楊繼沖 范文毅 汪鴻銘 余正發(fā) 段 越

（安徽理工大學(xué)機械工程學(xué)院 安徽·淮南 232001）

0 引言

隨著現(xiàn)代通信技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微處理電子技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化正日益融入人們的生活，產(chǎn)品智能化程度越來越高。由于人們生活水平和居住條件不斷的提升和改善，對生活質(zhì)量和幸福水平提出了更高的要求。在日常生活中，人們經(jīng)常需要對衣服的進(jìn)行折疊、熨燙和收納，過程繁瑣，消耗時間和精力，于是出現(xiàn)了一些智能衣柜產(chǎn)品。但是，目前的一些產(chǎn)品存在功能單一，處理能力小，智能化程度低的問題。為了解決這些問題，本文設(shè)計了一種折疊、熨燙和存取功能一體化的智能衣柜。

1 總體設(shè)計

智能衣柜主要由六部分組成，包括遷移機構(gòu)、熨燙機構(gòu)、折疊機構(gòu)、取衣?lián)螜C構(gòu)、滑道機構(gòu)和存儲裝置，如圖1所示。

衣柜整體分為三個區(qū)域：掛衣區(qū)、熨燙折疊區(qū)和衣服存取區(qū)，如圖1所示。首先在掛衣區(qū)內(nèi)將衣服掛在衣?lián)紊?，通過皮帶輪和相關(guān)機構(gòu)被送到熨燙折疊區(qū)。熨燙機收到信號后，由機械臂帶動對衣服進(jìn)行蒸汽熨燙。衣服熨燙完之后，通過控制雙軸電機和折衣板機構(gòu)進(jìn)行折疊。折疊完之后，通過滑道滑到衣鏟上。最后，通過機械臂的運動將衣服放到衣架上存儲起來。衣服存取區(qū)上方有風(fēng)扇用來通風(fēng)防止潮濕發(fā)霉。當(dāng)取衣服時，通過主控系統(tǒng)驅(qū)動機械臂，并結(jié)合語音控制和顏色識別等技術(shù)取走所需衣服。

圖1：裝置總體結(jié)構(gòu)圖

2 組成結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 遷移機構(gòu)

遷移機構(gòu)如圖2所示。步進(jìn)電機和U型連接件固定在鋁型材框架上并安裝有皮帶輪。掛鉤分布在皮帶上，步進(jìn)電機帶動皮帶輪和皮帶轉(zhuǎn)動，牽引掛鉤向前運動。限位裝置保證每次僅有一個掛鉤通過限位仿齒輪。

圖2：遷移機構(gòu)設(shè)計圖

2.2 熨燙機構(gòu)

熨燙機構(gòu)如圖3所示。此單元設(shè)計采用了云臺和機械臂，通過控制其中的舵機實現(xiàn)掛燙機的旋轉(zhuǎn)運動和往復(fù)運動。熨燙時，主控系統(tǒng)驅(qū)動360°云臺和機械臂一號使熨燙機從初始位置運動到衣服面前，然后繼續(xù)控制機械臂一號使熨燙機上下往復(fù)運動和左右旋轉(zhuǎn)運動，并規(guī)定其運動速度和運行次數(shù)。

圖3：熨燙衣服機構(gòu)設(shè)計圖

2.3 折疊機構(gòu)

折疊機構(gòu)如圖4所示。線位移裝置安裝在熨燙折疊區(qū)最上部，其兩端軸槽處連接尼龍繩，電機驅(qū)動尼龍繩收縮和伸長。尼龍繩共設(shè)4根，前側(cè)2根尼龍繩的另一端穿過主板前側(cè)通孔并固定在主木板上，后側(cè)2根尼龍繩的另一端連接在板邊角件上。板邊角件一側(cè)固定在主木板后側(cè)，另一側(cè)卡在鋁型材框架卡槽里，左右對稱安裝。主板上固定有折衣板，用于折疊衣服。當(dāng)熨燙完成時，線位移裝置開始收縮尼龍繩，前側(cè)尼龍繩和后側(cè)尼龍繩收縮長度不一致，使折衣板向前傾斜一定角度。皮帶帶動衣服向前運動，使衣服慢慢貼于折衣板。當(dāng)衣?lián)蔚竭_(dá)機械臂二號位置時，由機械爪進(jìn)行衣?lián)问蘸喜⒚撾x衣服，之后線位移裝置伸長尼龍繩，將折衣板平置于初始位置。當(dāng)衣服平置后，舵機驅(qū)動搖桿控制折衣側(cè)板和折衣上板翻折，實現(xiàn)衣服的折疊。

圖4：折疊機構(gòu)設(shè)計圖

2.4 取衣?lián)螜C構(gòu)

取衣?lián)螜C構(gòu)如圖5所示。在衣服平置于折衣板過程中，衣?lián)问蘸团c衣服脫離。之后皮帶帶動衣鉤繼續(xù)向前運動，而衣?lián)伪粰C械爪抓住不動，則衣?lián)螐囊裸^上脫離。此后機械臂二號帶動衣?lián)无D(zhuǎn)動90°，將衣?lián)畏诺揭聯(lián)螚U上，實現(xiàn)衣?lián)蔚氖栈亍?/p>

圖5：取衣?lián)螜C構(gòu)設(shè)計圖

2.5 滑道機構(gòu)

滑道機構(gòu)如圖1所示，主要由滑輪組和支架構(gòu)成。衣服疊完之后，折衣板傾斜一定角度，衣服在重力作用下從折衣板經(jīng)滑道落在衣鏟上，等待存儲。

2.6 存儲裝置

存儲裝置機構(gòu)如圖6所示。當(dāng)衣服滑到衣鏟后，主控系統(tǒng)控制機械臂三號帶動衣鏟向上運動，將衣服放置到梳齒的衣架上。通風(fēng)裝置用來加強空氣流通，防止衣服發(fā)霉。

圖6：存儲裝置設(shè)計圖

3 主控系統(tǒng)設(shè)計

本衣柜具有語音交互和顏色識別的功能，控制系統(tǒng)包括stm32f103VET6主板一塊，LD3320A語音識別模塊一塊，顏色傳感器一件，32路舵機控制器一塊，OLED顯示屏一塊和步進(jìn)電機驅(qū)動器五件。開啟設(shè)備只需說“小衣，啟動設(shè)備”；取衣服只需說“拿取藍(lán)色衣服”，實現(xiàn)了人機交互。

4 結(jié)語

本文設(shè)計的熨折存取一體化智能衣柜，結(jié)構(gòu)合理，自動化程度高，機構(gòu)協(xié)調(diào)性好，人機交互性強。通過皮帶遷移，仿齒輪限位，多自由度機械臂，柔性機構(gòu)，曲柄搖桿機構(gòu)，顏色識別和語音控制等功能單元的設(shè)計，實現(xiàn)了衣服自動熨燙、折疊和存取。此裝置不僅適用于家庭，也適用服裝店個體單位和大型衣服生產(chǎn)企業(yè)廠家，發(fā)展?jié)摿Υ螅瑧?yīng)用前景非常廣闊。