一款智能身體清潔系統(tǒng)的研制*

陳 鵬，蔣東霖，孫立巍

（長春師范大學工程學院，吉林 長春 130032）

近年來，人們的生活進入了便捷、舒適、精確、快速為標志的智能時代，智能時代的到來是由于互聯(lián)網(wǎng)的大躍進——大數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)是將人們的數(shù)據(jù)集合起來進行分析得出一定的結(jié)論或預測被預測人的一些行為特征和習慣。據(jù)統(tǒng)計，在中國有43%左右的人使用智能家居，也有許多人憧憬著智能化時代的到來，智能家居在市場中占了一大部分。加之工作節(jié)奏快，下班后也感覺到身體疲憊，智能家居可以省時又省力。在一些快節(jié)奏城市如北京、深圳、上海等，可以節(jié)省許多時間去做其他事情或者有更多時間去休息[1]。智能身體清洗系統(tǒng)是一款半自動化的智能家居，在人們應付繁忙工作的同時，既可以滿足人們對于生活快節(jié)奏的適應，又滿足于市場的需求。

1 設計部件的方案

這次設計的智能身體清潔系統(tǒng)共分為背部清洗、腿部清洗兩部分。

1.1 背部清洗

如圖1所示，這是背部清洗的慧魚裝配圖，其由X軸定位系統(tǒng)與Y軸定位系統(tǒng)共同組成，X軸定位系統(tǒng)是由電機帶動齒輪傳動，在頂端有壓力開關感應裝置。每當電機碰到開關時，電機反向轉(zhuǎn)動，將X軸定位裝置反向帶動，使其不大幅度地偏移預定的位置，更加精確地找到目標。Y軸定位裝置是由蝸桿蝸輪傳動帶動其移動，Y軸定位裝置的開關是在X軸定位裝置上的，當Y軸定位確定后，X軸上的開關閉合，讓清洗裝置精準地落在需要清洗的地方。在工作中，背部清洗裝置采用面內(nèi)兩點定位法，可以精確地找到身體上平常都很難清洗到的盲區(qū)，面對不同的人群，在扶手上設置了微調(diào)開關，可以人工進行清洗裝置的調(diào)動，在系統(tǒng)中與淋浴裝置配合然后進行清洗。背部清洗在座椅的后方加入了蝸輪蝸桿升降背椅，在座椅程序中預設置了三四個適合不同人群的高度檔位，讓不同的使用者在使用的時候更加享受清洗的舒適感[2]。

圖1 背部清洗

1.2 腿部清洗

如圖2所示，這是小腿的清洗系統(tǒng)由三個履帶組成，三個履帶有兩個側(cè)帶以及一個主帶，形成一個凹槽狀，方便使用者減少其腿部受力，讓他在清洗的過程中也能處于放松的狀態(tài)。小腿清洗開始時，使用者需要將腿放進履帶的凹槽中，三個履帶同時工作運行，進行小腿清洗，采用履帶式清洗法在清洗時通過摩擦的形式進行清洗，因為履帶的接觸面積較為廣泛，所以清洗效果較為良好。在清洗過程中，腿部安裝了氣泵調(diào)節(jié)裝置，當電機開啟時氣泵開始充氣，開關打開或關閉可以讓氣泵充氣或吸氣，氣泵的充氣可以將小腿裝置抬起不同的高度，使用者可以根據(jù)自身小腿的高度調(diào)節(jié)裝置的高度。因為考慮到收納的問題，在小腿清洗系統(tǒng)的最上方放置一個齒輪傳動機構，如圖2所示，在整個系統(tǒng)循環(huán)結(jié)束后，小腿清洗頂部的旋轉(zhuǎn)會讓它帶動整個小腿清洗系統(tǒng)收納進椅子底部，減少收納時的空間占比。

圖2 腿部清洗

2 總設計方案

如圖3所示是本課題設計的智能身體清洗系統(tǒng)，它包括四個裝置，分別為背部清洗裝置、升降裝置、腿部清洗裝置、淋浴裝置。

圖3 總裝配圖

當使用者坐在椅子上時，座椅上面的壓力感應器進行感應，程序開始運行，淋浴噴頭出水（在扶手的右側(cè)有可以調(diào)節(jié)水的大小和清潔裝置的開關），而后升降裝置升降調(diào)節(jié)根據(jù)使用者的身高調(diào)節(jié)到合適的位置然后進行固定（如果感受高度不適合可在開關處進行微調(diào)），接著背部清洗系統(tǒng)開始運行，背部清洗先進行平面兩點定位，在Y方向上先進行定位，將清洗裝置抬至一個合適的高度后，在X方向上再進行移動，隨后淋浴裝置出水，背部清洗裝置配合淋浴裝置進行清洗。腿部也裝有壓力感應器，感應小腿的重量，隨后將小腿通過氣泵裝置進行一個角度性的抬升，抬升到一個合適的位置后，腿部清洗裝置的三個履帶式凹槽進行清洗，在整個腿部清洗的中部以及頂部設置了氣泵裝置和旋轉(zhuǎn)裝置，讓腿部受力完全承受在腿部清洗裝置上面，旋轉(zhuǎn)裝置是讓凹槽圍繞小腿進行轉(zhuǎn)動，讓腿部進行360°的清洗，履帶式清洗系統(tǒng)可以采用摩擦的方法將污泥從身體帶出，在程序運行結(jié)束后，腿部清洗裝置可以依靠旋轉(zhuǎn)裝置進行自動收納到椅子的下方，減少空間占比[3]。

3 設計程序

總控制程序進行循環(huán)，按下開關進行循環(huán)的進入和跳出（結(jié)束），圖4為子程序1，其功能為背部清洗力度的調(diào)控，子程序1控制的是X軸上電機4的轉(zhuǎn)動（也就是背部清洗的上下運動），在電機4找到其準心位子時，電機1開始轉(zhuǎn)動（控制背部清洗Y軸移動）進行精準定位。圖5是子程序2控制腿部清洗的裝置，根據(jù)數(shù)次實驗得出不同的清洗頻率，得出不同的時間，從而控制相同的程序?qū)Σ煌硕胁煌墓πА㈤_關打開進入循環(huán)，M2電機是腿部控制履帶清洗的電機，當使用者將腿放到清洗裝置上時，可以根據(jù)使用者的感受去調(diào)節(jié)電流大小，也就是小腿清洗的速度，清洗開始，小腿清洗裝置根據(jù)調(diào)試好的速度進行清洗，清洗裝置通過旋轉(zhuǎn)裝置進行360°的旋轉(zhuǎn)包裹住小腿，后再進行清洗[4]。

圖4 背部清洗（子程序1）

圖5 腿部清洗（子程序2）

4 結(jié)語

在大數(shù)據(jù)與云計算的促進下，人們身邊的物品都在朝著智能化發(fā)展。現(xiàn)在已經(jīng)陸續(xù)出現(xiàn)智能廚房，臥室的智能化時代產(chǎn)物。隨著時代的發(fā)展，人們的生活的節(jié)奏也越來越快。智能身體清潔系統(tǒng)可以快捷、安全、舒適、智能地完成清洗的這個環(huán)節(jié)，開發(fā)新時代的自動清洗身上污漬裝置可以高效地洗澡，更好地節(jié)省時間，帶給人們一種享受的洗澡體驗，提升人們的生活質(zhì)量，真正地體會到智能家居帶給大家舒適的智慧生活，對提高人們生活質(zhì)量有著很大意義。