家用智能疊衣機設(shè)計說明書

安徽理工大學第五屆機械設(shè)計創(chuàng)新大賽參賽作品設(shè)計說明書作品名稱：設(shè)計者：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：安徽理工大學家用智能疊衣機設(shè)計說明書設(shè)計者：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，淮南232001〕作品內(nèi)容簡介本作品一種家用智能疊衣機。它主要是由底座、折疊裝置、旋轉(zhuǎn)式抽屜裝置、齒輪齒條機構(gòu)、傳感器、伺服電機和控制器組成。結(jié)構(gòu)簡單，方便快捷地折疊各種衣服，并可將其自動分類存放，實現(xiàn)疊衣服的智能化。本作品將多手臂折疊法運用于折疊裝置中，通過單片機編程控制舵機轉(zhuǎn)動，進而驅(qū)動折疊手臂旋轉(zhuǎn)。獨創(chuàng)性地采用旋轉(zhuǎn)式抽屜裝置，通過傳感器識別衣服種類，電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)架，實現(xiàn)了衣物自動分類存放。抽屜通過移動副與旋轉(zhuǎn)架相連接，巧妙地使用齒輪齒條機構(gòu)，齒輪齒條嚙合運動，通過電機帶動抽屜移動，實現(xiàn)了抽屜的自動彈出和收回功能。研制背景及其意義隨著國民經(jīng)濟水平的的提高，人們生活節(jié)奏的加快，越來越多的人沒有時間來照料自己的生活，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疊衣，沒有適宜的自動化裝置進行疊衣。對于上班族來說，工作壓力越來越大，因而對家務(wù)投入的時間越來越少，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，最能表達職場的精明干練，而襯衫的折疊要求極高，人手動折疊，易褶皺，很難其回歸本來面容。對于我們大學生來說，課程越來越多，學業(yè)越來越繁重。每天在自習室和圖書館埋頭苦學，好不容易抽出時間把衣服收了，疊衣服又是一個讓我們頭疼的事情。疊的不整齊還不如不疊，而且當衣服的數(shù)量比擬多的時候也是相當費時費力。對于失去自理能力的老年人和殘疾人來說，整理衣物更是一件十分不易的事。疊衣服的好處多多呀，比方說看起來整齊干凈，能養(yǎng)成好習慣，節(jié)約空間，面積小了可以減少受到污染的幾率，而且可以及時找到需要的衣物。但是花大把時間去疊衣服卻是極其郁悶的事。目前，從一方面來說，市場上出現(xiàn)了折疊板來折疊衣服，但仍需人手動疊衣服，所以不是最理想的替代方式。從另一個方面來說，市場上雖然有一些代替做家務(wù)的高科技智能機器人，但他們普遍造價昂貴，使用方法復(fù)雜，修理困難，所以很難得到普及。因此市場急需一種價格廉價、操作簡單、維修方便、效率較高的機器人作為生活助理，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“第五屆機械創(chuàng)新設(shè)計大賽〞的休閑娛樂機械和家庭用機械的設(shè)計和制作這一主題，我們便設(shè)計制作了經(jīng)濟型家用智能疊衣機可以滿足上述需要，解決這些困難。本作品提供了一種家用智能疊衣機，能方便快捷地折疊衣服，并可將其自動分類儲存。設(shè)計方案2.1折疊裝置局部設(shè)計將多手臂折疊法運用于折疊裝置中，該裝置由上支撐板、折疊板、L型架、舵機和舵機架組成，L型架長端與折疊板相固連，其短端與舵機輸出軸通過花鍵連接，舵機通過螺釘固定于舵機架，舵機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是折疊裝置的實物照片。圖1折疊裝置結(jié)構(gòu)示意圖圖2折疊裝置的實物照片旋轉(zhuǎn)式抽屜裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計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)有萬向輪，旋轉(zhuǎn)架可以繞下支撐板定位軸旋轉(zhuǎn)。電機通過電機固定支架固定于定位桿，電機輸出軸與旋轉(zhuǎn)架通過平鍵連接，從而驅(qū)動旋轉(zhuǎn)架旋轉(zhuǎn)，抽屜置于旋轉(zhuǎn)架上方，通過移動副連接，抽屜可在旋轉(zhuǎn)架上徑向移動如下圖，圖3是的蝸輪電機固定，圖4旋轉(zhuǎn)架結(jié)構(gòu)示意圖，圖5為旋轉(zhuǎn)式抽屜實物照片。圖3蝸輪電機固定圖4旋轉(zhuǎn)架位置關(guān)系圖圖5旋轉(zhuǎn)式抽屜裝置實物照片衣服自動識別及分類儲存設(shè)計上支撐板設(shè)有三個定位孔，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，從而實現(xiàn)衣服的自動識別功能。在上支撐板下和方定位桿前方固定有傳感器支撐架，四個光電傳感器對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U型槽，由識別衣服種類的傳感器向控制器輸入信號，控制器控制伺服電機轉(zhuǎn)動，驅(qū)動旋轉(zhuǎn)架旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)架帶動抽屜圓周運動，當抽屜外板上的兩個U型槽分別于與傳感器支撐架上傳感器的其中兩個相對應(yīng)時，傳感器向控制器輸入反應(yīng)信號，伺服電機停止轉(zhuǎn)動。不同種類的衣服對應(yīng)不同的抽屜，從而實現(xiàn)了衣服自動識別及分類存放。如下圖，圖6識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)定位抽屜自動彈出與收回局部設(shè)計導(dǎo)軌固定于下支撐板前端，伺服電機通過伺服電機架固定于導(dǎo)軌上，齒條與導(dǎo)軌相對齊并固定于下支撐板，伺服電機輸出軸與齒輪通過花鍵連接，齒輪齒條嚙合，當衣服放滿抽屜時，傳感器支撐架上傳感器向控制器輸入信號，控制器控制伺服電機轉(zhuǎn)動，齒輪齒條嚙合運動，伺服電機沿導(dǎo)軌移動，伺服電機架上擋片帶動抽屜向外移動，拿出衣服后，伺服電機反向轉(zhuǎn)動，抽屜收回，從而實現(xiàn)了抽屜自動彈出與收回功能。如下圖，圖8導(dǎo)軌定位的定位，圖9齒輪齒條嚙合運動圖8導(dǎo)軌定位的定位圖9齒輪齒條嚙合運動理論設(shè)計計算設(shè)計參數(shù)：齒輪m=1，z=10；齒條m=1，z=106；軸承代號6004；舵機型號CDS5500xx，最大扭矩：16Kgf·°輸出轉(zhuǎn)速，輸入電壓范圍：DC6.8V～14V；蝸輪電機型號：GW31ZY，電壓：DC12V，空載轉(zhuǎn)速:14r/min，，，疊衣機參數(shù)：90×90×24cm理論計算：舵機驅(qū)動齒輪最大扭矩力：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)計主要運用了機械傳動原理和可編程控制技術(shù)，其中抽屜自動彈出與收回運用了齒輪齒條機構(gòu),衣服的分類存放運用了電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)架的原理，衣服的折疊裝置和衣服自動識別設(shè)計是通過微程序控制的。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〕通過定位軸〔1〕固定于下支撐板，蝸輪電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)架〔4〕旋轉(zhuǎn)，并在旋轉(zhuǎn)架安有軸承〔2〕與萬向輪〔3〕用滾動摩擦代替滑動摩擦以減小旋轉(zhuǎn)時帶來的摩擦阻力，旋轉(zhuǎn)架上凹槽與抽屜構(gòu)成移動副使抽屜實現(xiàn)沿導(dǎo)軌移動。圖11抽屜自動彈出與收回結(jié)構(gòu)示意圖抽屜自動彈出與收回裝置原理：如圖所示，導(dǎo)軌〔1〕與齒條〔5〕相對齊并固定于下支撐板，伺服電機架〔2〕將伺服電機〔4〕固定于導(dǎo)軌〔1〕上，伺服電機〔4〕輸出軸與齒輪〔3〕通過花鍵連接，齒輪〔3〕齒條〔5〕嚙合，伺服電機〔4〕轉(zhuǎn)動，帶動齒輪〔3〕齒條〔5〕嚙合運動，驅(qū)動伺服電機〔4〕在導(dǎo)軌〔1〕上移動，伺服電機架〔2〕上擋片帶動抽屜徑向往返移動。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，通過衣服遮住不同位置的光電傳感器，實現(xiàn)衣服種類的自動識別折疊。單片機控制蝸輪電機轉(zhuǎn)動，驅(qū)動旋轉(zhuǎn)架旋轉(zhuǎn)，通過不同抽屜的U型槽位置與光電傳感器相對應(yīng)，從而自動選擇定位存放不同衣服的抽屜，實現(xiàn)衣服的分類存放。當抽屜衣服放滿時，抽屜自動彈出與收回。創(chuàng)新點及其應(yīng)用1.將多手臂折疊法運用于折疊裝置中，同時實現(xiàn)了疊上衣和褲子的功能。2.獨創(chuàng)性采用旋轉(zhuǎn)式抽屜裝置，可有效的自動快速分類儲存衣物。3.巧妙地使用齒輪齒條機構(gòu)，通過電機驅(qū)動抽屜移動，實現(xiàn)了抽屜的自動彈出和收回功能。本作品采用手臂折疊法，可有效的快速折疊各種衣服，并可自動分類儲存衣物。而且結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、機構(gòu)設(shè)計巧妙、性能穩(wěn)定好、實用性強、制造本錢低等優(yōu)點，可廣泛推廣于家庭、公寓、旅店以及各種大型賓館等相應(yīng)場合，必將為日常生活帶來諸多便捷。作品實物照