可提供個性化著裝方案的智能衣柜的設計與結構

王浩宇 鐘志江 劉 濤 范 靜 高 翼

（1.上海第二工業大學工學部，上海 201209；2.上海第二工業大學文理學部，上海 201209）

隨著人們物質生活水平的提高，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起到決定性作用。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，但是還會出現一些尷尬場面。本文設計的智能衣柜，不僅能夠利用智能系統中的紫外線殺菌除蟲和半導體制冷技術實現防霉、除濕功能，保證衣物的干燥和衛生，提升人們健康生活的質量；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商聯手，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代家居企業的一個突破口。

1 智能衣柜的發展狀況

在科技高速發展的新時代，傳統家具的功能已經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。據統計，70%的被調查人群認為，智能衣柜能為自己分擔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和工作效率[1]。發展至今，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]設計了帶有環形衣架、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計中應用智能化理念，以解決衣櫥中存在的問題。喬世民等[5]建立了一種基于WiFi技術的智能衣柜系統，該系統具有祛潮、祛濕、防霉烘干等功能。鐘開洋等[6]利用當下熱門的物聯網技術、語音處理技術和基于深度學習的圖像識別技術，設計了包含智能管理、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的解讀，深入研究嵌入式技術及傳感器技術，探析智能衣柜的工作原理，并通過對國內智能家具的現狀進行分析，展望智能衣柜在國內市場的未來走向。

2 設計原理

智能衣柜的設計過程包括：前期市場調研、軟件設計、硬件嵌入及調試。在前期的市場調研中，了解不同性別、年齡、職業等用戶對不同場合的衣著要求及搭配困擾，收集用戶對傳統衣柜產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，保證根據存儲位置高效找到所需衣物。

（2）利用3D掃描技術，將用戶的身高、體重等各項人體身材數據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，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）軟件設計是智能衣柜的核心組成部分，是系統設計的重要依據。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。軟件的設計與編寫，必須通過全盤考慮軟件與硬件的結合以及用戶的要求和軟件的要求。利用自主編寫開發的軟件，實現兩大功能：其一是根據無線網絡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，將這些數據與半導體等硬件相鏈接，自動啟動制冷除濕等功能；其二是根據天氣數據及用戶身體條件計算適合的穿衣厚度，并根據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，通過自動獲取網絡信息，提供新式潮流穿搭、衣物售賣信息等。

（4）利用半導體制冷技術，通過濕度傳感器對衣柜內部進行濕度檢測，由控制器在濕度達到一定程度時發出除濕指令。技術原理為：衣柜內嵌的半導體通電后，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，經由漏斗和導流孔引入衣柜外部吸附盒內的海綿體，使其蒸發后排走，達到除濕的目的，并使衣柜中濕度保持于45%左右。技術優勢為：無須制冷劑，不會泄露，不怕震動、傾斜、顛倒；運轉無機械運動，不會磨損；體積小，可靠性高。另外，通過對其電流、電壓控制，可以很容易實現精確控制。同時，采取半導體多組并聯使用，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，可以破壞其體內的DNA結構，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，衣柜設計中還可以根據用戶需求進行人工設定智能消毒系統定時殺菌時間的長短。技術優勢：可以持續除菌，成本低。

3 消費者市場調研

設計一套智能化、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。

調研內容設計如下：

（1）調研對象。

盡可能在多維度涵蓋不同性別、年齡、職業的人群，如老人、兒童、上班族、學生、男人、女人等。

（2）調研的主要問題。

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收集用戶對傳統衣柜所存在的問題的反饋。③描述智能衣柜的預期功能與適用場合，購買的意愿程度等。

（3）調研地點。

①居民區：探訪居民在居家環境的穿著喜好，如便服、睡衣等。②學校：探訪學生在校內與校外的衣著喜好、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 軟件設計目標

根據當下季節、當天氣象數據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。

輸入的數據：

（1）根據WiFi，自動輸入當前或選擇日期的相關氣候信息，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、環境風速、環境濕度等。

（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、聚會、運動、娛樂等。

（6）個性化設計需求，如配飾等。

（7）根據所有數據，自動調取衣柜中的衣物信息，包括類別（毛衣、襯衣、衛衣等）、保暖程度（如+3 ℃、+10 ℃等）、使用頻率。

輸出的結果：

（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 硬件設計的原理及功能

硬件裝置的嵌入和調試，可為軟件的運行提供基礎和依托。

主要的硬件設備及功能：

（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，根據指紋，識別用戶，調取用戶的個人信息、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、無線信號設備等電子元件。功能：利用信號發射設備，連接WiFi網絡設備，獲取氣象數據、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的紫外線對衣柜內細菌等有害微生物進行照射破壞其體內的DNA結構來達到殺菌的目的。

（6）濕度傳感器、半導體除濕部件。功能：檢測衣柜內濕度達到一定值時，通過半導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45°的視圖

圖2 智能衣柜的正面圖

6 結語

本文針對可提供個性化著裝方案的智能衣柜的設計思路進行了研究，從市場調查、軟件設計、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。