可提供个性化着装方案的智能衣柜的设计与结构

王浩宇 钟志江 刘 涛 范 静 高 翼

（1.上海第二工业大学工学部，上海 201209；2.上海第二工业大学文理学部，上海 201209）

随着人们物质生活水平的提高，人们对着装的要求也越来越高，衣物不仅不能有破损、异味，更需要根据不同场合搭配不同的着装。着装可以反映个人的品位，有时还会对日常事务起到决定性作用。因此，进行合理的着装穿搭是必要和必需的。但不是每个人都能对衣着搭配游刃有余。为了挑选搭配的衣物，部分人尽管浪费了时间、消耗了精力，但是还会出现一些尴尬场面。本文设计的智能衣柜，不仅能够利用智能系统中的紫外线杀菌除虫和半导体制冷技术实现防霉、除湿功能，保证衣物的干燥和卫生，提升人们健康生活的质量；还可为用户提供个性化着装方案、试穿效果图以及各件衣物的存储位置，这将大幅度省去用户挑衣、试衣、找衣的时间与精力，提高用户着装的满意度，凸显智能衣柜的个性化功能。此外，智能衣柜还可以与衣物供应商联手，为用户提供更多的着装选择。在市场竞争激烈的今天，智能衣柜或许能够成为现代家居企业的一个突破口。

1 智能衣柜的发展状况

在科技高速发展的新时代，传统家具的功能已经不能完全满足智能化时代的需求，智能衣柜也逐渐被人们接受和需要，人们对智能家具的需求逐年增加。据统计，70%的被调查人群认为，智能衣柜能为自己分担繁杂而忙碌的打理衣物的工作，并认为拥有智能衣柜能够不同限度提高生活品质和工作效率[1]。发展至今，研究人员已研究了多种具有不同功能特点的智能衣柜。

蒯荟羽等[2]设计了带有环形衣架、衣物识别器、自动挂钩等功能的智能衣柜。冉灵等[3]设计了可查找衣物、控温、防潮、杀菌、除尘等功能的智能衣柜。熊燕等[4]主要分析了在衣橱设计中应用智能化理念，以解决衣橱中存在的问题。乔世民等[5]建立了一种基于WiFi技术的智能衣柜系统，该系统具有祛潮、祛湿、防霉烘干等功能。钟开洋等[6]利用当下热门的物联网技术、语音处理技术和基于深度学习的图像识别技术，设计了包含智能管理、智能推送和除湿杀菌功能的智能衣柜。滕子坤[7]通过对人工智能技术的解读，深入研究嵌入式技术及传感器技术，探析智能衣柜的工作原理，并通过对国内智能家具的现状进行分析，展望智能衣柜在国内市场的未来走向。

2 设计原理

智能衣柜的设计过程包括：前期市场调研、软件设计、硬件嵌入及调试。在前期的市场调研中，了解不同性别、年龄、职业等用户对不同场合的衣着要求及搭配困扰，收集用户对传统衣柜产品存在的问题以及对智能衣柜的需求量和功能要求。在软件制作阶段，根据气象条件等客观因素，得到衣柜需要的合理温度、湿度等。根据衣柜已有衣物及个人信息等主观因素的输入，得到若干种搭配方案及效果图，并推荐新式穿搭及衣物售卖信息。在硬件嵌入阶段，主要包括与用户进行交互外部硬件、内部的芯片及电子元件存储箱和紫外线灯以及湿度传感器。

本设计包括以下五个基本功能：

（1）利用扫描摄像头以及扫描装置，用户对衣物进行记录、分类，并记录衣物所在的位置，保证根据存储位置高效找到所需衣物。

（2）利用3D扫描技术，将用户的身高、体重等各项人体身材数据录入后台并进行分类存储，利用指纹传感器，将信息与用户进行匹配。这与衣物搭配效果图密切相关，通过不同的用户的实际身材给出更加贴近实际的效果图，从而可以尽量减小效果图与实际上身的视觉差。

（3）软件设计是智能衣柜的核心组成部分，是系统设计的重要依据。软件是用户与硬件之间的接口界面。用户主要是通过软件与智能衣柜进行交流。软件的设计与编写，必须通过全盘考虑软件与硬件的结合以及用户的要求和软件的要求。利用自主编写开发的软件，实现两大功能：其一是根据无线网络提供的气象条件等客观因素，计算出衣柜需要的合理的温度、湿度等，将这些数据与半导体等硬件相链接，自动启动制冷除湿等功能；其二是根据天气数据及用户身体条件计算适合的穿衣厚度，并根据衣柜已有衣物及个人信息等主观因素，得到若干种搭配方案及效果图，历史搭配方案及效果图。此外，通过自动获取网络信息，提供新式潮流穿搭、衣物售卖信息等。

（4）利用半导体制冷技术，通过湿度传感器对衣柜内部进行湿度检测，由控制器在湿度达到一定程度时发出除湿指令。技术原理为：衣柜内嵌的半导体通电后，用于除湿功能的冷凝板可把衣柜的温度迅速降至零点，使得衣柜壁中的水蒸气液化，经由漏斗和导流孔引入衣柜外部吸附盒内的海绵体，使其蒸发后排走，达到除湿的目的，并使衣柜中湿度保持于45%左右。技术优势为：无须制冷剂，不会泄露，不怕震动、倾斜、颠倒；运转无机械运动，不会磨损；体积小，可靠性高。另外，通过对其电流、电压控制，可以很容易实现精确控制。同时，采取半导体多组并联使用，即使有一组失效，也不会影响使用效果。

（5）利用紫外线杀菌原理，通过紫外线对细菌、病毒等微生物进行照射，可以破坏其体内的DNA结构，使其死亡或丧失繁殖能力。安装的紫外线灯将每隔15～20 min自动进行紫外线杀菌，以有效抑制细菌的生存。

此外，衣柜设计中还可以根据用户需求进行人工设定智能消毒系统定时杀菌时间的长短。技术优势：可以持续除菌，成本低。

3 消费者市场调研

设计一套智能化、符合实用需求的智能衣柜，必须要进行充分的市场调研，以了解各种人群的穿衣喜好以及对智能衣柜的需求和建议等。

调研内容设计如下：

（1）调研对象。

尽可能在多维度涵盖不同性别、年龄、职业的人群，如老人、儿童、上班族、学生、男人、女人等。

（2）调研的主要问题。

①在穿着挑选方面是否有困扰、困扰程度如何、有哪些困扰的因素与问题。②收集用户对传统衣柜所存在的问题的反馈。③描述智能衣柜的预期功能与适用场合，购买的意愿程度等。

（3）调研地点。

①居民区：探访居民在居家环境的穿着喜好，如便服、睡衣等。②学校：探访学生在校内与校外的衣着喜好、衣着种类与需求，如春季校服、冬季校服、夏季校服、运动服等。③办公写字楼：探访上班族在通勤期间的衣着喜好与需求，如衬衫、西装、西裤、工作服等。④周末餐厅：探访各类人在假期间的穿衣喜好与需求。

4 软件设计目标

根据当下季节、当天气象数据等天气状况以及衣柜已有衣物、个人偏好、适用场合等主观因素的输入，合理设计与用户的交流流程，利用最便捷的操作、最易懂的界面，通过挑选算法计算得到得体的个性化着装方案。

输入的数据：

（1）根据WiFi，自动输入当前或选择日期的相关气候信息，如最高、最低温度、温差以及低云量、总云量、空气湿球温度、太阳辐射量、环境风速、环境湿度等。

（2）输入用户个人基本资料，如性别、年龄等。

（3）确认通过扫描已自动得到的用户个人信息，如身高、体重等特征。

（4）确认或更新用户已有的衣物信息。

（5）输入指定的场合，如上班、上学、聚会、运动、娱乐等。

（6）个性化设计需求，如配饰等。

（7）根据所有数据，自动调取衣柜中的衣物信息，包括类别（毛衣、衬衣、卫衣等）、保暖程度（如+3 ℃、+10 ℃等）、使用频率。

输出的结果：

（1）利用衣柜中已有衣物，输出2～3套搭配方案、历史搭配方案以及穿衣效果图。

（2）根据WiFi提供的时尚信息，输出2～3套新潮搭配方案以及穿衣效果图。

（3）新潮衣物的售卖信息，如品牌、售卖商场等。

5 硬件设计的原理及功能

硬件装置的嵌入和调试，可为软件的运行提供基础和依托。

主要的硬件设备及功能：

（1）扫描摄像头、扫描装置。功能：在使用衣柜前，获得所有用户的个人信息、衣物信息等。

（2）指纹传感器。功能：在使用衣柜时，根据指纹，识别用户，调取用户的个人信息、衣物信息等。

（3）电容屏、液晶屏。功能：利用电容屏，与用户进行交互，确认用户，选择或指定的个性的衣着偏好、适用场合以及设定紫外线灯杀菌时间等，并显示各种搭配方案以及穿衣效果图。

（4）芯片、无线信号设备等电子元件。功能：利用信号发射设备，连接WiFi网络设备，获取气象数据、时尚资讯。进一步计算出搭配方案，并生成穿衣效果图。

（5）紫外线灯。功能：通过用户自定义的杀菌时间利用波长为253.7 nm的紫外线对衣柜内细菌等有害微生物进行照射破坏其体内的DNA结构来达到杀菌的目的。

（6）湿度传感器、半导体除湿部件。功能：检测衣柜内湿度达到一定值时，通过半导体除湿部件使得水蒸气液化进而将其排出衣柜达到除湿的目的。

智能衣柜按顺时针方向旋转45°的视图如图1所示，智能衣柜的正面图如图2所示。

图1 智能衣柜按顺时针方向旋转45°的视图

图2 智能衣柜的正面图

6 结语

本文针对可提供个性化着装方案的智能衣柜的设计思路进行了研究，从市场调查、软件设计、硬件嵌入等方面逐一进行说明。

智能衣柜不仅能够保证用户对衣物的保存、整理和管理，而且能够提高衣着穿搭的效率，改进传统衣柜所存在的问题，提升用户使用衣柜的满意度。

随着新科技的不断推陈出新，智能衣柜一定能提供更多的个性化、人性化的实用功能，将衣柜变得更时尚、更受欢迎。