陳 鵬，蔣東霖，孫立巍

（長(zhǎng)春師范大學(xué)工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130032）

近年來(lái)，人們的生活進(jìn)入了便捷、舒適、精確、快速為標(biāo)志的智能時(shí)代，智能時(shí)代的到來(lái)是由于互聯(lián)網(wǎng)的大躍進(jìn)——大數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)是將人們的數(shù)據(jù)集合起來(lái)進(jìn)行分析得出一定的結(jié)論或預(yù)測(cè)被預(yù)測(cè)人的一些行為特征和習(xí)慣。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在中國(guó)有43%左右的人使用智能家居，也有許多人憧憬著智能化時(shí)代的到來(lái)，智能家居在市場(chǎng)中占了一大部分。加之工作節(jié)奏快，下班后也感覺(jué)到身體疲憊，智能家居可以省時(shí)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(shí)間去做其他事情或者有更多時(shí)間去休息[1]。智能身體清洗系統(tǒng)是一款半自動(dòng)化的智能家居，在人們應(yīng)付繁忙工作的同時(shí)，既可以滿(mǎn)足人們對(duì)于生活快節(jié)奏的適應(yīng)，又滿(mǎn)足于市場(chǎng)的需求。

1 設(shè)計(jì)部件的方案

這次設(shè)計(jì)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(yú)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(jī)帶動(dòng)齒輪傳動(dòng)，在頂端有壓力開(kāi)關(guān)感應(yīng)裝置。每當(dāng)電機(jī)碰到開(kāi)關(guān)時(shí)，電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，將X軸定位裝置反向帶動(dòng)，使其不大幅度地偏移預(yù)定的位置，更加精確地找到目標(biāo)。Y軸定位裝置是由蝸桿蝸輪傳動(dòng)帶動(dòng)其移動(dòng)，Y軸定位裝置的開(kāi)關(guān)是在X軸定位裝置上的，當(dāng)Y軸定位確定后，X軸上的開(kāi)關(guān)閉合，讓清洗裝置精準(zhǔn)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(diǎn)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(duì)不同的人群，在扶手上設(shè)置了微調(diào)開(kāi)關(guān)，可以人工進(jìn)行清洗裝置的調(diào)動(dòng)，在系統(tǒng)中與淋浴裝置配合然后進(jìn)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(yù)設(shè)置了三四個(gè)適合不同人群的高度檔位，讓不同的使用者在使用的時(shí)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(gè)履帶組成，三個(gè)履帶有兩個(gè)側(cè)帶以及一個(gè)主帶，形成一個(gè)凹槽狀，方便使用者減少其腿部受力，讓他在清洗的過(guò)程中也能處于放松的狀態(tài)。小腿清洗開(kāi)始時(shí)，使用者需要將腿放進(jìn)履帶的凹槽中，三個(gè)履帶同時(shí)工作運(yùn)行，進(jìn)行小腿清洗，采用履帶式清洗法在清洗時(shí)通過(guò)摩擦的形式進(jìn)行清洗，因?yàn)槁膸У慕佑|面積較為廣泛，所以清洗效果較為良好。在清洗過(guò)程中，腿部安裝了氣泵調(diào)節(jié)裝置，當(dāng)電機(jī)開(kāi)啟時(shí)氣泵開(kāi)始充氣，開(kāi)關(guān)打開(kāi)或關(guān)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?yàn)榭紤]到收納的問(wèn)題，在小腿清洗系統(tǒng)的最上方放置一個(gè)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如圖2所示，在整個(gè)系統(tǒng)循環(huán)結(jié)束后，小腿清洗頂部的旋轉(zhuǎn)會(huì)讓它帶動(dòng)整個(gè)小腿清洗系統(tǒng)收納進(jìn)椅子底部，減少收納時(shí)的空間占比。

圖2 腿部清洗

2 總設(shè)計(jì)方案

如圖3所示是本課題設(shè)計(jì)的智能身體清洗系統(tǒng)，它包括四個(gè)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(dāng)使用者坐在椅子上時(shí)，座椅上面的壓力感應(yīng)器進(jìn)行感應(yīng)，程序開(kāi)始運(yùn)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(kāi)關(guān)），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(jìn)行固定（如果感受高度不適合可在開(kāi)關(guān)處進(jìn)行微調(diào)），接著背部清洗系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行，背部清洗先進(jìn)行平面兩點(diǎn)定位，在Y方向上先進(jìn)行定位，將清洗裝置抬至一個(gè)合適的高度后，在X方向上再進(jìn)行移動(dòng)，隨后淋浴裝置出水，背部清洗裝置配合淋浴裝置進(jìn)行清洗。腿部也裝有壓力感應(yīng)器，感應(yīng)小腿的重量，隨后將小腿通過(guò)氣泵裝置進(jìn)行一個(gè)角度性的抬升，抬升到一個(gè)合適的位置后，腿部清洗裝置的三個(gè)履帶式凹槽進(jìn)行清洗，在整個(gè)腿部清洗的中部以及頂部設(shè)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(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，讓腿部進(jìn)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(yùn)行結(jié)束后，腿部清洗裝置可以依靠旋轉(zhuǎn)裝置進(jìn)行自動(dòng)收納到椅子的下方，減少空間占比[3]。

3 設(shè)計(jì)程序

總控制程序進(jìn)行循環(huán)，按下開(kāi)關(guān)進(jìn)行循環(huán)的進(jìn)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(jī)4的轉(zhuǎn)動(dòng)（也就是背部清洗的上下運(yùn)動(dòng)），在電機(jī)4找到其準(zhǔn)心位子時(shí)，電機(jī)1開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)（控制背部清洗Y軸移動(dòng)）進(jìn)行精準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)得出不同的清洗頻率，得出不同的時(shí)間，從而控制相同的程序?qū)Σ煌硕胁煌墓π?。將開(kāi)關(guān)打開(kāi)進(jìn)入循環(huán)，M2電機(jī)是腿部控制履帶清洗的電機(jī)，當(dāng)使用者將腿放到清洗裝置上時(shí)，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(kāi)始，小腿清洗裝置根據(jù)調(diào)試好的速度進(jìn)行清洗，清洗裝置通過(guò)旋轉(zhuǎn)裝置進(jìn)行360°的旋轉(zhuǎn)包裹住小腿，后再進(jìn)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(yǔ)

在大數(shù)據(jù)與云計(jì)算的促進(jìn)下，人們身邊的物品都在朝著智能化發(fā)展?，F(xiàn)在已經(jīng)陸續(xù)出現(xiàn)智能廚房，臥室的智能化時(shí)代產(chǎn)物。隨著時(shí)代的發(fā)展，人們的生活的節(jié)奏也越來(lái)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(gè)環(huán)節(jié)，開(kāi)發(fā)新時(shí)代的自動(dòng)清洗身上污漬裝置可以高效地洗澡，更好地節(jié)省時(shí)間，帶給人們一種享受的洗澡體驗(yàn)，提升人們的生活質(zhì)量，真正地體會(huì)到智能家居帶給大家舒適的智慧生活，對(duì)提高人們生活質(zhì)量有著很大意義。