夏銘遙 陳廷玉 周世乾 屈斌文

(江漢大學(xué)工程訓(xùn)練中心，湖北 武漢 430000)

1 概述

1.1 創(chuàng)意來源

使用雨水傳感器判斷天氣，當(dāng)下雨時(shí)，折疊晾衣架收縮，同時(shí)遮雨布展開；雨停后遮雨布收縮，折疊晾衣桿展開。通過單片機(jī)內(nèi)置時(shí)鐘判斷時(shí)間，光敏傳感器判斷室外亮度，綜合判斷外部光線狀況，進(jìn)而通過手機(jī)APP 和蜂鳴器對(duì)人發(fā)出收衣提示。

1.2 設(shè)計(jì)背景

作為家居必備產(chǎn)品，晾衣架銷售量具有穩(wěn)定10%以上的增長(zhǎng)率。具體數(shù)據(jù)顯示，2017 年晾衣架行業(yè)銷售收入49.46 億元，2018 年，銷售收入56.88 億元。經(jīng)前期對(duì)市場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前市面上室外晾衣架并不智能，需要根據(jù)人為主觀因素判斷何時(shí)收衣服，很容易忘記收衣服，尤其是突發(fā)的降雨，經(jīng)常因?yàn)橥浭找路鴮?dǎo)致衣物被雨水打濕。現(xiàn)在社會(huì)生活節(jié)奏快，經(jīng)常早出晚歸，家中長(zhǎng)期無人，管理晾曬衣物，導(dǎo)致下雨天要么不能晾曬衣物或被晾曬衣物被淋濕。現(xiàn)在生活繁忙，容易忘記晾曬的被子等，導(dǎo)致經(jīng)常將被子晾曬到天黑受潮。因此我們?cè)O(shè)計(jì)了智能收縮晾衣架。

1.3 本產(chǎn)品創(chuàng)新點(diǎn)

1.3.1 將傳統(tǒng)機(jī)械的室外晾衣桿與電子信息技術(shù)結(jié)合，給室外晾桿通電，使它能加裝傳感器和控制元器件，實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化，將人們從“下雨了，回家收衣服”“天黑了，趕快回去收被子”中解放了出來。

1.3.2 克服室外晾衣桿不能預(yù)防下雨的缺陷。

1.3.3 采用可拉升的防雨布，解決防水工具的儲(chǔ)存問題。

1.3.4 采用自鎖結(jié)構(gòu)，自鎖結(jié)構(gòu)，在方便掛衣物的情況下，可以固定晾衣架，防止高空衣架的掉落。

1.3.5 采用開關(guān)操作室外晾衣桿收縮問題，簡(jiǎn)化人員操作，使家中中老年人員輕松上手。

1.3.6 在保留原先室外晾衣桿的機(jī)械結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，保留晾衣桿機(jī)械部分，使得其同時(shí)能人工機(jī)械操作，增加其可靠性。在發(fā)生電子元器件故障時(shí)，依舊可以當(dāng)作普通室外晾衣桿繼續(xù)使用。

2 作品設(shè)計(jì)

2.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)目的

智能收縮衣架主要有一個(gè)核心功能，兩個(gè)伴隨產(chǎn)生的副功能。主要的核心功能是，在下雨時(shí)，桿通過鏈帶收回，通過伸展頂部的柔性防水布，防止衣物被雨水打濕，當(dāng)檢測(cè)到外部無降雨時(shí)，桿通過鏈帶展開，收縮防水布，達(dá)到突發(fā)降雨時(shí)避免衣物打濕。為了達(dá)成以上功能，得給晾衣架通電，安裝電機(jī)更傳感器。以此衍生了一個(gè)功能，用開關(guān)控制晾衣桿的伸縮。另一個(gè)功能是——黃昏提醒，當(dāng)外部光線較暗時(shí)，濕度較大時(shí)，智能收縮衣架通過硬件軟件發(fā)出提醒，提醒用戶收衣。

2.2 工作原理

當(dāng)兩側(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使繞過滑輪的繩子收緊，衣架桿有向上的趨勢(shì)運(yùn)動(dòng)，使得慢慢脫離導(dǎo)軌下方的鋸齒形結(jié)構(gòu)，使衣架桿沿滑軌，向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，使衣架平穩(wěn)收回。

當(dāng)電機(jī)停止，受重力原因，衣架桿下沉，導(dǎo)軌與下方的鋸齒形結(jié)構(gòu)嚙合，形成自鎖，固定衣架桿。（如圖1）。

圖1 作品效果圖

2.3 組成部件

標(biāo)準(zhǔn)件:86 系列兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，對(duì)于控制器發(fā)過來的脈沖信號(hào)，在其驅(qū)動(dòng)器的推動(dòng)下做出相應(yīng)反映，實(shí)現(xiàn)晾衣架的打開或收攏。GB/T7218-2013 凸緣外圈深溝球軸承使用方便，是生產(chǎn)批量最大、應(yīng)用范圍最廣的一類軸承，在晾衣架中起到減小摩擦阻力的作用。

衣架桿（圖2）:（1）使用較為廣泛。上方有心型通孔，使掛上去的衣架不易掉落，增加觀賞性，下方有橫桿，可以放置體積較大的衣物或者被子。（2）外觀簡(jiǎn)潔大方，有設(shè)計(jì)感，便于售賣。（3）便于修理。大部分由各個(gè)標(biāo)件和非標(biāo)件的小型零件組成，便于拆裝，更換零件。

圖2 衣架桿示意圖

窗體:窗體整體效果如圖3 所示。側(cè)邊運(yùn)用三角形支架，后方采用卡扣，固定窗體五個(gè)自由度，使窗體易于安裝，更加穩(wěn)定。鋸齒形結(jié)構(gòu)限位器，可方便的鎖止晾衣架的運(yùn)動(dòng)。

圖3 窗體示意圖

滑軌:限制衣架桿的自由度，使衣架桿沿滑軌平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)。（圖4）。

圖4 滑軌示意圖

緊固件（圖5）:側(cè)邊有波浪型的紋路，增大摩擦力，增加了觀賞性，使用快速成型技術(shù)制作。

圖5 緊固件

傳感器:晾衣架中使用到了雨滴傳感器和光敏傳感器（圖6,圖7）。雨滴傳感器用于監(jiān)測(cè)是否下雨及雨量的大小。光敏傳感器用于監(jiān)測(cè)外部光線的強(qiáng)弱。

圖6 雨滴傳感器

圖7 光敏傳感器

蜂鳴器:蜂鳴器（圖8）接通電源后，當(dāng)監(jiān)測(cè)到雨水或光線暗至閾值以下時(shí)，蜂鳴器報(bào)警提示。

圖8 蜂鳴器

3 產(chǎn)品研發(fā)市場(chǎng)前景

晾衣架行業(yè)發(fā)展前景廣闊。隨著居民生活水平的不斷提高，家庭消費(fèi)能力的持續(xù)增強(qiáng)，人們對(duì)于生活質(zhì)量尤其對(duì)生活便利性的要求會(huì)越來越高，智能晾衣架很好的解決了傳統(tǒng)晾衣架手動(dòng)操作、不能及時(shí)回收衣物的弊端。與此同時(shí)，隨著銷售渠道的不斷拓寬，消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品要求的進(jìn)一步提升，企業(yè)不斷提高研發(fā)設(shè)計(jì)能力、帶動(dòng)產(chǎn)品創(chuàng)新和質(zhì)量穩(wěn)定性的提升，同時(shí)，企業(yè)品牌意識(shí)逐漸強(qiáng)烈，線上線下營(yíng)銷渠道的拓寬進(jìn)一步擴(kuò)大了業(yè)務(wù)規(guī)模，從而有力帶動(dòng)了整個(gè)晾衣架行業(yè)的發(fā)展。同時(shí)，消費(fèi)升級(jí)帶來產(chǎn)品單價(jià)的不斷提升，疊加智能化產(chǎn)品較容易滲透消費(fèi)，進(jìn)一步擴(kuò)大了晾衣架行業(yè)的發(fā)展空間。鑒于中國(guó)房?jī)r(jià)與日俱增，越來越多住戶會(huì)考慮物品的使用空間，而室外空間的合理利用就能很好的解決。市場(chǎng)上的智能晾衣架只有，掛在室內(nèi)天花板上的智能晾衣架，這對(duì)晾臺(tái)尺寸有一定的要求，對(duì)于沒有晾臺(tái)和晾臺(tái)較小的戶型不適合安裝。

現(xiàn)存市場(chǎng)上只有純機(jī)械的室外晾衣架，雖然能解決沒有晾臺(tái)晾衣服和對(duì)室內(nèi)空間占用的問題，但是其并不智能，無法處理晾曬衣物期間突降雨水的問題。

從市場(chǎng)規(guī)模角度看，中國(guó)建筑裝飾裝修材料協(xié)會(huì)提供的數(shù)據(jù)顯示，2015 年中國(guó)晾衣架行業(yè)終端市場(chǎng)規(guī)模約為80 億元，的終端市場(chǎng)規(guī)模[1]。