“變色龍”智能雨傘設計淺析

付召斌 王蘋 池朝霞

摘? 要：雨傘作為居家必備品，價格低廉，攜帶方便，但也存在易丟失、易損壞等問題，雨霧天路行安全也得不到充分保障。為改善上述情況，筆者設計出一款“變色龍”智能雨傘。該雨傘的可替換結構，使用戶可對損壞部件進行簡易更換;卡扣式設計使傘體更加穩定。當用戶與雨傘的距離超過設定范圍時，雨傘就會發出蜂鳴聲，同時手機振動提醒用戶。傘柄底端的天氣環條也是亮點之一，其會根據手機APP數據的實時更新來變換顏色，直觀反映天氣狀況。為了避免雨傘表面大量存水，同時降低雨霧天交通事故風險，傘布采用新面料，實現一甩就干，雨傘的反射燈光可以提醒周圍車輛注意避讓行人。

關鍵詞：可替換結構;智能防丟;天氣提醒;無線充電

中圖分類號：TS959.5? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）01-0150-03

Analysis of the Design of “Chameleon” Intelligent Umbrella

FU Zhaobin，WANG Ping，CHI Zhaoxia

（College of Information Engineering Yango University Fujian University Engineering Research Center for Spatial Data Mining and

Application of Yango University，Fuzhou? 350015，China）

Abstract：Umbrella as a necessary household product，low price，easy to carry，but there are also problems such as easy to lose，easy to damage，road safety in rainy and foggy days can not be fully guaranteed. To improve the above situation，the author designs a “chameleon” intelligent umbrella. The replaceable structure of the umbrella enables the user to easily replace the damaged parts，and the clip-on design makes the umbrella body more stable. When the distance between the user and the umbrella exceeds the set range，the umbrella will buzz and the mobile phone vibration will remind the user. The weather ring at the bottom of the umbrella handle is also one of the highlights. It can change the color according to the real-time update of the app data of the mobile phone and directly reflect the weather conditions. In order to avoid a large amount of water storage on the umbrella surface and reduce the risk of traffic accidents in rainy and foggy days，the umbrella cloth is made of new fabrics，which can be dried as soon as it is thrown. The reflected light of the umbrella can remind the surrounding vehicles to avoid pedestrians.

Keywords：replaceable structure;intelligent anti-lost;weather reminder;wireless charging

0? 引? 言

雨傘行業正處于發展旺盛、轉型升級的關鍵時期。隨著生活、消費水平的提高，大眾對于雨傘的需求越來越個性化、多樣化。鑒于此，雨傘行業只有順應時代潮流，將“互聯網+”的新興理念融入雨傘的設計、生產、使用中才能滿足大眾的需求。筆者設計的“變色龍”智能雨傘，在傳統雨傘的基礎上，實現了智能防丟、天氣提醒、可替換結構、安全出行等四方面的革新。“變色龍”智能雨傘通過設計創新、材料創新，在滿足需求、實現智能的同時，也兼具個性，使雨傘的使用成為一種時尚。

1? 結構設計和原理方法

1.1? 結構設計

筆者本著方便實用的原則，在整體造型與傳統雨傘無大差別的基礎上，對材料和結構進行改造升級。傘布采用特殊面料;傘骨融合可替換結構以及卡扣設計，骨與布、骨與骨之間都可以方便拆卸。握把固定于傘柄底端，內置電路板，植入環條、呼吸燈及接觸式充電接口等微小模塊，通過握把實現雨傘的智能控制。

1.2? 工作原理

可替換結構與卡扣設計：使用時，滑動下槽致骨架微收，向上輕拉推把，一手握住推把下端推開彈片開關，便可以將8個支架沿著推把上下結構開口處方向依次拆卸，同理支架回裝也是相同操作。布與骨之間存在的卡扣結構，可牢固固定支架與傘面，拆卸時只需打開卡扣就可以分離傘布[1]。圖1和圖2分別是雨傘鏈接結構的正視圖和俯視圖。

傘柄的智能防丟功能：由與智能雨傘配套的APP實現，通過程度算法判斷用戶與傘具之間的距離。當距離超過一定范圍時，手機APP會發出提醒并保持振動，用戶可根據個人需要設定觸發距離以及開啟或關閉提醒功能。

天氣環條：APP內設有天氣信息，根據數據實時更新變換顏色，直觀反映天氣狀況，做到及時帶傘與增減衣物的提醒。

無線充電：將傘柄內部電路板過塑，通過線圈的電磁感應實現無線充電，讓雨天用傘更加安全。

2? 硬件設計及實現

2.1? 模塊化設計

為了方便用戶對損壞部分進行自主替換以及優化更新產品，“變色龍”智能雨傘采用可替換結構設計，滿足了更多個性化需求，實現了結構件功能分解，降低了結構件耦合性。

通過模塊化設計，將雨傘分為傘骨、傘柄、傘面三部分，各部分具有獨立性但又可以組裝成一個整體。在不改變整體結構的前提下，進行相應模塊的調整，通過替換的方式實現雨傘質量與使用效率的提升。

2.1.1? 可替換結構設計

在傳統雨傘棒的上推柄上進行改進設計：用彈簧的彈力將推柄上下部分緊緊咬合在一起，以便于用戶自行拆裝。操作只需兩指輕拉推柄上部，將其上下分離，內部傘骨即可取出。圖3是推柄與彈簧結構示意圖。

普通傘骨的固定機械的鏈接方式不便于拆卸也沒有較大的改進空間，因此，我們對傘骨末端鏈接結構做出調整。圖4為配合推柄構件改進得到的特殊功能骨架。圖5為推桿中心軸示意圖，末端的環狀結構可直接將其鑲于推柄內部凹槽。圖6為推桿軸心俯視圖。

2.1.2? 卡扣設計

通過模塊化設計的卡扣由三個模塊構成，穩定性好，且具有強度較高的鏈接結構，由滑鍵控制骨段彈性支撐片進行固鎖。卡扣結構如圖7所示。

2.2? 智能化應用

2.2.1? 智能防丟

通過藍牙信號強度檢測，“變色龍”智能雨傘可以實時判斷手機和傘的相對位置，當兩者距離超過10米時，則會通過傘體蜂鳴、手機震動等方式發出提醒。

2.2.2? 天氣環條

通過藍牙傳輸APP內的天氣信息，天氣信息采用不同顏色的環條表示，通過環條顏色變化提醒用戶注意天氣變化。

2.2.3? 無線充電

通過線圈的電磁感應，也就是電能-磁能-電能，傘具和基座構成了一個雙變壓器，變壓器的一部分位于基座之內，另一部分在傘具內。通過接觸，就能形成完整的變壓器結構，而電荷也就可以流動起來[2]。圖8是無線充電原理圖。

2.3? 多功能傘面

2.3.1? 一甩就干

傘面采用密度高達300T的服裝面料制作，結合荷葉效應，雨滴觸碰傘面的瞬間，立即形成水珠滾落，傘面沒有水珠存留，實現了傘面防水能力的顯著提升，也避免了滲漏、滴水等傳統雨傘常見問題。

2.3.2? 反光設計

光源照射到反光傘面層后，會被反光傘面層反射到主體上。由于反光傘面基本可以認為是拋物面狀，所以反光傘的漫反射范圍更廣，很多時候利用反光傘制造出一個漫反射區域，主體在區域內活動，比如寵物、小孩等[3]。雨傘的反光傘面層是銀灰色的，并且內測涂有銀色、金黃色等常見顏色的反光材料，這可以有效提升“變色龍”智能雨傘的反光能力。

3? 結? 論

“變色龍”智能雨傘順應了“消費升級”的經濟發展趨勢，將模塊化設計與智能化應用相結合，旨在解決易丟失、易損壞以及雨霧天出行安全難保障等常見問題。在功能方面，該雨傘符合人性化設計，實現了簡單易換、智能防丟、天氣提醒等功能。可替換結構設計，在一定程度上減少了資源的浪費，符合可持續發展理念。在外觀方面，將模塊集成，對雨傘進行優化，做到了既美觀又實用，迎合了用戶喜好。在技術和產品的不斷迭代下，“變色龍”智能雨傘可以滿足更多的使用場景，讓雨傘的使用不僅是為了應對天氣變化，更是一種時尚。

參考文獻：

[1] 張艷華.折疊雨傘機構設計及運動分析研究 [J].機械工程師，2017（2）：65-66.

[2] 肖志堅，韓震宇，李紹卓.關于便攜式電子設備新型無線充電系統的研究 [J].自動化技術與應用，2007（12）：114-116.

[3] 楊學巖，單國華.三涂層珠光漆的工藝調試及色差控制 [J].現代涂料與涂裝，2015，18（1）：1-4.