家用智能疊衣機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

安徽理工大學(xué)第五屆機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新大賽參賽作品設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)作品名稱：設(shè)計(jì)者：汪兵、李富華、姚峰、張俊翔、包佳儀指導(dǎo)教師：程迎松、郭莉參賽單位：安徽理工大學(xué)家用智能疊衣機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)者：汪兵，李富華，姚峰，張俊翔，包佳儀指導(dǎo)教師：程迎松，郭莉〔安徽理工大學(xué)，淮南232001〕作品內(nèi)容簡(jiǎn)介本作品一種家用智能疊衣機(jī)。它主要是由底座、折疊裝置、旋轉(zhuǎn)式抽屜裝置、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、傳感器、伺服電機(jī)和控制器組成。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便快捷地折疊各種衣服，并可將其自動(dòng)分類存放，實(shí)現(xiàn)疊衣服的智能化。本作品將多手臂折疊法運(yùn)用于折疊裝置中，通過(guò)單片機(jī)編程控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)折疊手臂旋轉(zhuǎn)。獨(dú)創(chuàng)性地采用旋轉(zhuǎn)式抽屜裝置，通過(guò)傳感器識(shí)別衣服種類，電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)架，實(shí)現(xiàn)了衣物自動(dòng)分類存放。抽屜通過(guò)移動(dòng)副與旋轉(zhuǎn)架相連接，巧妙地使用齒輪齒條機(jī)構(gòu)，齒輪齒條嚙合運(yùn)動(dòng)，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)抽屜移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了抽屜的自動(dòng)彈出和收回功能。研制背景及其意義隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的的提高，人們生活節(jié)奏的加快，越來(lái)越多的人沒(méi)有時(shí)間來(lái)照料自己的生活，日常生活中，疊衣服是非常頻繁而且瑣碎的工作，人們主要是依靠自己手動(dòng)疊衣，沒(méi)有適宜的自動(dòng)化裝置進(jìn)行疊衣。對(duì)于上班族來(lái)說(shuō)，工作壓力越來(lái)越大，因而對(duì)家務(wù)投入的時(shí)間越來(lái)越少，大局部人不愿意親自去整理衣物。如襯衫是眾多職業(yè)辦公室必備單品，最能表達(dá)職場(chǎng)的精明干練，而襯衫的折疊要求極高，人手動(dòng)折疊，易褶皺，很難其回歸本來(lái)面容。對(duì)于我們大學(xué)生來(lái)說(shuō)，課程越來(lái)越多，學(xué)業(yè)越來(lái)越繁重。每天在自習(xí)室和圖書(shū)館埋頭苦學(xué)，好不容易抽出時(shí)間把衣服收了，疊衣服又是一個(gè)讓我們頭疼的事情。疊的不整齊還不如不疊，而且當(dāng)衣服的數(shù)量比擬多的時(shí)候也是相當(dāng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。對(duì)于失去自理能力的老年人和殘疾人來(lái)說(shuō)，整理衣物更是一件十分不易的事。疊衣服的好處多多呀，比方說(shuō)看起來(lái)整齊干凈，能養(yǎng)成好習(xí)慣，節(jié)約空間，面積小了可以減少受到污染的幾率，而且可以及時(shí)找到需要的衣物。但是花大把時(shí)間去疊衣服卻是極其郁悶的事。目前，從一方面來(lái)說(shuō)，市場(chǎng)上出現(xiàn)了折疊板來(lái)折疊衣服，但仍需人手動(dòng)疊衣服，所以不是最理想的替代方式。從另一個(gè)方面來(lái)說(shuō)，市場(chǎng)上雖然有一些代替做家務(wù)的高科技智能機(jī)器人，但他們普遍造價(jià)昂貴，使用方法復(fù)雜，修理困難，所以很難得到普及。因此市場(chǎng)急需一種價(jià)格廉價(jià)、操作簡(jiǎn)單、維修方便、效率較高的機(jī)器人作為生活助理，為他們解決家務(wù)上的某些不便。為了解決這一生活中的小麻煩，借著這次“第五屆機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽〞的休閑娛樂(lè)機(jī)械和家庭用機(jī)械的設(shè)計(jì)和制作這一主題，我們便設(shè)計(jì)制作了經(jīng)濟(jì)型家用智能疊衣機(jī)可以滿足上述需要，解決這些困難。本作品提供了一種家用智能疊衣機(jī)，能方便快捷地折疊衣服，并可將其自動(dòng)分類儲(chǔ)存。設(shè)計(jì)方案2.1折疊裝置局部設(shè)計(jì)將多手臂折疊法運(yùn)用于折疊裝置中，該裝置由上支撐板、折疊板、L型架、舵機(jī)和舵機(jī)架組成，L型架長(zhǎng)端與折疊板相固連，其短端與舵機(jī)輸出軸通過(guò)花鍵連接，舵機(jī)通過(guò)螺釘固定于舵機(jī)架，舵機(jī)架安裝于上支撐板上。如下圖，圖1是折疊裝置結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是折疊裝置的實(shí)物照片。圖1折疊裝置結(jié)構(gòu)示意圖圖2折疊裝置的實(shí)物照片旋轉(zhuǎn)式抽屜裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸承安裝于下支撐板定位軸上，軸承套于旋轉(zhuǎn)架中心孔內(nèi)，旋轉(zhuǎn)架尾端設(shè)有萬(wàn)向輪，旋轉(zhuǎn)架可以繞下支撐板定位軸旋轉(zhuǎn)。電機(jī)通過(guò)電機(jī)固定支架固定于定位桿，電機(jī)輸出軸與旋轉(zhuǎn)架通過(guò)平鍵連接，從而驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)架旋轉(zhuǎn)，抽屜置于旋轉(zhuǎn)架上方，通過(guò)移動(dòng)副連接，抽屜可在旋轉(zhuǎn)架上徑向移動(dòng)如下圖，圖3是的蝸輪電機(jī)固定，圖4旋轉(zhuǎn)架結(jié)構(gòu)示意圖，圖5為旋轉(zhuǎn)式抽屜實(shí)物照片。圖3蝸輪電機(jī)固定圖4旋轉(zhuǎn)架位置關(guān)系圖圖5旋轉(zhuǎn)式抽屜裝置實(shí)物照片衣服自動(dòng)識(shí)別及分類儲(chǔ)存設(shè)計(jì)上支撐板設(shè)有三個(gè)定位孔，光電傳感器分別安裝于定位孔內(nèi)，衣服置于折疊板上，通過(guò)衣服遮住不同位置的光電傳感器，向控制器輸入不同的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)衣服的自動(dòng)識(shí)別功能。在上支撐板下和方定位桿前方固定有傳感器支撐架，四個(gè)光電傳感器對(duì)稱固定于傳感器支撐架下端，不同抽屜尾端的外擋板上方設(shè)有不同位置的兩個(gè)U型槽，由識(shí)別衣服種類的傳感器向控制器輸入信號(hào)，控制器控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)架旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)架帶動(dòng)抽屜圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)抽屜外板上的兩個(gè)U型槽分別于與傳感器支撐架上傳感器的其中兩個(gè)相對(duì)應(yīng)時(shí)，傳感器向控制器輸入反應(yīng)信號(hào)，伺服電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。不同種類的衣服對(duì)應(yīng)不同的抽屜，從而實(shí)現(xiàn)了衣服自動(dòng)識(shí)別及分類存放。如下圖，圖6識(shí)別衣服種類的光電傳感器位置分布圖，圖7存放不同種類衣服抽屜的旋轉(zhuǎn)定位。圖6識(shí)別衣服種類的光電傳感器位置分布圖圖7存放不同種類衣服抽屜的旋轉(zhuǎn)定位抽屜自動(dòng)彈出與收回局部設(shè)計(jì)導(dǎo)軌固定于下支撐板前端，伺服電機(jī)通過(guò)伺服電機(jī)架固定于導(dǎo)軌上，齒條與導(dǎo)軌相對(duì)齊并固定于下支撐板，伺服電機(jī)輸出軸與齒輪通過(guò)花鍵連接，齒輪齒條嚙合，當(dāng)衣服放滿抽屜時(shí)，傳感器支撐架上傳感器向控制器輸入信號(hào)，控制器控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪齒條嚙合運(yùn)動(dòng)，伺服電機(jī)沿導(dǎo)軌移動(dòng)，伺服電機(jī)架上擋片帶動(dòng)抽屜向外移動(dòng)，拿出衣服后，伺服電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，抽屜收回，從而實(shí)現(xiàn)了抽屜自動(dòng)彈出與收回功能。如下圖，圖8導(dǎo)軌定位的定位，圖9齒輪齒條嚙合運(yùn)動(dòng)圖8導(dǎo)軌定位的定位圖9齒輪齒條嚙合運(yùn)動(dòng)理論設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)參數(shù)：齒輪m=1，z=10；齒條m=1，z=106；軸承代號(hào)6004；舵機(jī)型號(hào)CDS5500xx，最大扭矩：16Kgf·°輸出轉(zhuǎn)速，輸入電壓范圍：DC6.8V～14V；蝸輪電機(jī)型號(hào)：GW31ZY，電壓：DC12V，空載轉(zhuǎn)速:14r/min，，，疊衣機(jī)參數(shù)：90×90×24cm理論計(jì)算：舵機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪最大扭矩力：F1=16Kgf·如下圖，圖10為旋轉(zhuǎn)架旋轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)動(dòng)所需最小扭矩:G=5kg,l=38cm,f=0.4，F(xiàn)=Gxf=2N，扭矩<(G+f)xl=圖10旋轉(zhuǎn)架工作原理及性能分析本設(shè)計(jì)主要運(yùn)用了機(jī)械傳動(dòng)原理和可編程控制技術(shù)，其中抽屜自動(dòng)彈出與收回運(yùn)用了齒輪齒條機(jī)構(gòu),衣服的分類存放運(yùn)用了電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)架的原理，衣服的折疊裝置和衣服自動(dòng)識(shí)別設(shè)計(jì)是通過(guò)微程序控制的。具體工作原理如下：圖10旋轉(zhuǎn)架衣服分類存放裝置的原理：如下圖，旋轉(zhuǎn)架〔4〕通過(guò)定位軸〔1〕固定于下支撐板，蝸輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)架〔4〕旋轉(zhuǎn)，并在旋轉(zhuǎn)架安有軸承〔2〕與萬(wàn)向輪〔3〕用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦以減小旋轉(zhuǎn)時(shí)帶來(lái)的摩擦阻力，旋轉(zhuǎn)架上凹槽與抽屜構(gòu)成移動(dòng)副使抽屜實(shí)現(xiàn)沿導(dǎo)軌移動(dòng)。圖11抽屜自動(dòng)彈出與收回結(jié)構(gòu)示意圖抽屜自動(dòng)彈出與收回裝置原理：如圖所示，導(dǎo)軌〔1〕與齒條〔5〕相對(duì)齊并固定于下支撐板，伺服電機(jī)架〔2〕將伺服電機(jī)〔4〕固定于導(dǎo)軌〔1〕上，伺服電機(jī)〔4〕輸出軸與齒輪〔3〕通過(guò)花鍵連接，齒輪〔3〕齒條〔5〕嚙合，伺服電機(jī)〔4〕轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)齒輪〔3〕齒條〔5〕嚙合運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)〔4〕在導(dǎo)軌〔1〕上移動(dòng)，伺服電機(jī)架〔2〕上擋片帶動(dòng)抽屜徑向往返移動(dòng)。圖12程序架構(gòu)圖衣服置于折疊裝置上，光電傳感器采集信號(hào)，通過(guò)衣服遮住不同位置的光電傳感器，實(shí)現(xiàn)衣服種類的自動(dòng)識(shí)別折疊。單片機(jī)控制蝸輪電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)架旋轉(zhuǎn)，通過(guò)不同抽屜的U型槽位置與光電傳感器相對(duì)應(yīng)，從而自動(dòng)選擇定位存放不同衣服的抽屜，實(shí)現(xiàn)衣服的分類存放。當(dāng)抽屜衣服放滿時(shí)，抽屜自動(dòng)彈出與收回。創(chuàng)新點(diǎn)及其應(yīng)用1.將多手臂折疊法運(yùn)用于折疊裝置中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了疊上衣和褲子的功能。2.獨(dú)創(chuàng)性采用旋轉(zhuǎn)式抽屜裝置，可有效的自動(dòng)快速分類儲(chǔ)存衣物。3.巧妙地使用齒輪齒條機(jī)構(gòu)，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)抽屜移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了抽屜的自動(dòng)彈出和收回功能。本作品采用手臂折疊法，可有效的快速折疊各種衣服，并可自動(dòng)分類儲(chǔ)存衣物。而且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙、性能穩(wěn)定好、實(shí)用性強(qiáng)、制造本錢(qián)低等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛推廣于家庭、公寓、旅店以及各種大型賓館等相應(yīng)場(chǎng)合，必將為日常生活帶來(lái)諸多便捷。作品實(shí)物照