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全自动追光多功能晾衣架的研究说明

张玉磊 刘堪勇 张鑫 孙辉 郑永城

沈阳化工大学机械与动力工程学院,辽宁沈阳,110142

摘要: 晾衣架是现代人常用的家居用品,如今已成为许多家庭的生活必需品。而传统晾衣架不具备智能化的特点,不能根据环境变化改变工作状态。随着物联网技术的发展,各种类型的传感器设备不断涌现,随时随地对环境信息进行采集现已成为可能。人们可对采集的信息进行存储分析,从而做出相应的决策。所设计的这款智能晾衣架系统即是使用传感器获取环境信息,然后对信息进行分析,相应地驱动直流电机的旋转,实现晾衣架的上下左右转动,同时通过感光系统、内置的紫外线灯和烘干机实现其自动追光,消毒、烘干等功能。本产品对晾衣架的控制有自动和手动两种模式,且功能众多,极大地方便人们的生活。
关键词: 晾衣架;传感器;信息
DOI:10.12721/ccn.2023.157302
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一.研究背景及意义
 1.1研究背景
近年来,随着生活水平的提高,日常生活工具也变得越来越智能、高效,但晾晒衣物依然采用传统方式,不仅使用繁琐还耗费时间、精力。虽然社会上已经出现了一些新式晾衣器械,但是因为价格高,并且有一定的缺点,并没有得到普遍的应用。
传统的晾晒衣物方式是人们通常习惯于用一支撑杆将衣物支撑到晾衣杆上晾晒,这样晾晒衣物费时费力,与阳台也不搭配、有失雅观。家庭通常老人晾衣物较多,因此,晒衣、收衣费神费力,而且容易扭伤。手摇晾衣架虽然带来更多的方便,但其升降每次都要人工转换接头,且需要人力摇动,若晾衣杆承载的衣物重量过大,手摇上去也是既费力又容易伤手。而且两种都要根据阳光的位置不同移动晾衣架的位置。
现在市场上流行的是一种悬挂式晾衣架,在自动遥控下缓缓降落下来,然后将衣服挂上去,顶部有紫外线灯对衣服进行消菌杀毒。其问题是晾衣架的高度不能降到很低,不方便一部分人们晾晒衣服,且其消毒是裸露的,紫外线消毒时间长了之后,会对人的健康造成危害。本项目组拟设计出一款适用于普通家庭、价格亲民、具有更广阔市场前景的智能晾衣架,实现了无人看管高效晾晒衣物的目的,解决日常生活衣物晾晒耗精力耗时的难题。
1.2研究意义
根据调研分析,项目组拟设计出一款适用于普通家庭、价格亲民、具有更广阔市场前景的智能晾衣架,实现了无人看管高效晾晒衣物的目的,解决日常生活衣物晾晒耗精力耗时的难题。项目组成员设计制造了这款新型的全自动追光晾衣架,该晾衣架可以利用全自动感光系统来调整晾衣杆的位置。本产品中感光系统感应光强,使晾衣架底部安装箱内的电机和竖直放置的两个抱闸电机进行左右旋转和上下移动,以达到对衣物根据光强实现全自动追光的目的。易拆卸的特点决定了其很高的可移动性,且价格低廉,适合大批生产和大众化的推广,特别对于一些身体不便的人来说,解决了日常生活衣物晾晒耗精力的难题。
二.研究的可行性分析
本项目以典型晾衣架为研究对象,分析晾衣架的结构。本项目针对晾衣架加工制造过程中的三个关键科学问题,即自动追光原理、对接结构的研制和电生磁原理研究,涉及机械、控制、电学工程等多个相关学科,从国内晾衣架研制和本项目组前期研究成果上看,具有充分的理论可行性。
2.1现有基础研究成果的综合分析
对已经取得的基础研究成果如晾衣架运动原理和光照特性等进行总结、分析,为本项目技术研究与攻关提供理论基础。
2.2晾衣架分离与自动转动技术研究
这是本项目拟解决的关键问题之一,也是全自动追光晾衣架设计的基础。试验需要首先设计晾衣架分离与自动转动试验装置,然后进行对接原理试验。该试验装置主要由方便、可视的对接部件构成,同时可以调换不同的关键部件。
2.3新型对接装置与关键部件研究
通过试验研究确定影响对接机构工作性能的各主要因素,分析各主要因素对对接性能的影响规律,据此进行对接装置优化和研究。
2.4设备研制、优化 
根据上述研究结果,从机械原理以及光学的角度进行调研设计,研制出全自动追光晾衣架。通过调试与试验,在优化设计基础上改进设计,最终研制出达到指标要求的全自动追光晾衣架,尽快在生产中推广应用。
三 .研究的基本思路
市场上现有的家用晾衣架绝大部分是悬挂式晾衣架或者不锈钢落地折叠晾衣架,二者皆不易拆卸且价格不菲,前者顶部安装有紫外线灯,长期照射还会对人身体产生危害,后者较为笨重。本产品设计结合现有晾衣架的实际情况进行改进,可以实现以下三大功能: 
(1)可以实现全自动追光,使衣物的晾干更有效率。
(2)晒干衣服之后可以直接挂在内部箱体里。
(3)挂好衣服之后可以直接对衣服进行烘干和消毒。 
全自动追光系统采用电动机配合光敏电阻控制实现,并且还可以自主根据使用者的实际需要手动控制,按自己的感觉和意愿调整高度与角度,可以说自动化程度较高,操作也比较人性化。通过以上几项功能可以很好地解决晾衣服时候遇到的大部分问题。由此,本产品的服务对象比较广泛,适用于许多家庭,特别是老年人以及身体不方便的人士。 
四.技术创新点
所研究设计的这款晾衣架结构简单,制造容易,且实现了全自动追光的功能,很好地解决了晾衣服时出现的诸多不便,其主要创新点如下: 
(1)作品成果是设计出可以进行升降的晾衣系统,使即便是身体不便的人也能够方便地晾晒衣服。该晾衣架底部有遥控装置,可以根据个人意愿对晾衣架高度进行遥控。该晾衣系统利用光敏电阻和电机等装置来实现对光的捕捉和方向的调整。
(2)在晾衣架箱体内侧装有紫外线灯和烘干机,晾衣架内部可以直接挂衣服,而且关上架门后形成一个封闭环境,大大减小了紫外线灯对人体的危害,更加的环保、方便。当天气不好时,还可以利用烘干机烘干衣物。
(3)本产品便于拆卸,方便携带与清洗且相对于其他产品来说价格低廉。操作简单,适用人群很广,具有广阔的推广前景和商业价值。
五.市场前景预测分析
晾衣架是日常生活中普遍使用的晾晒和放置衣服的工具,特别是晾晒衣服时需要大量使用,现如今,当衣服洗完过后,需要对其进行晾干处理,且传统的晾衣架在晾衣服时,由于衣服的前后贴在一起,从而造成衣服不容易晾干,同时在一些时间段,无法充分利用阳光的直射来晒干衣服,并且在一些阴雨天晾衣服时,由于天气的特殊原因,容易使得衣服不容易晾干,并且散发出一股霉味,从而给用户使用带来诸多不便。作为人们每天使用的家居用品, “晾衣架”也是中国一大特色产品,该行业形成至今已有十多年时间,从开创至今技术不断改进和变革。
但目前我国市场上没有功能完善且价格低廉的产品,本产品针对现有的结构及缺失予以研究改良,提供了一种全自动追光的晾衣架,可有效利用阳光来晒干衣服,且在很大程度上减少了在晾衣服时遇见的困扰。同时该晾衣架结构简单,工作可靠,且进行了精心的设计与不断的改良,保障了创新性、实用性,操作简单,引领未来人民生活的高品质享受。
所研究设计的这款晾衣架,无论从造价、结构还是环保利益都优于市场上的同类产品。成本低、效率高、经济效益显著、可行性好,因此拥有广阔的经济前景。
由此可见,研究全自动追光的多功能晾衣设备具有十分重要的现实意义和广阔的推广应用前景。
六.总结
设计的这款晾衣架结构简单、制作过程不复杂,且实现了全自动追光、烘干、杀菌等功能,很好地解决了晾晒衣服时出现的诸多不便,其主要创新点如下: 
(1)作品成果是设计出可以进行升降的晾衣系统,让即便是身体不便的人也能够方便地晾晒衣服。该晾衣架底部有遥控装置,可以根据个人意愿对晾衣架高度进行遥控。该晾衣系统利用光敏电阻和电机等装置来实现对光的捕捉和方向的调整。
(2)在晾衣架箱体内侧装有紫外线灯和烘干机,晾衣架内部可以直接挂衣服,而且关上架门后形成一个封闭环境,大大减小了紫外线灯对人体的危害,更加的环保、方便。当天气不好时,还可以利用烘干机烘干衣物。
(3)本产品便于拆卸,方便携带与清洗且相对于其他产品来说价格低廉。操作简单,适用人群很广,具有广阔的推广前景和商业价值。