多功能智能晾晒装置设计及应用分析

鲁杨洋 郝传柱

摘  要：结合人们对晾衣架的基本功能要求，文章给出了一份针对晾衣架多功能分析及比较，细节设计和优势分析的设计方案。运用另类创新技术，解决现有晾衣架晾晒难题，并设计出新型多功能智能晾晒装置的课题研究，比较国内外新型晾衣架，分析其优缺点，改善功能，实现更加智能、便捷、实用的各项创新点，使其进入千家万户，成为符合21世纪新型家用需求的智能化家居产品。

关键词：晾衣架;创新技术;智能装置

Abstract：Combination with the basic functional requirements of hangers，this paper presents a design scheme for multi-functional analysis and comparison of hangers，detailed design and advantage analysis. Using alternative innovative technology to solve the problem of drying existing hangers，and design a new multi-functional intelligent drying device research，compared the new hangers at home and abroad，analyze its advantages and disadvantages，improve the function，achieve more intelligent，convenient，practical innovation points，so that into thousands of households. To become in line with the 21st century，the new home intelligent household products.

Keywords：drying rack;innovative technology;smart device

0  引  言

晾衣架作為家庭生活必备之物，集晾晒衣物、床褥杀菌等功能于一体，被千家万户所使用。伴随着人们对智能家居的要求越来越高，以及自然环境因素和空间限制，传统手动晾衣架暴露出诸多弊端。本设计从现有国内外晾衣架出发，在其研究基础上，从新的方面去解决传统晾衣架的弊端，对比现今国内外新型晾衣架的晾晒衣物质量与室内外晾衣架体积占比以及占地面积，给出一个最适合家用的、实用新型的晾衣架设计方案。

1  传统晾晒装置研究现状

室外晾衣架在天气因素面前显得不堪一击，雨雪天气人们必须及时收回衣物，主人外出时，室外晾衣架不能有效应对各种天气变化。随着楼房用户越来越多，大多数人都在室内晾晒衣物，手动晾衣架具有简单升降或伸缩的机械结构，成本相对较低。然而室内晾衣架在使用过程中占用室内面积大、遮挡阳光照射房间，并且存在衣物受到阳光照射不全面，晾晒效率低，导致阳台、洗手间潮湿等现实因素，影响室内舒适度及生活品质。就目前来看，市场上的晾衣架仅仅实现了晾晒衣物的功能，但没有实现人性化的智能家居，在快节奏的城市化生活中已经影响了人们的生活便捷度。

山东华宇工学院在自动化及设计制造方面取得的成绩是有目共睹的，在各类省级以及国家级比赛中拔得头筹。在各类自动化方向的比赛里，取得一等奖的项目数不胜数，每年的国家级创新创业训练项目也吸引着社会的眼球，赢得了他们的广泛关注。

笔者在山东华宇工学院的资源背景下，通过查阅图书馆资料，登录中国知网以及专利索检网站，搜索国内外专利及论文，查找与我们所构想的智能晾晒装置相关的文章，摘取部分优缺点做出了如下的国内外比较。

2  国外的智能晾晒装置的分析

2.1  菱形支架结构

采用菱形上下拉伸结构与菱形伸缩结构。上下拉伸结构仅实现空间上的上下移动，仅限于在室内晾晒衣物却不能充分利用太阳光的杀菌消毒功效。伸缩结构可以进行室外晾衣，可以利用太阳光的消毒杀菌功效，但是安全性却得不到提高，再收回的过程中可能会有夹手和夹衣物的危险。不能有效地保护家庭人员的安全，在室外的稳定性得不到很大的提高。

2.2  特殊功能装置

安装有烘干和紫外线杀毒功能，但此种不适合大部分家庭，在烘干和杀毒功能下，对电力的消耗过大。在现如今家庭生活中，相对于烘干功能，人们更倾向于室外晾晒，由太阳光进行晒干，在晾晒过程中，由太阳产生的紫外线可以对衣物被褥杀菌消毒，除此之外，由太阳光进行晾晒衣物，相对于室内烘干、人造紫外线杀菌消毒而言，大部分家庭在耗能方面更能负担得起，在如今社会，唯有室外晾晒衣物，是最为方便、快捷、实用的方式。

2.3  非自动收晒

单独的晾衣装置安装在室内，无法与窗户进行互联。而安装的室外晾衣架，也没有办法对室外天气情况进行检测，根据天气状况自动控制晾衣架的收回与伸出。

3  国内市场上出现的智能晾晒装置

3.1  太阳能晾衣架

此类晾衣架基于太阳能装置，将太阳能转化为电能，提供电机所需要的电能。晾衣杆设于机座下方，与第一驱动件机械连接，并由第一驱动件驱动上下升降;太阳能板组件，包括与电池组件连接的太阳能板及与太阳能板转动连接的第二驱动件，第二驱动件驱动太阳能板转动，以调整太阳能板与太阳光线间的角度。

3.2  自动除皱、烘干与杀菌类

此类晾衣架包括设置于顶墙面上的控制箱，控制箱内包括控制器，控制箱上通过升降装置连接悬挂架，控制器控制升降装置升降;控制箱内设置水箱，水箱内设置雾化器，雾化器连接设置在控制箱底壁的雾化孔，使雾化器产生的水雾从所雾化孔中喷出。该晾衣架能够对衣物进行除皱、烘干和杀菌。所述控制箱的内部设有风机，风机与控制器的输出端连接;所控制箱的底壁开设出风口，风机的出风方向朝向出风口，出风口设有电热丝。紫外线杀菌灯设置于控制箱的底部，与控制器的输出端连接。

4  技术方案解决

4.1  缺陷说明

现市场存在的晾衣架分类较多且功能单一，难以让人们在快节奏的生活中体会到家庭智能家居的便捷。传统室内晾衣架采用菱形上下拉伸结构，安全性能低，晾晒衣物少，晾晒程度远远不如室外晾晒。室外晾衣架，人工手动款无法与智能化家居相连接，不能实现居家方便快捷。而电动伸缩款，在进行室外晾晒时，安全性能低，夹手及夹衣物的危险系数高，操作难度高，适用范围小，不适用于高层且无法与窗户实现智能互联。因此笔者借助山东华宇工学院的省级高校科研创新平台以及市级重点实验室，在老师的帮助创建团队下去解决此家庭晾晒问题。

4.2  技术说明

在指导老师的悉心指导以及山东华宇工学院教授的提议之下，本团队在传统晾衣架的基础上，设计了一款既可室外晾晒，也可室内晾晒，可实现智能化，可与智能家居聯动，可防止夹手及夹衣物的事故，也可与窗户进行联动，控制窗户自开关的设计方案。

在解决夹手、夹衣物以及稳定的问题上，设计一款导槽滑轨式结构，采用直线伸缩，抛弃传统的菱形支架，晾晒衣物更加安全，对窗户的设计要求不苛刻，一般的家用推拉窗户即可，菱形支架伸缩结构，需要有两段受力点，对窗户有特殊的设计要求。相对于此，导槽滑轨结构采用的平移式，所用空间小，受力均匀，对窗户设计要求低，适用于普遍家庭。在此基础上，晾衣架有智能控制模块，可与智能家居相连接，并且可以连接窗户，实现全自动的开关窗晾晒与收回衣物，大大地减轻了人们的方便，提高了人们的生活质量。

4.3  设计方案

机械部分包括：晾衣架主体、晾晒支架，窗户平移机构以及辅助装置等。

（1）晾衣架主体设计为导槽滑轨式结构，其运动方式为直线平移式。通过一台直流减速电机带动同步带轮转动，从而带动滑轨在导槽中水平移动，来实现晾衣架的伸出和收回。如图1所示，直流减速电机通过同步带带动19传动轮转动，使得滑轨11在导槽15中滑动。传统晾衣架大多为菱形伸缩型支架，菱形支架在伸缩时为剪切运动，容易夹衣物甚至夹手，比较危险。而本结构的动作方式为直线平移式，不会发生此类现象，安全系数更高。

（2）晾晒支架安装在伸缩晾衣架的下方，晾晒支架中间设计有一排衣撑挂孔，可用来晾挂衣服。如图1所示，10为挂孔。其两侧均设计有U型支架，可以同时晾晒两条被褥。该晾衣架既可挂晒衣物，也可晾晒被褥。

（3）窗户平移机构采用螺母丝杠结构。移动窗户安装在丝杠螺母上，丝杠安装在窗户的上端，一端安装在轴承中，另一端与减速机输出端通过联轴器刚性连接，减速机输入端连接有直流电机。电机转动带动丝杆转动，带动丝杆螺母水平移动，从而实现窗户的打开和关闭。如图2所示，右侧可移动窗户6在焊接支架4的连接下与滚轴丝杠2相连接，滚轴丝杠2右端套在焊接好的轴承3中，左端与直流减速电机1通过刚性连接点16相连接，由直流减速电机1带动窗户6的开关。本结构技术成熟，价格低廉，适合家用。

（4）辅助装置包括安装支架，机械限位结构等。

电气控制部分由硬件和软件两部分组成：硬件部分，以微型PLC作为中央控制器，信号输入模块包括：手动自动切换开关、按键、遥控器、手机APP。检测装置有光照强度传感器、风速传感器和雨滴传感器，以及关窗安全光幕等。室外天气状况信息经传感器采集，被传递到PLC，通过PLC控制2台直流电机的正反转，实现晾衣架自动收晒衣物的功能，并完成窗户自动打开和关闭的动作;软件部分即为控制程序的编写。

4.3  重点研究内容

（1）研究手自动模式一体，人工切换，实现多种功能，当切换至自动模式，通过室外设计的风力传感器、雨滴传感器以及光照强度传感器实时检测室外天气状况，控制衣架的伸出与缩回以及窗户的打开和关闭。当切换至手动模式，设计多种控制方式，用户可根据实际需要，自由选择手动控制方式。本装置在一定程度上减轻了人们的负担，为家庭生活带来便利。

（2）设计安全光幕（如图2中的18），在关窗过程中，如果窗口处存在异物（手或衣物等），安全光幕将被触发，关窗动作立即停止，同时发出声光警报。直至异物解除，继续关窗。此功能可有效防止窗户在关闭时夹手或者衣物，进一步提高了安全系数。

（3）自由开关窗设计，在不晾晒衣物的情况下，如果用户需要开窗通风，可以由遥控等一类控制方式，控制窗户的打开以及关闭，随意控制窗户的开闭程度，简单方便。

5  结  论

在这个智能化的时代，智能化的产品使生活愈加美好，改造传统晾衣架，使其随着科学的进步而更加适用于广大家庭的举措显得尤为重要。晾衣架作为每个家庭的必备之物，在日常生活中必不可少。本智能晾晒装置综合了传统晾衣架的优点，并改进了缺点，在实际使用中，省心省力，节能环保。使得人们更加享受智能化生活带来的便利，同时也为人们解决了对衣物晾晒上遇到的难题，让人们在对待生活时更加得心应手。

参考文献：

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[3] 羊昌燕，翟正军，陆艳洪.总线数据采集系统事后分析处理软件设计与实现 [J].测控技术，2012，31（11）：84-87.

作者简介：鲁杨洋（1999.07—），男，汉族，安徽安庆人，本科，研究方向：自动化;郝传柱（1983.04—），男，汉族，山东聊城人，讲师，工程师，本科，研究方向：自动化、控制工程。