智能伸缩晾衣架的设计制作

夏铭遥 陈廷玉 周世乾 屈斌文

(江汉大学工程训练中心，湖北 武汉 430000)

1 概述

1.1 创意来源

使用雨水传感器判断天气，当下雨时，折叠晾衣架收缩，同时遮雨布展开；雨停后遮雨布收缩，折叠晾衣杆展开。通过单片机内置时钟判断时间，光敏传感器判断室外亮度，综合判断外部光线状况，进而通过手机APP 和蜂鸣器对人发出收衣提示。

1.2 设计背景

作为家居必备产品，晾衣架销售量具有稳定10%以上的增长率。具体数据显示，2017 年晾衣架行业销售收入49.46 亿元，2018 年，销售收入56.88 亿元。经前期对市场调查发现，当前市面上室外晾衣架并不智能，需要根据人为主观因素判断何时收衣服，很容易忘记收衣服，尤其是突发的降雨，经常因为忘记收衣服而导致衣物被雨水打湿。现在社会生活节奏快，经常早出晚归，家中长期无人，管理晾晒衣物，导致下雨天要么不能晾晒衣物或被晾晒衣物被淋湿。现在生活繁忙，容易忘记晾晒的被子等，导致经常将被子晾晒到天黑受潮。因此我们设计了智能收缩晾衣架。

1.3 本产品创新点

1.3.1 将传统机械的室外晾衣杆与电子信息技术结合，给室外晾杆通电，使它能加装传感器和控制元器件，实现智能化、自动化，将人们从“下雨了，回家收衣服”“天黑了，赶快回去收被子”中解放了出来。

1.3.2 克服室外晾衣杆不能预防下雨的缺陷。

1.3.3 采用可拉升的防雨布，解决防水工具的储存问题。

1.3.4 采用自锁结构，自锁结构，在方便挂衣物的情况下，可以固定晾衣架，防止高空衣架的掉落。

1.3.5 采用开关操作室外晾衣杆收缩问题，简化人员操作，使家中中老年人员轻松上手。

1.3.6 在保留原先室外晾衣杆的机械结构基础上进行改进，保留晾衣杆机械部分，使得其同时能人工机械操作，增加其可靠性。在发生电子元器件故障时，依旧可以当作普通室外晾衣杆继续使用。

2 作品设计

2.1 产品设计目的

智能收缩衣架主要有一个核心功能，两个伴随产生的副功能。主要的核心功能是，在下雨时，杆通过链带收回，通过伸展顶部的柔性防水布，防止衣物被雨水打湿，当检测到外部无降雨时，杆通过链带展开，收缩防水布，达到突发降雨时避免衣物打湿。为了达成以上功能，得给晾衣架通电，安装电机更传感器。以此衍生了一个功能，用开关控制晾衣杆的伸缩。另一个功能是——黄昏提醒，当外部光线较暗时，湿度较大时，智能收缩衣架通过硬件软件发出提醒，提醒用户收衣。

2.2 工作原理

当两侧电机转动，使绕过滑轮的绳子收紧，衣架杆有向上的趋势运动，使得慢慢脱离导轨下方的锯齿形结构，使衣架杆沿滑轨，向内运动，使衣架平稳收回。

当电机停止，受重力原因，衣架杆下沉，导轨与下方的锯齿形结构啮合，形成自锁，固定衣架杆。（如图1）。

图1 作品效果图

2.3 组成部件

标准件:86 系列两相混合式步进电机，对于控制器发过来的脉冲信号，在其驱动器的推动下做出相应反映，实现晾衣架的打开或收拢。GB/T7218-2013 凸缘外圈深沟球轴承使用方便，是生产批量最大、应用范围最广的一类轴承，在晾衣架中起到减小摩擦阻力的作用。

衣架杆（图2）:（1）使用较为广泛。上方有心型通孔，使挂上去的衣架不易掉落，增加观赏性，下方有横杆，可以放置体积较大的衣物或者被子。（2）外观简洁大方，有设计感，便于售卖。（3）便于修理。大部分由各个标件和非标件的小型零件组成，便于拆装，更换零件。

图2 衣架杆示意图

窗体:窗体整体效果如图3 所示。侧边运用三角形支架，后方采用卡扣，固定窗体五个自由度，使窗体易于安装，更加稳定。锯齿形结构限位器，可方便的锁止晾衣架的运动。

图3 窗体示意图

滑轨:限制衣架杆的自由度，使衣架杆沿滑轨平稳的运动。（图4）。

图4 滑轨示意图

紧固件（图5）:侧边有波浪型的纹路，增大摩擦力，增加了观赏性，使用快速成型技术制作。

图5 紧固件

传感器:晾衣架中使用到了雨滴传感器和光敏传感器（图6,图7）。雨滴传感器用于监测是否下雨及雨量的大小。光敏传感器用于监测外部光线的强弱。

图6 雨滴传感器

图7 光敏传感器

蜂鸣器:蜂鸣器（图8）接通电源后，当监测到雨水或光线暗至阈值以下时，蜂鸣器报警提示。

图8 蜂鸣器

3 产品研发市场前景

晾衣架行业发展前景广阔。随着居民生活水平的不断提高，家庭消费能力的持续增强，人们对于生活质量尤其对生活便利性的要求会越来越高，智能晾衣架很好的解决了传统晾衣架手动操作、不能及时回收衣物的弊端。与此同时，随着销售渠道的不断拓宽，消费者对产品要求的进一步提升，企业不断提高研发设计能力、带动产品创新和质量稳定性的提升，同时，企业品牌意识逐渐强烈，线上线下营销渠道的拓宽进一步扩大了业务规模，从而有力带动了整个晾衣架行业的发展。同时，消费升级带来产品单价的不断提升，叠加智能化产品较容易渗透消费，进一步扩大了晾衣架行业的发展空间。鉴于中国房价与日俱增，越来越多住户会考虑物品的使用空间，而室外空间的合理利用就能很好的解决。市场上的智能晾衣架只有，挂在室内天花板上的智能晾衣架，这对晾台尺寸有一定的要求，对于没有晾台和晾台较小的户型不适合安装。

现存市场上只有纯机械的室外晾衣架，虽然能解决没有晾台晾衣服和对室内空间占用的问题，但是其并不智能，无法处理晾晒衣物期间突降雨水的问题。

从市场规模角度看，中国建筑装饰装修材料协会提供的数据显示，2015 年中国晾衣架行业终端市场规模约为80 亿元，的终端市场规模[1]。