智能回避晾衣裝置設計與研究

摘 要：傳統的晾衣裝置的功能已經跟不上生活節奏快速的人們。很多家庭基本是雙職工家庭，日常需要早出晚歸，加上天氣的變化多端，使得他們可能因為遭受惡劣天氣的影響，而導致無法滿足晾曬衣物需求，讓生活質量變低。基于提高人們生活水平質量需求考慮下，設計一款具有自動回避晾衣裝置，實現衣物可以根據天氣變化自動回避晾曬衣物。智能回避晾衣裝置設計與研究可以解決這一根本難題。智能回避晾衣裝置能根據天氣的變化自動判斷晾曬衣物是否回避天氣的變化，讓晾曬的衣物不再遭受惡劣天氣的影響。

關鍵詞：智能;回避;人性化設計

目前我國經濟處于發展高速增長期，隨著生活水平的不斷提高，家庭人口結構以及信息技術發展變化，人們對家居環境的智能化、高效性、安全性提出了更高的要求。同時越來越多的家庭對家居產品的要求不僅僅是具備簡單的智能功能，更要求整個系統的功能的擴展，能夠讓人們的生活更簡單、方便、輕松、安全。智能晾衣裝置可以讓人們無論身在何處，都可以通過互聯網技術掌控家居、享受高品質的生活。

從生活習慣來看，現在的人們喜歡節奏快速、智能化，更注重產品的效率與質量。傳統的晾衣裝置的功能已經跟不上生活節奏快速的人們。許多上班族基本是早出晚歸，天氣的變化多端，使得他們的衣物可能遭受惡劣天氣的影響，從而使得生活質量變低。

本設計的智能晾衣裝置具有能根據天氣的變化自動判斷晾曬衣物是否回避天氣的變化，讓衣物不遭受惡劣天氣的影響。智能晾衣裝置的智能化、效率高、安全可靠性的特點貼合消費群體的消費理念，符合減少家務的負擔，極大地方便人們的生活，對提高人們生活質量的需求有著重要意義。

1系統組成

針對目前市面上現有的晾衣裝置的人性化設計的不足，本設計智能回避晾衣裝置由升降系統、控制系統、回避系統、回收系統構成四個系統組成。

升降系統使用鋼鏈通過滑輪帶動內桿移動，實現衣物的升降運動，產品使用者可以根據身高調整系統的高度，不再需要使用撐衣桿進行裝取衣物，減輕重復繁雜的家務勞動量。

控制系統主要是使用單片機作為主控制芯片，通過濕度感應裝置和光照感應裝置實現各種運動機構的銜接、配合和時序的控制。

回避系統實現對衣物的實時保護，通過濕度感應裝置和光照感應裝置檢測外界環境的實時監控，控制整個裝置的自動運行，識別雨水來臨前的濕度變化或溫度過高時將衣服回避到指定地方，避免衣物被淋濕或暴曬的一個過程。

回收系統實現對衣物的回收，通過濕度感應器檢測夜晚霧水升起的濕度變化或光照感應器感應夜晚來臨的變化，實現衣物回收的一個過程。

本裝置以交流雙頭電機作為動力源，以單片機為主的主控芯片通過濕度傳感器和光傳感器對外界條件進行檢測，實現裝置根據天氣變化晾曬回收衣物的自動控制。

2工作原理

該設備工作過程可以分為三個步驟，第一步是將掛在衣架上的衣物放置在鋼鏈上：通過紅外線感應器開始升降系統開始工作，鋼鏈移至指定高度，使用者將待晾曬衣均勻掛在鋼鏈上，然后上移直至與之對應的工作高度;第二步是晾衣：完成第一步后，通過外紅線裝置把鋼鏈上升至正常工作高度，通過電機卷動鋼鏈，把衣物帶到指定位置晾曬衣物。第三步是回收衣物：通過雙頭電機卷動鋼鏈，把衣物帶到回收地點。

在衣物晾曬的過程中，當遇到天氣突變，空氣濕度產生變化的情況下，裝置側端的濕度感應器接受到空氣濕度的變化信號，通過控制系統控制電機卷動鋼鏈，將衣物轉移至待回收地點繼續陰干衣物，避免衣物被突如其來的雨水打濕。當濕度感應器檢測到暴雨消失，太陽重現后的空氣濕度情況后，控制系統重新將衣物移至正常晾曬的地點。

在衣物晾曬的過程中，當遇到午間太陽暴曬時，裝置外頂部的光照感應器接受到強烈陽光的信號后，通過控制系統控制電機卷動鋼梁，將衣物轉移至待回收地點，等待暴曬的時間過去后再移至正常晾曬地點。

當光照感應器感應到夜晚的來臨和濕度感應器夜晚霧水的的升起的實時情況下，控制衣物轉移至待回收地點，等待使用者的判斷衣物是否干爽，達到回收衣物的要求后進行下一步的操作。衣物沒有完成回收保留在待回收地點時，在第二天滿足光照感應器接受天亮后的信號和濕度感應器接受到空氣濕度適宜晾曬衣物的條件后，控制系統將通過雙頭電機的轉動，把衣物轉移至正常晾曬衣物地點繼續晾曬衣物。

3裝置材料設計

家庭人口數量的不同，晾曬衣物的重量不一致;季節的變化，衣物重量的改變，對升降系統的受力要求也不完全一樣，我們需要對晾衣裝置的長度、季節的變化等因素進行受力分析，采用經濟適用的材料。考慮到該裝置是家用設備，同時考慮成本和電機體積，選擇工作電壓為AC220V的交流電機，額定功率為10W，有額定轉速為50轉r/s。設晾曬衣物重40N，鋼鏈重10N，則在升降系統在升降過程中的總總量為：F=50N。鋼鏈考慮受力和腐蝕材質導致污染衣物。減輕自身材料重量等情況，主要采用鋁合金/PVC材料。

4控制系統設計

智能回避晾衣裝置控制系統的控制模式是通過紅外線和藍牙通信切換，分為智能和手動兩者工作模式。

在智能模式下，濕度感應器和光照感應器檢測當前的濕度值和光照強度值，在主控制芯片的LED屏上顯示，同時可以通過紅外遙控設置濕度、光照強度的對比值。單片機作為主控制芯片可以根據程序設計來判斷天氣情況，從而自動控制衣物回收與晾曬的操作。

在手動模式下，紅外遙控或藍牙可以直接控制交流電機的正、反轉來實現衣物回收與晾曬的操作。

5系統調試

本裝置的設計的是基于天氣的變化而設計的，天氣的變化有時候是單一的，有時候是變化多端的。尤其在廣東地區的夏季天氣就是娃娃臉，一會哭一會笑。一天內出現幾種天氣的變化，可以是上午天氣晴朗，中午高溫暴曬，下午一陣狂風暴雨，暴雨過后又是晴天白云的情況。這種多變的情況對系統提出比較高的要求，在天氣晴朗的時候正常晾曬，在溫度過高和暴雨的情況下實現衣物回避，天氣再次晴朗時重新晾曬，根據天氣變化進行調整。

總結

針對目前我國市面上的晾衣產品人性化設計上的不足，設計并開發一種多功能自動晾衣裝置，能在下雨或夜晚來臨時，自動將衣物收回，避免雨水或夜間潮氣將衣物打濕;同時在陽光強烈的情況下，可實現定時晾曬，避免衣物因過度曝曬而變形褪色;智能回避晾衣裝置在本質上采用太陽光照晾曬衣物而非人工干衣，綠色環保的同時還保持傳統“陽光”的味道。

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作者簡介：

李曉敏，碩士，講師。研究方向：機械工程，軟件逆向工程，數控加工與編程。

基金項目：2020年茂名市科技計劃立項項目：智能回避晾衣裝置設計與研究

茂科字[2020]36號