一款高效的家用清潔機器人設計研究

黃緯

摘要：以智能家居產品的興起為引，論述了空氣凈化器和掃地機器人在未來的發展潛力，進而通過研究其功能、結構、使用方式等，發現了一些可改良和創新的地方。從降低噪音、提高凈化面積、精簡結構、節約成本和能源等方面設計了一款高效的家用清潔機器人。

關鍵詞：智能家居產品；空氣凈化；掃地；改良創新設計

0引言

由于人們對于生活品質的逐漸提高和科技的發展，滿足人們各種需求的智能產品應運而生，而與生活息息相關的應該就是智能家居產品了，在眾多的智能家居產品中，掃地機器人和空氣凈化器毫無疑問是令人印象深刻的，兩者分別解決了生活中非常棘手的衛生、健康問題，它們在一定程度上完好的履行了自己的職責，但世上沒有完美的產品，通過解構、重組它們的功能、結構、使用方式等，會讓人驚喜的發現，它們還有更好的能力表現。

1研究意義

目前，人們的生活節奏正處于一個加快的趨勢，并且社會和城市化還處于發展階段，人們越來越忙于工作將會是一個普遍的社會現象，而隨著社會財富的上升，人們對于生活品質的追求特別是健康上的需求將會達到一個空前的高度，但是霧霾頻發，空氣污染嚴重且治理起來復雜、困難等現實告訴我們未來不短的時間內空氣質量是你我生活中關注的重點；另一方面，對于如何減輕辛苦工作帶來的精力上負擔也會是產品設計的關注點，而營造一個干凈整潔的家無疑是一個優秀的解決思路，因此掃地機器人也是一個發展潛力巨大的產品。

2用戶需求研究

通過研究發現，絕大多數空氣凈化器以風扇驅動空氣經過過濾網為原理凈化空氣，良好的風扇、風道設計會減少噪音的產生，但是為了提高產品凈化空氣的效率，增加風扇的轉速是最簡便的方法，而在這種情況下產生的較大噪音會給予用戶較差的體驗；并且大多數空氣凈化器為定點工作，因此凈化面積固定，但是不同用戶對于凈化面積的需求不同，一款空氣凈化器難以滿足多種用戶，適用性低。

3解決思路

整合掃地機器人的風道結構，當掃地機器人內部的風機把空氣吸入、排出后，通過導氣管把排出的空氣輸送至空氣凈化模塊，接著排出進入空氣凈化系統中的過濾網，達到凈化空氣效果。但是這種情況下風量較少，凈化效果較差，因此空氣凈化模塊上部設計一個管狀圓環，將導氣管與管狀圓環連通，該管狀圓環的中央靠內側開有一條細縫，當空氣從導氣管進入管狀圓環后，使得空氣從管狀圓環內側的細縫中排出后形成康達效應，帶動該產品上方大量待凈化空氣流過過濾網，運用這種原理，氣流會較平穩、安靜，并且空氣流量將會增加到狹縫中排出氣體的35倍[1]，這樣就極大的提高了空氣凈化的效率，同時又由于風機位于掃地機器人內部，噪音難以傳播開來，因此達到了降低噪音的目的；又因整合了掃地機器人，因此使用其驅動功能，產品將能識別障礙，可進入不同的工作空間，達到提高凈化效率和面積的目的[2]；并且通過在掃地模塊、空氣凈化模塊與充電模塊之間增加電磁鐵吸附結構，可實現應對用戶不同需求的不同功能形態的轉變且節約能源和成本。

4設計內容

4.1掃地模塊設計

為了盡量壓縮體積，通過改良設計，合理的調整了掃地模塊的內部結構，把內部的風機和排氣孔前移，在兼顧美觀的同時讓空氣凈化模塊能更好的配合在一起，同時沒有過多的增加其高度。并在外殼與空氣凈化模塊接觸部位的內面設計有兩個電磁鐵，用于帶動空氣凈化模塊工作時吸附住空氣凈化模塊。

4.2空氣凈化模塊設計

空氣凈化模塊不需要動力部件，其外形為一個圓柱腔體，腔體上部設計有防墜物蓋子，腔體內部中央放置空氣過濾網，外殼周圍分部有許多排氣孔和兩個楔形凹槽，凹槽內面嵌有吸附鐵塊，整個結構用于被吸附懸掛在充電模塊上，吸附鐵塊還存在于模塊底部與掃地模塊電磁鐵對應位置，最重要的一個結構位于模塊上部的圓環結構，這個圓環以一個緊靠模塊內測的導氣管連接至模塊下部的開孔，開孔對應掃地模塊的排氣孔。

4.3充電模塊設計

充電模塊也是改良設計，增加了用于吸附懸掛空氣凈化模塊的結構，其余主要結構為底座，底座上有充電彈片和距離傳感器，用于引導機器人充電，懸掛結構上對應空氣凈化模塊吸附凹槽位置為凸起結構，結構內面設計有電磁鐵。

4.4使用方式

4.4.1操作

產品通過無線通訊手段與手機連接，使用專門設計的APP操作，通過控制功能模塊的開閉，使產品具有只掃地、只空氣凈化及掃地加空氣凈化三種功能形態。當切換不同形態和需充電時，產品會自動尋路返回充電模塊，掃地模塊外殼上設計有提示燈用于顯示工作狀態以及剩余電量。

4.4.2安裝

1.把充電模塊靠墻放置，連接電源；2.在充電模塊上放置掃地模塊，使掃地模塊的充電觸點與充電模塊的充電彈片接觸進行充電；3.放置空氣凈化模塊于掃地模塊上，并配合好空氣凈化模塊的懸掛凹槽和充電模塊上的電磁鐵突起。

5產品的改良和創新點

（1）提供了一個全新的思路改善空氣凈化的噪音問題；

（2）讓空氣凈化動起來，提高凈化效率和面積；

（3）當用戶提出不同需求時，通過吸附與分離，能夠形成不同的功能形態來滿足，節約了能源和成本；

（4）操作界面可視化，交互人性化、情感化。

6結語

毫無疑問，智能家居產品會走入我們的生活，但現在這個行業還缺乏許多標準，標準是阻礙智能家居產品發展的一個重要因素，因為智能家居產品應以形成智能家居為目的而設計，而不同產商設計的產品如何在這個智能家居系統中使用而不形成干擾呢？不同產品由于“語言不通”，當它們在運作中“相遇”肯定發生一些設計人員難以預料的問題，最明顯的就是由于使用界面不同，用戶在使用這些產品時肯定會增加時間和精力成本，這不符合設計原則，從這個結論來看，或許如本文中所探討的設計會是一個思路。

參考文獻：

[1]王旱祥等.無葉風扇環繞出口分析與優化[J].流體機械，2013，41（5）：19-21

[2]沁寶空氣凈化機器人 巡航凈化清新全家[Z].家電科技，2015，01：18