一種熨折存取一體化智能衣柜的設計

楊繼沖 范文毅 汪鴻銘 余正發 段 越

（安徽理工大學機械工程學院 安徽·淮南 232001）

0 引言

隨著現代通信技術、計算機網絡技術和微處理電子技術的快速發展，數字化、網絡化和信息化正日益融入人們的生活，產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，對生活質量和幸福水平提出了更高的要求。在日常生活中，人們經常需要對衣服的進行折疊、熨燙和收納，過程繁瑣，消耗時間和精力，于是出現了一些智能衣柜產品。但是，目前的一些產品存在功能單一，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 總體設計

智能衣柜主要由六部分組成，包括遷移機構、熨燙機構、折疊機構、取衣撐機構、滑道機構和存儲裝置，如圖1所示。

衣柜整體分為三個區域：掛衣區、熨燙折疊區和衣服存取區，如圖1所示。首先在掛衣區內將衣服掛在衣撐上，通過皮帶輪和相關機構被送到熨燙折疊區。熨燙機收到信號后，由機械臂帶動對衣服進行蒸汽熨燙。衣服熨燙完之后，通過控制雙軸電機和折衣板機構進行折疊。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。衣服存取區上方有風扇用來通風防止潮濕發霉。當取衣服時，通過主控系統驅動機械臂，并結合語音控制和顏色識別等技術取走所需衣服。

圖1：裝置總體結構圖

2 組成結構設計

2.1 遷移機構

遷移機構如圖2所示。步進電機和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，步進電機帶動皮帶輪和皮帶轉動，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：遷移機構設計圖

2.2 熨燙機構

熨燙機構如圖3所示。此單元設計采用了云臺和機械臂，通過控制其中的舵機實現掛燙機的旋轉運動和往復運動。熨燙時，主控系統驅動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，然后繼續控制機械臂一號使熨燙機上下往復運動和左右旋轉運動，并規定其運動速度和運行次數。

圖3：熨燙衣服機構設計圖

2.3 折疊機構

折疊機構如圖4所示。線位移裝置安裝在熨燙折疊區最上部，其兩端軸槽處連接尼龍繩，電機驅動尼龍繩收縮和伸長。尼龍繩共設4根，前側2根尼龍繩的另一端穿過主板前側通孔并固定在主木板上，后側2根尼龍繩的另一端連接在板邊角件上。板邊角件一側固定在主木板后側，另一側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。當熨燙完成時，線位移裝置開始收縮尼龍繩，前側尼龍繩和后側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。當衣撐到達機械臂二號位置時，由機械爪進行衣撐收合并脫離衣服，之后線位移裝置伸長尼龍繩，將折衣板平置于初始位置。當衣服平置后，舵機驅動搖桿控制折衣側板和折衣上板翻折，實現衣服的折疊。

圖4：折疊機構設計圖

2.4 取衣撐機構

取衣撐機構如圖5所示。在衣服平置于折衣板過程中，衣撐收和與衣服脫離。之后皮帶帶動衣鉤繼續向前運動，而衣撐被機械爪抓住不動，則衣撐從衣鉤上脫離。此后機械臂二號帶動衣撐轉動90°，將衣撐放到衣撐桿上，實現衣撐的收回。

圖5：取衣撐機構設計圖

2.5 滑道機構

滑道機構如圖1所示，主要由滑輪組和支架構成。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滑道落在衣鏟上，等待存儲。

2.6 存儲裝置

存儲裝置機構如圖6所示。當衣服滑到衣鏟后，主控系統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。通風裝置用來加強空氣流通，防止衣服發霉。

圖6：存儲裝置設計圖

3 主控系統設計

本衣柜具有語音交互和顏色識別的功能，控制系統包括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顯示屏一塊和步進電機驅動器五件。開啟設備只需說“小衣，啟動設備”；取衣服只需說“拿取藍色衣服”，實現了人機交互。

4 結語

本文設計的熨折存取一體化智能衣柜，結構合理，自動化程度高，機構協調性好，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，曲柄搖桿機構，顏色識別和語音控制等功能單元的設計，實現了衣服自動熨燙、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企業廠家，發展潛力大，應用前景非常廣闊。