杨继冲 范文毅 汪鸿铭 余正发 段 越

（安徽理工大学机械工程学院 安徽·淮南 232001）

0 引言

随着现代通信技术、计算机网络技术和微处理电子技术的快速发展，数字化、网络化和信息化正日益融入人们的生活，产品智能化程度越来越高。由于人们生活水平和居住条件不断的提升和改善，对生活质量和幸福水平提出了更高的要求。在日常生活中，人们经常需要对衣服的进行折叠、熨烫和收纳，过程繁琐，消耗时间和精力，于是出现了一些智能衣柜产品。但是，目前的一些产品存在功能单一，处理能力小，智能化程度低的问题。为了解决这些问题，本文设计了一种折叠、熨烫和存取功能一体化的智能衣柜。

1 总体设计

智能衣柜主要由六部分组成，包括迁移机构、熨烫机构、折叠机构、取衣撑机构、滑道机构和存储装置，如图1所示。

衣柜整体分为三个区域：挂衣区、熨烫折叠区和衣服存取区，如图1所示。首先在挂衣区内将衣服挂在衣撑上，通过皮带轮和相关机构被送到熨烫折叠区。熨烫机收到信号后，由机械臂带动对衣服进行蒸汽熨烫。衣服熨烫完之后，通过控制双轴电机和折衣板机构进行折叠。折叠完之后，通过滑道滑到衣铲上。最后，通过机械臂的运动将衣服放到衣架上存储起来。衣服存取区上方有风扇用来通风防止潮湿发霉。当取衣服时，通过主控系统驱动机械臂，并结合语音控制和颜色识别等技术取走所需衣服。

图1：装置总体结构图

2 组成结构设计

2.1 迁移机构

迁移机构如图2所示。步进电机和U型连接件固定在铝型材框架上并安装有皮带轮。挂钩分布在皮带上，步进电机带动皮带轮和皮带转动，牵引挂钩向前运动。限位装置保证每次仅有一个挂钩通过限位仿齿轮。

图2：迁移机构设计图

2.2 熨烫机构

熨烫机构如图3所示。此单元设计采用了云台和机械臂，通过控制其中的舵机实现挂烫机的旋转运动和往复运动。熨烫时，主控系统驱动360°云台和机械臂一号使熨烫机从初始位置运动到衣服面前，然后继续控制机械臂一号使熨烫机上下往复运动和左右旋转运动，并规定其运动速度和运行次数。

图3：熨烫衣服机构设计图

2.3 折叠机构

折叠机构如图4所示。线位移装置安装在熨烫折叠区最上部，其两端轴槽处连接尼龙绳，电机驱动尼龙绳收缩和伸长。尼龙绳共设4根，前侧2根尼龙绳的另一端穿过主板前侧通孔并固定在主木板上，后侧2根尼龙绳的另一端连接在板边角件上。板边角件一侧固定在主木板后侧，另一侧卡在铝型材框架卡槽里，左右对称安装。主板上固定有折衣板，用于折叠衣服。当熨烫完成时，线位移装置开始收缩尼龙绳，前侧尼龙绳和后侧尼龙绳收缩长度不一致，使折衣板向前倾斜一定角度。皮带带动衣服向前运动，使衣服慢慢贴于折衣板。当衣撑到达机械臂二号位置时，由机械爪进行衣撑收合并脱离衣服，之后线位移装置伸长尼龙绳，将折衣板平置于初始位置。当衣服平置后，舵机驱动摇杆控制折衣侧板和折衣上板翻折，实现衣服的折叠。

图4：折叠机构设计图

2.4 取衣撑机构

取衣撑机构如图5所示。在衣服平置于折衣板过程中，衣撑收和与衣服脱离。之后皮带带动衣钩继续向前运动，而衣撑被机械爪抓住不动，则衣撑从衣钩上脱离。此后机械臂二号带动衣撑转动90°，将衣撑放到衣撑杆上，实现衣撑的收回。

图5：取衣撑机构设计图

2.5 滑道机构

滑道机构如图1所示，主要由滑轮组和支架构成。衣服叠完之后，折衣板倾斜一定角度，衣服在重力作用下从折衣板经滑道落在衣铲上，等待存储。

2.6 存储装置

存储装置机构如图6所示。当衣服滑到衣铲后，主控系统控制机械臂三号带动衣铲向上运动，将衣服放置到梳齿的衣架上。通风装置用来加强空气流通，防止衣服发霉。

图6：存储装置设计图

3 主控系统设计

本衣柜具有语音交互和颜色识别的功能，控制系统包括stm32f103VET6主板一块，LD3320A语音识别模块一块，颜色传感器一件，32路舵机控制器一块，OLED显示屏一块和步进电机驱动器五件。开启设备只需说“小衣，启动设备”；取衣服只需说“拿取蓝色衣服”，实现了人机交互。

4 结语

本文设计的熨折存取一体化智能衣柜，结构合理，自动化程度高，机构协调性好，人机交互性强。通过皮带迁移，仿齿轮限位，多自由度机械臂，柔性机构，曲柄摇杆机构，颜色识别和语音控制等功能单元的设计，实现了衣服自动熨烫、折叠和存取。此装置不仅适用于家庭，也适用服装店个体单位和大型衣服生产企业厂家，发展潜力大，应用前景非常广阔。