智能回避晾衣装置设计与研究

摘 要：传统的晾衣装置的功能已经跟不上生活节奏快速的人们。很多家庭基本是双职工家庭，日常需要早出晚归，加上天气的变化多端，使得他们可能因为遭受恶劣天气的影响，而导致无法满足晾晒衣物需求，让生活质量变低。基于提高人们生活水平质量需求考虑下，设计一款具有自动回避晾衣装置，实现衣物可以根据天气变化自动回避晾晒衣物。智能回避晾衣装置设计与研究可以解决这一根本难题。智能回避晾衣装置能根据天气的变化自动判断晾晒衣物是否回避天气的变化，让晾晒的衣物不再遭受恶劣天气的影响。

关键词：智能;回避;人性化设计

目前我国经济处于发展高速增長期，随着生活水平的不断提高，家庭人口结构以及信息技术发展变化，人们对家居环境的智能化、高效性、安全性提出了更高的要求。同时越来越多的家庭对家居产品的要求不仅仅是具备简单的智能功能，更要求整个系统的功能的扩展，能够让人们的生活更简单、方便、轻松、安全。智能晾衣装置可以让人们无论身在何处，都可以通过互联网技术掌控家居、享受高品质的生活。

从生活习惯来看，现在的人们喜欢节奏快速、智能化，更注重产品的效率与质量。传统的晾衣装置的功能已经跟不上生活节奏快速的人们。许多上班族基本是早出晚归，天气的变化多端，使得他们的衣物可能遭受恶劣天气的影响，从而使得生活质量变低。

本设计的智能晾衣装置具有能根据天气的变化自动判断晾晒衣物是否回避天气的变化，让衣物不遭受恶劣天气的影响。智能晾衣装置的智能化、效率高、安全可靠性的特点贴合消费群体的消费理念，符合减少家务的负担，极大地方便人们的生活，对提高人们生活质量的需求有着重要意义。

1系统组成

针对目前市面上现有的晾衣装置的人性化设计的不足，本设计智能回避晾衣装置由升降系统、控制系统、回避系统、回收系统构成四个系统组成。

升降系统使用钢链通过滑轮带动内杆移动，实现衣物的升降运动，产品使用者可以根据身高调整系统的高度，不再需要使用撑衣杆进行装取衣物，减轻重复繁杂的家务劳动量。

控制系统主要是使用单片机作为主控制芯片，通过湿度感应装置和光照感应装置实现各种运动机构的衔接、配合和时序的控制。

回避系统实现对衣物的实时保护，通过湿度感应装置和光照感应装置检测外界环境的实时监控，控制整个装置的自动运行，识别雨水来临前的湿度变化或温度过高时将衣服回避到指定地方，避免衣物被淋湿或暴晒的一个过程。

回收系统实现对衣物的回收，通过湿度感应器检测夜晚雾水升起的湿度变化或光照感应器感应夜晚来临的变化，实现衣物回收的一个过程。

本装置以交流双头电机作为动力源，以单片机为主的主控芯片通过湿度传感器和光传感器对外界条件进行检测，实现装置根据天气变化晾晒回收衣物的自动控制。

2工作原理

该设备工作过程可以分为三个步骤，第一步是将挂在衣架上的衣物放置在钢链上：通过红外线感应器开始升降系统开始工作，钢链移至指定高度，使用者将待晾晒衣均匀挂在钢链上，然后上移直至与之对应的工作高度;第二步是晾衣：完成第一步后，通过外红线装置把钢链上升至正常工作高度，通过电机卷动钢链，把衣物带到指定位置晾晒衣物。第三步是回收衣物：通过双头电机卷动钢链，把衣物带到回收地点。

在衣物晾晒的过程中，当遇到天气突变，空气湿度产生变化的情况下，装置侧端的湿度感应器接受到空气湿度的变化信号，通过控制系统控制电机卷动钢链，将衣物转移至待回收地点继续阴干衣物，避免衣物被突如其来的雨水打湿。当湿度感应器检测到暴雨消失，太阳重现后的空气湿度情况后，控制系统重新将衣物移至正常晾晒的地点。

在衣物晾晒的过程中，当遇到午间太阳暴晒时，装置外顶部的光照感应器接受到强烈阳光的信号后，通过控制系统控制电机卷动钢梁，将衣物转移至待回收地点，等待暴晒的时间过去后再移至正常晾晒地点。

当光照感应器感应到夜晚的来临和湿度感应器夜晚雾水的的升起的实时情况下，控制衣物转移至待回收地点，等待使用者的判断衣物是否干爽，达到回收衣物的要求后进行下一步的操作。衣物没有完成回收保留在待回收地点时，在第二天满足光照感应器接受天亮后的信号和湿度感应器接受到空气湿度适宜晾晒衣物的条件后，控制系统将通过双头电机的转动，把衣物转移至正常晾晒衣物地点继续晾晒衣物。

3装置材料设计

家庭人口数量的不同，晾晒衣物的重量不一致;季节的变化，衣物重量的改变，对升降系统的受力要求也不完全一样，我们需要对晾衣装置的长度、季节的变化等因素进行受力分析，采用经济适用的材料。考虑到该装置是家用设备，同时考虑成本和电机体积，选择工作电压为AC220V的交流电机，额定功率为10W，有额定转速为50转r/s。设晾晒衣物重40N，钢链重10N，则在升降系统在升降过程中的总总量为：F=50N。钢链考虑受力和腐蚀材质导致污染衣物。减轻自身材料重量等情况，主要采用铝合金/PVC材料。

4控制系统设计

智能回避晾衣装置控制系统的控制模式是通过红外线和蓝牙通信切换，分为智能和手动两者工作模式。

在智能模式下，湿度感应器和光照感应器检测当前的湿度值和光照强度值，在主控制芯片的LED屏上显示，同时可以通过红外遥控设置湿度、光照强度的对比值。单片机作为主控制芯片可以根据程序设计来判断天气情况，从而自动控制衣物回收与晾晒的操作。

在手动模式下，红外遥控或蓝牙可以直接控制交流电机的正、反转来实现衣物回收与晾晒的操作。

5系统调试

本装置的设计的是基于天气的变化而设计的，天气的变化有时候是单一的，有时候是变化多端的。尤其在广东地区的夏季天气就是娃娃脸，一会哭一会笑。一天内出现几种天气的变化，可以是上午天气晴朗，中午高温暴晒，下午一阵狂风暴雨，暴雨过后又是晴天白云的情况。这种多变的情况对系统提出比较高的要求，在天气晴朗的时候正常晾晒，在温度过高和暴雨的情况下实现衣物回避，天气再次晴朗时重新晾晒，根据天气变化进行调整。

总结

针对目前我国市面上的晾衣产品人性化设计上的不足，设计并开发一种多功能自动晾衣装置，能在下雨或夜晚来临时，自动将衣物收回，避免雨水或夜间潮气将衣物打湿;同时在阳光强烈的情况下，可实现定时晾晒，避免衣物因过度曝晒而变形褪色;智能回避晾衣装置在本质上采用太阳光照晾晒衣物而非人工干衣，绿色环保的同时还保持传统“阳光”的味道。

参考文献：

[1]周世凡.多功能自动晾衣装置的研究

[2]白雪.关于智能晾衣系统的设计[J].工业设计， 2011 （9） ：123.

[3]朱本奇.一种智能电动晾衣装置[J].科协论坛， 2010 （10） ：71-72.

[4]寿宏晓，林利栋，毛晓捷.自动伸缩式防雨晾衣架的研究[J].机械工程师，2010 （7） ：27-[…].

[5]吕广宏，黄崇林，陈晓铭.基于AT89C52的智能晾衣架的设计[J].自动化与仪器仪表， 2013， 166 （2） ：71-73.

[6]付麟杰，商春雪，李斌等.具有环境感知功能的智能晾衣架[J].物联网技术，2017 （7） ：25-29.

[8]李素云.基于多传感器的智能晾衣架设计[J].山东工业技术，2007 （10） ：128.

[9]李东亚，张洁峰.可伸缩式自动晾衣架的系统设计[J].机电工程技术，2015，44 （01） ：60-62.

[10]濮良贵.机械设计[M].9版.北京：高等教育出版社，2013.

作者简介：

李晓敏，硕士，讲师。研究方向：机械工程，软件逆向工程，数控加工与编程。

基金项目：2020年茂名市科技计划立项项目：智能回避晾衣装置设计与研究

茂科字[2020]36号