可提供個性化著裝方案的智能衣柜的設(shè)計與結(jié)構(gòu)

王浩宇 鐘志江 劉 濤 范 靜 高 翼

（1.上海第二工業(yè)大學(xué)工學(xué)部，上海 201209；2.上海第二工業(yè)大學(xué)文理學(xué)部，上海 201209）

隨著人們物質(zhì)生活水平的提高，人們對著裝的要求也越來越高，衣物不僅不能有破損、異味，更需要根據(jù)不同場合搭配不同的著裝。著裝可以反映個人的品位，有時還會對日常事務(wù)起到?jīng)Q定性作用。因此，進行合理的著裝穿搭是必要和必需的。但不是每個人都能對衣著搭配游刃有余。為了挑選搭配的衣物，部分人盡管浪費了時間、消耗了精力，但是還會出現(xiàn)一些尷尬場面。本文設(shè)計的智能衣柜，不僅能夠利用智能系統(tǒng)中的紫外線殺菌除蟲和半導(dǎo)體制冷技術(shù)實現(xiàn)防霉、除濕功能，保證衣物的干燥和衛(wèi)生，提升人們健康生活的質(zhì)量；還可為用戶提供個性化著裝方案、試穿效果圖以及各件衣物的存儲位置，這將大幅度省去用戶挑衣、試衣、找衣的時間與精力，提高用戶著裝的滿意度，凸顯智能衣柜的個性化功能。此外，智能衣柜還可以與衣物供應(yīng)商聯(lián)手，為用戶提供更多的著裝選擇。在市場競爭激烈的今天，智能衣柜或許能夠成為現(xiàn)代家居企業(yè)的一個突破口。

1 智能衣柜的發(fā)展狀況

在科技高速發(fā)展的新時代，傳統(tǒng)家具的功能已經(jīng)不能完全滿足智能化時代的需求，智能衣柜也逐漸被人們接受和需要，人們對智能家具的需求逐年增加。據(jù)統(tǒng)計，70%的被調(diào)查人群認為，智能衣柜能為自己分擔(dān)繁雜而忙碌的打理衣物的工作，并認為擁有智能衣柜能夠不同限度提高生活品質(zhì)和工作效率[1]。發(fā)展至今，研究人員已研究了多種具有不同功能特點的智能衣柜。

蒯薈羽等[2]設(shè)計了帶有環(huán)形衣架、衣物識別器、自動掛鉤等功能的智能衣柜。冉靈等[3]設(shè)計了可查找衣物、控溫、防潮、殺菌、除塵等功能的智能衣柜。熊燕等[4]主要分析了在衣櫥設(shè)計中應(yīng)用智能化理念，以解決衣櫥中存在的問題。喬世民等[5]建立了一種基于WiFi技術(shù)的智能衣柜系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有祛潮、祛濕、防霉烘干等功能。鐘開洋等[6]利用當(dāng)下熱門的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、語音處理技術(shù)和基于深度學(xué)習(xí)的圖像識別技術(shù)，設(shè)計了包含智能管理、智能推送和除濕殺菌功能的智能衣柜。滕子坤[7]通過對人工智能技術(shù)的解讀，深入研究嵌入式技術(shù)及傳感器技術(shù)，探析智能衣柜的工作原理，并通過對國內(nèi)智能家具的現(xiàn)狀進行分析，展望智能衣柜在國內(nèi)市場的未來走向。

2 設(shè)計原理

智能衣柜的設(shè)計過程包括：前期市場調(diào)研、軟件設(shè)計、硬件嵌入及調(diào)試。在前期的市場調(diào)研中，了解不同性別、年齡、職業(yè)等用戶對不同場合的衣著要求及搭配困擾，收集用戶對傳統(tǒng)衣柜產(chǎn)品存在的問題以及對智能衣柜的需求量和功能要求。在軟件制作階段，根據(jù)氣象條件等客觀因素，得到衣柜需要的合理溫度、濕度等。根據(jù)衣柜已有衣物及個人信息等主觀因素的輸入，得到若干種搭配方案及效果圖，并推薦新式穿搭及衣物售賣信息。在硬件嵌入階段，主要包括與用戶進行交互外部硬件、內(nèi)部的芯片及電子元件存儲箱和紫外線燈以及濕度傳感器。

本設(shè)計包括以下五個基本功能：

（1）利用掃描攝像頭以及掃描裝置，用戶對衣物進行記錄、分類，并記錄衣物所在的位置，保證根據(jù)存儲位置高效找到所需衣物。

（2）利用3D掃描技術(shù)，將用戶的身高、體重等各項人體身材數(shù)據(jù)錄入后臺并進行分類存儲，利用指紋傳感器，將信息與用戶進行匹配。這與衣物搭配效果圖密切相關(guān)，通過不同的用戶的實際身材給出更加貼近實際的效果圖，從而可以盡量減小效果圖與實際上身的視覺差。

（3）軟件設(shè)計是智能衣柜的核心組成部分，是系統(tǒng)設(shè)計的重要依據(jù)。軟件是用戶與硬件之間的接口界面。用戶主要是通過軟件與智能衣柜進行交流。軟件的設(shè)計與編寫，必須通過全盤考慮軟件與硬件的結(jié)合以及用戶的要求和軟件的要求。利用自主編寫開發(fā)的軟件，實現(xiàn)兩大功能：其一是根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)提供的氣象條件等客觀因素，計算出衣柜需要的合理的溫度、濕度等，將這些數(shù)據(jù)與半導(dǎo)體等硬件相鏈接，自動啟動制冷除濕等功能；其二是根據(jù)天氣數(shù)據(jù)及用戶身體條件計算適合的穿衣厚度，并根據(jù)衣柜已有衣物及個人信息等主觀因素，得到若干種搭配方案及效果圖，歷史搭配方案及效果圖。此外，通過自動獲取網(wǎng)絡(luò)信息，提供新式潮流穿搭、衣物售賣信息等。

（4）利用半導(dǎo)體制冷技術(shù)，通過濕度傳感器對衣柜內(nèi)部進行濕度檢測，由控制器在濕度達到一定程度時發(fā)出除濕指令。技術(shù)原理為：衣柜內(nèi)嵌的半導(dǎo)體通電后，用于除濕功能的冷凝板可把衣柜的溫度迅速降至零點，使得衣柜壁中的水蒸氣液化，經(jīng)由漏斗和導(dǎo)流孔引入衣柜外部吸附盒內(nèi)的海綿體，使其蒸發(fā)后排走，達到除濕的目的，并使衣柜中濕度保持于45%左右。技術(shù)優(yōu)勢為：無須制冷劑，不會泄露，不怕震動、傾斜、顛倒；運轉(zhuǎn)無機械運動，不會磨損；體積小，可靠性高。另外，通過對其電流、電壓控制，可以很容易實現(xiàn)精確控制。同時，采取半導(dǎo)體多組并聯(lián)使用，即使有一組失效，也不會影響使用效果。

（5）利用紫外線殺菌原理，通過紫外線對細菌、病毒等微生物進行照射，可以破壞其體內(nèi)的DNA結(jié)構(gòu)，使其死亡或喪失繁殖能力。安裝的紫外線燈將每隔15～20 min自動進行紫外線殺菌，以有效抑制細菌的生存。

此外，衣柜設(shè)計中還可以根據(jù)用戶需求進行人工設(shè)定智能消毒系統(tǒng)定時殺菌時間的長短。技術(shù)優(yōu)勢：可以持續(xù)除菌，成本低。

3 消費者市場調(diào)研

設(shè)計一套智能化、符合實用需求的智能衣柜，必須要進行充分的市場調(diào)研，以了解各種人群的穿衣喜好以及對智能衣柜的需求和建議等。

調(diào)研內(nèi)容設(shè)計如下：

（1）調(diào)研對象。

盡可能在多維度涵蓋不同性別、年齡、職業(yè)的人群，如老人、兒童、上班族、學(xué)生、男人、女人等。

（2）調(diào)研的主要問題。

①在穿著挑選方面是否有困擾、困擾程度如何、有哪些困擾的因素與問題。②收集用戶對傳統(tǒng)衣柜所存在的問題的反饋。③描述智能衣柜的預(yù)期功能與適用場合，購買的意愿程度等。

（3）調(diào)研地點。

①居民區(qū)：探訪居民在居家環(huán)境的穿著喜好，如便服、睡衣等。②學(xué)校：探訪學(xué)生在校內(nèi)與校外的衣著喜好、衣著種類與需求，如春季校服、冬季校服、夏季校服、運動服等。③辦公寫字樓：探訪上班族在通勤期間的衣著喜好與需求，如襯衫、西裝、西褲、工作服等。④周末餐廳：探訪各類人在假期間的穿衣喜好與需求。

4 軟件設(shè)計目標

根據(jù)當(dāng)下季節(jié)、當(dāng)天氣象數(shù)據(jù)等天氣狀況以及衣柜已有衣物、個人偏好、適用場合等主觀因素的輸入，合理設(shè)計與用戶的交流流程，利用最便捷的操作、最易懂的界面，通過挑選算法計算得到得體的個性化著裝方案。

輸入的數(shù)據(jù)：

（1）根據(jù)WiFi，自動輸入當(dāng)前或選擇日期的相關(guān)氣候信息，如最高、最低溫度、溫差以及低云量、總云量、空氣濕球溫度、太陽輻射量、環(huán)境風(fēng)速、環(huán)境濕度等。

（2）輸入用戶個人基本資料，如性別、年齡等。

（3）確認通過掃描已自動得到的用戶個人信息，如身高、體重等特征。

（4）確認或更新用戶已有的衣物信息。

（5）輸入指定的場合，如上班、上學(xué)、聚會、運動、娛樂等。

（6）個性化設(shè)計需求，如配飾等。

（7）根據(jù)所有數(shù)據(jù)，自動調(diào)取衣柜中的衣物信息，包括類別（毛衣、襯衣、衛(wèi)衣等）、保暖程度（如+3 ℃、+10 ℃等）、使用頻率。

輸出的結(jié)果：

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

（2）根據(jù)WiFi提供的時尚信息，輸出2～3套新潮搭配方案以及穿衣效果圖。

（3）新潮衣物的售賣信息，如品牌、售賣商場等。

5 硬件設(shè)計的原理及功能

硬件裝置的嵌入和調(diào)試，可為軟件的運行提供基礎(chǔ)和依托。

主要的硬件設(shè)備及功能：

（1）掃描攝像頭、掃描裝置。功能：在使用衣柜前，獲得所有用戶的個人信息、衣物信息等。

（2）指紋傳感器。功能：在使用衣柜時，根據(jù)指紋，識別用戶，調(diào)取用戶的個人信息、衣物信息等。

（3）電容屏、液晶屏。功能：利用電容屏，與用戶進行交互，確認用戶，選擇或指定的個性的衣著偏好、適用場合以及設(shè)定紫外線燈殺菌時間等，并顯示各種搭配方案以及穿衣效果圖。

（4）芯片、無線信號設(shè)備等電子元件。功能：利用信號發(fā)射設(shè)備，連接WiFi網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，獲取氣象數(shù)據(jù)、時尚資訊。進一步計算出搭配方案，并生成穿衣效果圖。

（5）紫外線燈。功能：通過用戶自定義的殺菌時間利用波長為253.7 nm的紫外線對衣柜內(nèi)細菌等有害微生物進行照射破壞其體內(nèi)的DNA結(jié)構(gòu)來達到殺菌的目的。

（6）濕度傳感器、半導(dǎo)體除濕部件。功能：檢測衣柜內(nèi)濕度達到一定值時，通過半導(dǎo)體除濕部件使得水蒸氣液化進而將其排出衣柜達到除濕的目的。

智能衣柜按順時針方向旋轉(zhuǎn)45°的視圖如圖1所示，智能衣柜的正面圖如圖2所示。

圖1 智能衣柜按順時針方向旋轉(zhuǎn)45°的視圖

圖2 智能衣柜的正面圖

6 結(jié)語

本文針對可提供個性化著裝方案的智能衣柜的設(shè)計思路進行了研究，從市場調(diào)查、軟件設(shè)計、硬件嵌入等方面逐一進行說明。

智能衣柜不僅能夠保證用戶對衣物的保存、整理和管理，而且能夠提高衣著穿搭的效率，改進傳統(tǒng)衣柜所存在的問題，提升用戶使用衣柜的滿意度。

隨著新科技的不斷推陳出新，智能衣柜一定能提供更多的個性化、人性化的實用功能，將衣柜變得更時尚、更受歡迎。