作方便，可以根據(jù)用戶自行設(shè)置。本產(chǎn)品性價(jià)比高、功能強(qiáng)、適應(yīng)范圍廣、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)，有很好的市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿Α?/span>

二、設(shè)計(jì)

1. 智能晾衣架的設(shè)計(jì)路徑

? ? ? ?本設(shè)計(jì)的晾衣架從實(shí)際生活出發(fā)，可以有效解決人們?nèi)粘Ｉ钪辛罆褚挛锖褪杖∫挛飵?lái)的困擾，以下是晾衣架的主要工作流程圖。

? ? ? ?綜合市面上已經(jīng)存在的晾衣架的對(duì)比和從實(shí)際的分析，本設(shè)計(jì)從單一的晾曬模式增加了其他一系列的功能加快了晾曬衣物的速度，解決了日常人工晾曬的一些問(wèn)題，將晾衣架做到了自動(dòng)化，智能化。

? ? ? ?本設(shè)計(jì)的晾衣系統(tǒng)結(jié)合實(shí)際生活的需要而研發(fā)出來(lái)，在日常生活中人們需要獨(dú)自一個(gè)人完成晾衣工作，必須一件一件的地穿上衣架，再用叉子將衣服掛到繩子或者管子上，工作效率低，不方便，一個(gè)人時(shí)常還會(huì)將衣物弄到地上弄臟等等。因此本設(shè)計(jì)將晾衣系統(tǒng)設(shè)計(jì)成了自動(dòng)升降式，可以有效的做到省時(shí)省力；而且該晾衣系統(tǒng)通過(guò)鏈條旋轉(zhuǎn)的形式來(lái)懸掛衣物，因此在掛衣物的過(guò)程中人可以只用處在一個(gè)位置來(lái)懸掛衣物，一個(gè)人不單單可以懸掛小型的衣物，也可以懸掛大型衣物，比如床單等，先將床單的一角固定到晾衣系統(tǒng)上，然后控制旋轉(zhuǎn)晾衣架再將另外一角固定然后就可以晾曬大型衣物，可以做到快速、方便的晾曬衣物。

? ? ? ?人們?cè)谌粘５牧酪逻^(guò)程當(dāng)中多數(shù)都是靠太陽(yáng)來(lái)晾干衣物，因?yàn)樘?yáng)可以有效的將衣物消毒殺菌，做到純天然的將衣物晾曬干凈，但是將衣物簡(jiǎn)單的固定在一個(gè)位置不利于將衣物被有效的殺菌和快速的晾干，因此本設(shè)計(jì)將晾衣系統(tǒng)設(shè)計(jì)為可以水平伸出，將衣物大面積的與陽(yáng)光接觸，而且在此過(guò)程中我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)可以自動(dòng)尋找陽(yáng)光比較充足的裝置，可以高效率的將衣物晾曬干。下雨天，衣物還在晾曬但是用戶家里沒(méi)人時(shí)，來(lái)不及收衣服而導(dǎo)致了衣物被雨水淋濕，考慮到這個(gè)問(wèn)題，本設(shè)計(jì)在找太陽(yáng)光的同時(shí)加入了一個(gè)可以自動(dòng)檢測(cè)是否有雨的裝置，當(dāng)有雨時(shí)衣物可以通過(guò)晾衣系統(tǒng)自動(dòng)收回，防止了雨水將衣物淋濕的困擾。

? ? ? ?正常情況下，人們?cè)谑杖∫挛飼r(shí)，需要將衣物一件一件的取下，這個(gè)過(guò)程過(guò)于麻煩，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，因此基于此情況，本設(shè)計(jì)晾衣系統(tǒng)增加了一個(gè)自動(dòng)收衣物的功能，可以幫助人們快速有效的收取衣物。

2. 智能晾衣架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

? ? ? ?結(jié)構(gòu)方面，本設(shè)計(jì)將晾衣架固定在房間頂部。相比于落地式晾衣架而言節(jié)省許多空間，放棄了手動(dòng)控制升降，延續(xù)了電動(dòng)式晾衣架的升降結(jié)構(gòu)，當(dāng)要晾曬衣服時(shí)，晾衣架上面的近紅外傳感器檢測(cè)到用戶靠近，就自動(dòng)將掛衣服的鉤子下降到合適的位置，不用借助撐衣桿等外物就可以直接掛衣物，更加方便。

晾衣架四桿結(jié)構(gòu)如下圖所示：

? ? ? ?掛衣物方面，本設(shè)計(jì)加入了一個(gè)控制按鈕，其主要的功能是定點(diǎn)晾衣，當(dāng)衣架降下來(lái)時(shí)，用戶首先可在最近的鉤子掛上一件衣物，衣物掛在一個(gè)和鏈條固定的鉤子上，采取了旋轉(zhuǎn)懸掛的方法，當(dāng)按下按鈕，鏈條帶動(dòng)鉤子旋轉(zhuǎn)一定的距離，把下一個(gè)空鉤子轉(zhuǎn)到用戶前面，以便懸掛下一件衣物，用戶還可以按照這種方式懸掛大型物件，比如床單，毯子等，先掛上一邊，按下按鈕讓它多旋轉(zhuǎn)一定的距離來(lái)懸掛另一邊。用戶只需站在一個(gè)位置就可以輕松的將所有衣物晾曬，避免了用戶來(lái)回移動(dòng)掛衣物，當(dāng)衣物掛好走開后，晾衣裝置就會(huì)自動(dòng)上升。

掛衣機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)如下圖所示：

? ? ? ?晾曬方面，為了使衣物晾曬得更加充分，該設(shè)計(jì)加入了兩個(gè)功能，一個(gè)是自動(dòng)尋光，當(dāng)升降裝置上升到最頂端時(shí)，所有衣物會(huì)進(jìn)行一個(gè)橫向移動(dòng)，將衣物向窗外或陽(yáng)臺(tái)外推出，當(dāng)檢測(cè)到有充足光照時(shí)，它便停止橫向移動(dòng)，鏈條轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)衣物旋轉(zhuǎn)以保證所有衣物充分晾曬。與市面上的烘干和紫外線殺菌等功能相比較，此設(shè)計(jì)不僅可以利用太陽(yáng)光進(jìn)行自然的晾干和殺菌，而且更為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，成本方面低了很多。另一個(gè)功能是雨雪檢測(cè)功能，對(duì)于開放式陽(yáng)臺(tái)或窗子來(lái)說(shuō)，當(dāng)橫向伸出晾曬時(shí)遇到雨天時(shí)，雨滴傳感器感知到下雨，信息由傳感器送給單片機(jī)判斷控制晾衣架向屋內(nèi)移動(dòng)進(jìn)行躲避，避免衣物淋濕，待天氣好轉(zhuǎn)，它又會(huì)自動(dòng)橫向伸出尋光晾曬，體現(xiàn)了該設(shè)計(jì)的智能化。

找光與避雨結(jié)構(gòu)如下圖所示：

? ? ? ?收衣物方面，舍棄了以往的手動(dòng)收取衣物的過(guò)程 ，目前的晾衣架基本上都需要用戶自己動(dòng)手一件一件地將晾曬好的衣物取下，尤其是在衣服比較多的時(shí)候，顯得耗時(shí)費(fèi)力。針對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，我們?cè)谶@個(gè)晾衣架上又加入了一個(gè)衣物自動(dòng)收取功能，當(dāng)衣物完成晾曬后，用戶靠近準(zhǔn)晾衣架準(zhǔn)備收取衣時(shí)，升降裝置下降，只需按下另一個(gè)收衣服按鈕，晾衣架就可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)直接將所有衣物聚在一起取下，用戶直接把衣服拿走放入衣柜便可。

收衣結(jié)構(gòu)如下圖所示：

? ? ? ?通過(guò)不斷地創(chuàng)新，優(yōu)化與改進(jìn)，本設(shè)計(jì)從多方面考慮，研發(fā)了這款經(jīng)濟(jì)實(shí)用，操作方便，適用于廣大消費(fèi)者的晾衣架。以較低的成本來(lái)為消費(fèi)者提供一個(gè)智能化，便利化的智能家居用品。

三、功能實(shí)現(xiàn)

1. 自動(dòng)升降功能

? ? ? ?我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)采用了熱釋電傳感器（人體紅外傳感器），在熱釋電傳感器感應(yīng)到有人靠近時(shí)，晾衣架通過(guò)四桿機(jī)構(gòu)自動(dòng)下降到合適人身高的位置，這時(shí)人們便可以開始懸掛衣物，在懸掛結(jié)束后使用者只需走出相應(yīng)位置，晾衣架就能自動(dòng)升高到適合晾曬的位置并開始晾曬。

2. 原地晾曬功能

? ? ? ?通過(guò)電機(jī)來(lái)作為動(dòng)力原件，滑軌作為執(zhí)行裝置，單片機(jī)作為控制。讓人們?cè)谝路罆襁^(guò)程中，晾曬上一件衣物后只需要按動(dòng)相對(duì)的按鈕，滑軌便會(huì)移動(dòng)一定距離，從而使得人們?cè)谠亟?jīng)行晾曬，但衣服就能掛滿整個(gè)陽(yáng)臺(tái)。而對(duì)于大型衣服（床單、被套等）的晾曬，原地晾衣也能提供極大的便利，在晾曬時(shí)人們只需要先掛上大型衣物其中的一角，再按動(dòng)按鈕讓其移動(dòng)到相應(yīng)位置，再掛上另外一角便可。

3. 自動(dòng)找光功能
? ? ? ?為節(jié)約成本，我們采用自然光（太陽(yáng)光）來(lái)代替紫外線燈。在設(shè)計(jì)中，我們采用了光強(qiáng)傳感器和絲桿相連接，讓我們的晾衣系統(tǒng)可以通過(guò)絲桿進(jìn)行整體移動(dòng)，在通過(guò)光強(qiáng)傳感器找到光線最強(qiáng)的位置就停止，從而保證衣物能得到充足的陽(yáng)光照射和殺菌。

4. 自動(dòng)避雨功能

? ? ? ?在日常生活中，衣物在晾曬過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)極端暴雨天氣，在這種天氣下，原本已經(jīng)晾曬好的衣物很容易受到雨水的侵蝕，因此我們通過(guò)雨滴傳感器設(shè)計(jì)了自動(dòng)避雨功能，讓衣服在晾曬時(shí)候免受雨水等極端天氣的侵蝕。

5. 一鍵收衣功能

? ? ? ?為給使用者提供收取衣物的方便，我們?cè)O(shè)計(jì)了一鍵收衣功能，通過(guò)滑軌與凸輪配合使用，讓使用者避免了繁瑣的收衣過(guò)程，在使用中只需要按動(dòng)相應(yīng)按鈕就能完成衣物的收取，為使用者提供了極大的便利。

6. 樣機(jī)設(shè)計(jì)及調(diào)試

? ? ? ?本設(shè)計(jì)的智能晾衣架一共使用了5個(gè)電機(jī)和1個(gè)舵機(jī)帶動(dòng)相應(yīng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行配合運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)智能晾衣架的晾曬和收取更加智能化。電機(jī)與絲桿和四桿機(jī)構(gòu)相結(jié)合控制了晾衣架的升降和伸縮等動(dòng)作。其中電機(jī)帶動(dòng)四桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)晾衣架的升降，絲桿則帶動(dòng)晾衣架水平伸出與收回。傳感器與單片機(jī)進(jìn)行配合，單片機(jī)控制著機(jī)械結(jié)構(gòu)，根據(jù)自己的需求和環(huán)境的變化來(lái)控制晾曬過(guò)程，大大減少了人們?cè)诹罆褚挛锷厦娴木Γ龅搅耸r(shí)省力。而雨滴傳感器和光強(qiáng)傳感器在晾曬過(guò)程中實(shí)時(shí)反饋著晾曬環(huán)境給單片機(jī)，使單片機(jī)可以及時(shí)應(yīng)對(duì)突發(fā)情況。

? ? ? ?本設(shè)計(jì)的智能晾衣架樣機(jī)整體為大框架式結(jié)構(gòu)，整體均由亞克力材料搭接而成，從結(jié)構(gòu)的緊湊性和空間利用率來(lái)看，可能會(huì)存在一定的不足。

7. 程序代碼

? ? ? ?我們的晾衣架通過(guò)機(jī)械機(jī)構(gòu)與單片機(jī)的結(jié)合做到了晾衣、找光、躲雨、一鍵收衣智能化的晾衣架，解決了人們?nèi)粘Ｉ畹睦_，做到了深省時(shí)省力，將日常生活的“瑣事”與現(xiàn)代科技想融合。以下就是智能晾衣架的相關(guān)程序。

（1） 自動(dòng)升降、原地晾衣、一鍵收衣部分。

（2）自動(dòng)避雨、自動(dòng)找光部分

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