伍兆鵬，林 權(quán)，謝 鳴，余 坤，王麒權(quán)，林嘉興

（武夷學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，福建 武夷山354300）

日常生活中，人們經(jīng)常選擇在天氣晴好時(shí)把衣物和被子搬去頂樓或者空地上晾曬衣物，晾曬時(shí)多為自己牽繩或有安裝好的晾曬桿，以避免室內(nèi)陽(yáng)臺(tái)晾曬的種種限制，同時(shí)也放棄了室內(nèi)陽(yáng)臺(tái)的種種優(yōu)點(diǎn)，比如室外天氣變化無(wú)常，在艷陽(yáng)高照的時(shí)候突然變天上雨，或者到了晚上才想起來(lái)忘記收衣，這對(duì)有衣物晾曬在室外的人來(lái)說(shuō)就非常被動(dòng)，經(jīng)常會(huì)因?yàn)榘l(fā)生種種情況不能及時(shí)收回衣物[1-3]。另外現(xiàn)在城市對(duì)于高層小區(qū)安裝室外晾衣架的限制也越來(lái)越多，而且室外晾衣架整天風(fēng)吹日曬雨淋，一旦晾衣架上起固定作用的螺栓會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)，難保不出現(xiàn)高空墜物的意外，業(yè)主如果沒(méi)有及時(shí)維修，就存在掉落的可能，這對(duì)人員密集的城市是一大潛在危害[4-5]。

現(xiàn)在市場(chǎng)上所用到的室外晾衣架主要有兩方面缺陷，一方面，無(wú)法實(shí)現(xiàn)晾衣架的自動(dòng)化與的環(huán)境監(jiān)測(cè)，不能夠?qū)崿F(xiàn)自主的收衣和晾衣，另一方面，固定安裝在小區(qū)高層住戶的墻外，存在安全隱患[6-7]。在此針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，研發(fā)了一種可移動(dòng)的智能室外晾衣架裝置，其目的在于自動(dòng)檢測(cè)室外環(huán)境的變化，依據(jù)反饋的信息來(lái)控制折疊或展開(kāi)遮雨棚和晾衣支架，保證了衣物的晾曬條件，由此解決室外晾衣架不能自主的折疊和展開(kāi)遮雨棚的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)晾衣架一體化的全自動(dòng)，使用方便可靠，而且該裝置提供的智能室外晾衣架可移動(dòng)，不受一般室外晾衣架需要固定在墻面的限制，可以在室外隨意調(diào)整位置。

可移動(dòng)的智能室外晾衣架由主架支撐機(jī)構(gòu)、晾衣支架、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、雨遮機(jī)構(gòu)、傳感器、處理器和電源等部分構(gòu)成。

1 主架支撐機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)生活實(shí)例考察和相關(guān)文獻(xiàn)參考，晾衣架主體結(jié)構(gòu)采用框體式，如圖1所示，主要由第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接件361、衣架連接件31，鉸鏈32，支架橫桿33，支架橫桿331，支架直桿34，第一支架直桿341，第二支架直桿342，衣架滑輪35、左擋板11、右擋板12、第一上擋板13、第一頂桿14、直桿15、滑輪16等零件構(gòu)成。

圖1 晾衣架主架支撐

其中，左擋板11和右擋板12分別與第一上擋板13相互固定，第一頂桿14兩端固定于左擋板11和右擋板12之間，直桿15設(shè)置在第一上擋板13和第一頂桿14之間，相鄰兩根直桿15之間的距離相同，衣架連接件31連接相鄰的兩根支架橫桿33，第一支架直桿341通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接件361固定連接第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸261，第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸261轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第一支架直桿341同步轉(zhuǎn)動(dòng)；第二支架直桿342通過(guò)鉸鏈32連接直桿15，支架橫桿33與第一支架直桿341、第二支架直桿342垂直固定，衣物通過(guò)衣架吊掛或者直接晾曬于支架橫桿33上面，衣架滑輪35設(shè)置在支架直桿34的底部，并接觸支撐機(jī)構(gòu)的第一上擋板13；第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸261帶動(dòng)第一支架直桿341轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)帶動(dòng)支架橫桿33同時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)衣架連接件31的作用，帶動(dòng)上一個(gè)晾衣支架平面同步同向轉(zhuǎn)動(dòng)，晾衣支架平面呈現(xiàn)長(zhǎng)方形，包括第二支架直桿342、鉸鏈32、支架橫桿33、支架直桿34、支架橫桿331、衣架滑輪35，其中衣架連接件31連接相鄰的兩個(gè)晾衣支架平面。左側(cè)第一晾衣支架平面通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接件361與機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)晾衣支架平面以第一支架直桿341或第二支架直桿342為圓心進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)晾衣支架的收合。

2 機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)由第一電機(jī)21、第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，其中第一電機(jī)21通過(guò)齒輪和齒輪軸驅(qū)動(dòng)第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行傳動(dòng)，第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之間通過(guò)齒輪嚙合傳動(dòng)，如圖2所示。

圖2 晾衣架傳動(dòng)系統(tǒng)

第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一直齒輪221、第一齒輪軸231、第一錐齒輪241、第二錐齒輪242、錐齒輪第一軸承座251、錐齒輪第二軸承座252、第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸261和第一雨棚動(dòng)力輸出桿271構(gòu)成。其中第一齒輪軸231連接第一電機(jī)21，第一齒輪軸231上依次設(shè)置第一雨棚動(dòng)力輸出桿271、第一直齒輪221和第一錐齒輪241。第一雨棚動(dòng)力輸出桿271和第一直齒輪221分別固定在第一齒輪軸231上，并以第一齒輪軸231為軸相對(duì)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸261與第二錐齒輪242固定，并且設(shè)置在錐齒輪第一軸承座251和錐齒輪第二軸承座252之間。當(dāng)?shù)谝浑姍C(jī)21帶動(dòng)第一齒輪軸231轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第一雨棚動(dòng)力輸出桿271、第一直齒輪221、第一錐齒輪241和第二錐齒輪242同步轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸261轉(zhuǎn)動(dòng)。

第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第二直齒輪222、第二齒輪軸232和第二雨棚動(dòng)力輸出桿272構(gòu)成。其中第二齒輪軸232與主架支撐機(jī)構(gòu)相連，第二齒輪軸232上依次設(shè)置第二雨棚動(dòng)力輸出桿272和第二直齒輪222。第二雨棚動(dòng)力輸出桿272和第二直齒輪222分別固定在第二齒輪軸232上，并以第二齒輪軸232為軸相對(duì)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)谝浑姍C(jī)21帶動(dòng)第一直齒輪221轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第二直齒輪222同步轉(zhuǎn)動(dòng)，第二直齒輪222帶動(dòng)第二齒輪軸232以及第二雨棚動(dòng)力輸出桿272轉(zhuǎn)動(dòng)。

3 雨遮機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖3 （a）為可移動(dòng)智能室外晾衣架遮雨棚展開(kāi)狀態(tài)，圖3（b）為遮雨棚折疊收縮狀態(tài)。圖中遮雨棚4設(shè)置在主架支撐機(jī)構(gòu)的頂部，覆蓋圖1中主架支撐機(jī)構(gòu)的第一頂桿14，與機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連，遮雨棚4默認(rèn)處于折疊狀態(tài)，需要通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力輸出桿實(shí)現(xiàn)遮雨棚折疊收縮或展開(kāi)。遮雨機(jī)構(gòu)包括遮雨棚4、雨棚支撐桿41、雨布42以及雨棚動(dòng)力輸出桿構(gòu)成，其中雨布42底部有兩邊分別與第一雨棚動(dòng)力輸出桿271頂部和第二雨棚動(dòng)力輸出桿272頂部相連，第一雨棚動(dòng)力輸出桿271和第二雨棚動(dòng)力輸出桿272向外轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)則帶動(dòng)雨布42展開(kāi)，反之向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)則帶動(dòng)雨布42折疊收縮，在此雨棚支撐桿41采用硬質(zhì)材料，對(duì)處于展開(kāi)狀態(tài)的延伸雨布42提供支撐。

圖3 雨遮機(jī)構(gòu)

4 傳感器及電源

可移動(dòng)智能室外晾衣架裝置的傳感器包括溫濕度傳感器、光感傳感器、風(fēng)向傳感器。首先通過(guò)溫濕度傳感器、光感傳感器監(jiān)測(cè)獲取環(huán)境中溫度或光強(qiáng)度參數(shù)，并與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，若監(jiān)測(cè)環(huán)境中濕度參數(shù)超過(guò)相應(yīng)設(shè)定的預(yù)設(shè)值時(shí)，此時(shí)處理器發(fā)送展開(kāi)遮雨棚的指令給機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)晾衣支架旋轉(zhuǎn)收縮，同時(shí)遮雨棚展開(kāi)，衣物進(jìn)入儲(chǔ)納狀態(tài)。當(dāng)遮雨棚處于展開(kāi)狀態(tài)時(shí)，溫濕度傳感器、光感傳感器監(jiān)測(cè)到環(huán)境中溫度或光強(qiáng)度的參數(shù)，若超過(guò)相應(yīng)的預(yù)設(shè)值或者監(jiān)測(cè)環(huán)境中濕度參數(shù)低于相應(yīng)的預(yù)設(shè)值時(shí)，處理器發(fā)送折疊遮雨棚的指令給機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)則通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)晾衣支架展開(kāi)，同時(shí)遮雨棚折疊，衣物進(jìn)入晾曬狀態(tài)。為了進(jìn)一步解決晾衣架裝置在晾曬狀態(tài)時(shí)，能根據(jù)風(fēng)速以及風(fēng)向自主調(diào)整晾衣支架在遮雨棚內(nèi)位置的問(wèn)題，本裝置還設(shè)計(jì)有風(fēng)向傳感器，當(dāng)風(fēng)向傳感器監(jiān)測(cè)到環(huán)境中風(fēng)向變化，處理器通過(guò)風(fēng)速以及風(fēng)向控制晾衣支架平面機(jī)構(gòu)帶動(dòng)晾衣支架在遮雨棚的覆蓋范圍上順著風(fēng)向整體平移，使得衣物進(jìn)入避風(fēng)狀態(tài)。晾衣架裝置的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳感器分別通過(guò)電路與處理器連接，處理器將傳感器監(jiān)測(cè)到的環(huán)境參數(shù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成為機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)指示，傳感器、處理器、電源都固定于主架支撐機(jī)構(gòu)外表面上，電源可以采用外接電源、內(nèi)置電源或者太陽(yáng)能板中的一種或者多種方式實(shí)現(xiàn)。

最后可移動(dòng)智能室外晾衣架裝置的外觀如圖4所示，主要由主架支撐機(jī)構(gòu)、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、晾衣支架、遮雨棚、傳感器、處理器等部分組成。

圖4 可移動(dòng)智能室外晾衣架裝置外觀

5 結(jié)束語(yǔ)

該智能室外晾衣架設(shè)置通過(guò)傳感器，可以根據(jù)室外環(huán)境的變化自動(dòng)檢測(cè)晾曬條件，當(dāng)天氣狀況不佳時(shí)，機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)執(zhí)行傳感器反饋的信息展開(kāi)遮雨棚，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)軸向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)晾衣支架折疊，避免衣物被雨淋濕，當(dāng)天氣情況好轉(zhuǎn)，裝置又可以自動(dòng)收納折疊遮雨棚，同時(shí)動(dòng)軸向外轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)晾衣支架展開(kāi)，衣物得以充分晾曬，由此解決室外晾衣架不能自主折疊和展開(kāi)遮雨棚以及晾衣支架的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)晾衣架智能化、一體化、全自動(dòng)等功能，并且晾衣架底部設(shè)置有滑輪，可360°移動(dòng)，不受一般室外晾衣架需要固定在墻面的限制，可以在室外隨意放置和調(diào)整位置，使用方便可靠。