可移動(dòng)智能室外晾衣架設(shè)計(jì)*

伍兆鵬，林 權(quán)，謝 鳴，余 坤，王麒權(quán)，林嘉興

（武夷學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，福建 武夷山354300）

日常生活中，人們經(jīng)常選擇在天氣晴好時(shí)把衣物和被子搬去頂樓或者空地上晾曬衣物，晾曬時(shí)多為自己牽繩或有安裝好的晾曬桿，以避免室內(nèi)陽(yáng)臺(tái)晾曬的種種限制，同時(shí)也放棄了室內(nèi)陽(yáng)臺(tái)的種種優(yōu)點(diǎn)，比如室外天氣變化無常，在艷陽(yáng)高照的時(shí)候突然變天上雨，或者到了晚上才想起來忘記收衣，這對(duì)有衣物晾曬在室外的人來說就非常被動(dòng)，經(jīng)常會(huì)因?yàn)榘l(fā)生種種情況不能及時(shí)收回衣物[1-3]。另外現(xiàn)在城市對(duì)于高層小區(qū)安裝室外晾衣架的限制也越來越多，而且室外晾衣架整天風(fēng)吹日曬雨淋，一旦晾衣架上起固定作用的螺栓會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)，難保不出現(xiàn)高空墜物的意外，業(yè)主如果沒有及時(shí)維修，就存在掉落的可能，這對(duì)人員密集的城市是一大潛在危害[4-5]。

現(xiàn)在市場(chǎng)上所用到的室外晾衣架主要有兩方面缺陷，一方面，無法實(shí)現(xiàn)晾衣架的自動(dòng)化與的環(huán)境監(jiān)測(cè)，不能夠?qū)崿F(xiàn)自主的收衣和晾衣，另一方面，固定安裝在小區(qū)高層住戶的墻外，存在安全隱患[6-7]。在此針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，研發(fā)了一種可移動(dòng)的智能室外晾衣架裝置，其目的在于自動(dòng)檢測(cè)室外環(huán)境的變化，依據(jù)反饋的信息來控制折疊或展開遮雨棚和晾衣支架，保證了衣物的晾曬條件，由此解決室外晾衣架不能自主的折疊和展開遮雨棚的問題，實(shí)現(xiàn)晾衣架一體化的全自動(dòng)，使用方便可靠，而且該裝置提供的智能室外晾衣架可移動(dòng)，不受一般室外晾衣架需要固定在墻面的限制，可以在室外隨意調(diào)整位置。

可移動(dòng)的智能室外晾衣架由主架支撐機(jī)構(gòu)、晾衣支架、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、雨遮機(jī)構(gòu)、傳感器、處理器和電源等部分構(gòu)成。

1 主架支撐機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

經(jīng)過生活實(shí)例考察和相關(guān)文獻(xiàn)參考，晾衣架主體結(jié)構(gòu)采用框體式，如圖1所示，主要由第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接件361、衣架連接件31，鉸鏈32，支架橫桿33，支架橫桿331，支架直桿34，第一支架直桿341，第二支架直桿342，衣架滑輪35、左擋板11、右擋板12、第一上擋板13、第一頂桿14、直桿15、滑輪16等零件構(gòu)成。

圖1 晾衣架主架支撐

其中，左擋板11和右擋板12分別與第一上擋板13相互固定，第一頂桿14兩端固定于左擋板11和右擋板12之間，直桿15設(shè)置在第一上擋板13和第一頂桿14之間，相鄰兩根直桿15之間的距離相同，衣架連接件31連接相鄰的兩根支架橫桿33，第一支架直桿341通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接件361固定連接第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸261，第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸261轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第一支架直桿341同步轉(zhuǎn)動(dòng)；第二支架直桿342通過鉸鏈32連接直桿15，支架橫桿33與第一支架直桿341、第二支架直桿342垂直固定，衣物通過衣架吊掛或者直接晾曬于支架橫桿33上面，衣架滑輪35設(shè)置在支架直桿34的底部，并接觸支撐機(jī)構(gòu)的第一上擋板13；第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸261帶動(dòng)第一支架直桿341轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)帶動(dòng)支架橫桿33同時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，通過衣架連接件31的作用，帶動(dòng)上一個(gè)晾衣支架平面同步同向轉(zhuǎn)動(dòng)，晾衣支架平面呈現(xiàn)長(zhǎng)方形，包括第二支架直桿342、鉸鏈32、支架橫桿33、支架直桿34、支架橫桿331、衣架滑輪35，其中衣架連接件31連接相鄰的兩個(gè)晾衣支架平面。左側(cè)第一晾衣支架平面通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接件361與機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)晾衣支架平面以第一支架直桿341或第二支架直桿342為圓心進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)晾衣支架的收合。

2 機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)由第一電機(jī)21、第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，其中第一電機(jī)21通過齒輪和齒輪軸驅(qū)動(dòng)第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行傳動(dòng)，第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之間通過齒輪嚙合傳動(dòng)，如圖2所示。

圖2 晾衣架傳動(dòng)系統(tǒng)

第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一直齒輪221、第一齒輪軸231、第一錐齒輪241、第二錐齒輪242、錐齒輪第一軸承座251、錐齒輪第二軸承座252、第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸261和第一雨棚動(dòng)力輸出桿271構(gòu)成。其中第一齒輪軸231連接第一電機(jī)21，第一齒輪軸231上依次設(shè)置第一雨棚動(dòng)力輸出桿271、第一直齒輪221和第一錐齒輪241。第一雨棚動(dòng)力輸出桿271和第一直齒輪221分別固定在第一齒輪軸231上，并以第一齒輪軸231為軸相對(duì)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸261與第二錐齒輪242固定，并且設(shè)置在錐齒輪第一軸承座251和錐齒輪第二軸承座252之間。當(dāng)?shù)谝浑姍C(jī)21帶動(dòng)第一齒輪軸231轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第一雨棚動(dòng)力輸出桿271、第一直齒輪221、第一錐齒輪241和第二錐齒輪242同步轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸261轉(zhuǎn)動(dòng)。

第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第二直齒輪222、第二齒輪軸232和第二雨棚動(dòng)力輸出桿272構(gòu)成。其中第二齒輪軸232與主架支撐機(jī)構(gòu)相連，第二齒輪軸232上依次設(shè)置第二雨棚動(dòng)力輸出桿272和第二直齒輪222。第二雨棚動(dòng)力輸出桿272和第二直齒輪222分別固定在第二齒輪軸232上，并以第二齒輪軸232為軸相對(duì)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)谝浑姍C(jī)21帶動(dòng)第一直齒輪221轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第二直齒輪222同步轉(zhuǎn)動(dòng)，第二直齒輪222帶動(dòng)第二齒輪軸232以及第二雨棚動(dòng)力輸出桿272轉(zhuǎn)動(dòng)。

3 雨遮機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖3 （a）為可移動(dòng)智能室外晾衣架遮雨棚展開狀態(tài)，圖3（b）為遮雨棚折疊收縮狀態(tài)。圖中遮雨棚4設(shè)置在主架支撐機(jī)構(gòu)的頂部，覆蓋圖1中主架支撐機(jī)構(gòu)的第一頂桿14，與機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連，遮雨棚4默認(rèn)處于折疊狀態(tài)，需要通過機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力輸出桿實(shí)現(xiàn)遮雨棚折疊收縮或展開。遮雨機(jī)構(gòu)包括遮雨棚4、雨棚支撐桿41、雨布42以及雨棚動(dòng)力輸出桿構(gòu)成，其中雨布42底部有兩邊分別與第一雨棚動(dòng)力輸出桿271頂部和第二雨棚動(dòng)力輸出桿272頂部相連，第一雨棚動(dòng)力輸出桿271和第二雨棚動(dòng)力輸出桿272向外轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)則帶動(dòng)雨布42展開，反之向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)則帶動(dòng)雨布42折疊收縮，在此雨棚支撐桿41采用硬質(zhì)材料，對(duì)處于展開狀態(tài)的延伸雨布42提供支撐。

圖3 雨遮機(jī)構(gòu)

4 傳感器及電源

可移動(dòng)智能室外晾衣架裝置的傳感器包括溫濕度傳感器、光感傳感器、風(fēng)向傳感器。首先通過溫濕度傳感器、光感傳感器監(jiān)測(cè)獲取環(huán)境中溫度或光強(qiáng)度參數(shù)，并與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，若監(jiān)測(cè)環(huán)境中濕度參數(shù)超過相應(yīng)設(shè)定的預(yù)設(shè)值時(shí)，此時(shí)處理器發(fā)送展開遮雨棚的指令給機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)晾衣支架旋轉(zhuǎn)收縮，同時(shí)遮雨棚展開，衣物進(jìn)入儲(chǔ)納狀態(tài)。當(dāng)遮雨棚處于展開狀態(tài)時(shí)，溫濕度傳感器、光感傳感器監(jiān)測(cè)到環(huán)境中溫度或光強(qiáng)度的參數(shù)，若超過相應(yīng)的預(yù)設(shè)值或者監(jiān)測(cè)環(huán)境中濕度參數(shù)低于相應(yīng)的預(yù)設(shè)值時(shí)，處理器發(fā)送折疊遮雨棚的指令給機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)則通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)晾衣支架展開，同時(shí)遮雨棚折疊，衣物進(jìn)入晾曬狀態(tài)。為了進(jìn)一步解決晾衣架裝置在晾曬狀態(tài)時(shí)，能根據(jù)風(fēng)速以及風(fēng)向自主調(diào)整晾衣支架在遮雨棚內(nèi)位置的問題，本裝置還設(shè)計(jì)有風(fēng)向傳感器，當(dāng)風(fēng)向傳感器監(jiān)測(cè)到環(huán)境中風(fēng)向變化，處理器通過風(fēng)速以及風(fēng)向控制晾衣支架平面機(jī)構(gòu)帶動(dòng)晾衣支架在遮雨棚的覆蓋范圍上順著風(fēng)向整體平移，使得衣物進(jìn)入避風(fēng)狀態(tài)。晾衣架裝置的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳感器分別通過電路與處理器連接，處理器將傳感器監(jiān)測(cè)到的環(huán)境參數(shù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成為機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)指示，傳感器、處理器、電源都固定于主架支撐機(jī)構(gòu)外表面上，電源可以采用外接電源、內(nèi)置電源或者太陽(yáng)能板中的一種或者多種方式實(shí)現(xiàn)。

最后可移動(dòng)智能室外晾衣架裝置的外觀如圖4所示，主要由主架支撐機(jī)構(gòu)、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、晾衣支架、遮雨棚、傳感器、處理器等部分組成。

圖4 可移動(dòng)智能室外晾衣架裝置外觀

5 結(jié)束語

該智能室外晾衣架設(shè)置通過傳感器，可以根據(jù)室外環(huán)境的變化自動(dòng)檢測(cè)晾曬條件，當(dāng)天氣狀況不佳時(shí)，機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)執(zhí)行傳感器反饋的信息展開遮雨棚，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)軸向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)晾衣支架折疊，避免衣物被雨淋濕，當(dāng)天氣情況好轉(zhuǎn)，裝置又可以自動(dòng)收納折疊遮雨棚，同時(shí)動(dòng)軸向外轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)晾衣支架展開，衣物得以充分晾曬，由此解決室外晾衣架不能自主折疊和展開遮雨棚以及晾衣支架的問題，實(shí)現(xiàn)晾衣架智能化、一體化、全自動(dòng)等功能，并且晾衣架底部設(shè)置有滑輪，可360°移動(dòng)，不受一般室外晾衣架需要固定在墻面的限制，可以在室外隨意放置和調(diào)整位置，使用方便可靠。