作品名稱：“衣你所想”—基于人機交互的智能消毒玄關衣柜
學校名稱：煙臺大學
參賽隊伍：衣你所想
參賽學生：姚夢佳 權志方 李瑞
指導老師：李大勇
玄關衣柜是中國特有的傳統家具，通常擺放在入戶門口，既有存放少量衣物、鞋帽的實用功能，又兼具美觀性與傳統風水文化特征。本項目提出設計一款基于人機交互的智能消毒玄關衣柜，以HMI智能串口屏為系統控制中心，通過多模塊協同運作，實現對衣物、鞋子的消毒、除濕及烘干。相比于目前市面上多置于門口的普通玄關衣柜，本項目在保證居民日常需求的同時，提供了一種更加便捷高效的消毒服務，為居民生活提供了便捷。居民可在進出玄關時對衣物和鞋子進行全方位消毒處理，從而降低病毒通過衣物被帶入家庭的可能性，有效阻斷病毒的傳播途徑，為居民的生命健康安全建立起一道堅實的防線。柜門上的語音播報和外出提醒等智能化服務又將用戶的生活質量進一步提高。本項目實現了智能消毒玄關衣柜的多功能與智能化，經濟合理、具有極高的創新性、實用價值和市場競爭力。
1.技術創新
基于人機交互的智能消毒玄關衣柜在內外部進行了技術創新，該產品利用最新的技術，由HMI智能串口屏、32單片機、各種傳感器檢測裝置、ESP8266物聯網芯片以及電源系統組成。用戶可通過智能串口屏或手機APP發送指令，由32單片機控制裝置各部分的運動以實現所需功能。本產品的改進宗旨將以結構簡單、成本低廉、功能強大為宗旨，對其進行進一步完善，使其功能更加完備。智能消毒玄關衣柜的整體效果圖如圖1所示。
圖1 項目整體效果圖
2.功能創新
本產品將主要提供多種消毒方式供用戶選擇，用戶可根據衣物的材料分類，選擇性地進行紫外線消毒或者酒精消毒，以達到既可以養護衣物，又可以消殺病毒的效果。還提供了以健康監測為主的紅外線檢測，同時利用智能技術，安裝傳感器開門與人臉識別，有一定的防盜功能與來客消息。根據ESP8266獲取信息，判斷天氣狀況，例如：雨天打傘，晴天帶墨鏡等。同時對道路狀況進行排查，識別擁擠狀況與選擇最適合的路線，提供出行提議節日假期，對節日進行語音祝福。
3.消毒與烘干模塊有機結合
本產品核心的功能是消毒，面對反反復復的疫情，抗擊疫情已成為常態化，本產品的設計初衷是為了保障居民生活的生命健康安全，同時實現了多功能、交互性、便捷性、美觀性的特性。本團隊對消毒方式進行了改良，在原本的單一的消毒模式的基礎上研發出兩種消毒模式并存的結構，再加之烘干模式，用戶可根據需求選擇不同模式，更好地完成消毒工作并且保護衣物。具體功能的運行如下：本產品采用模塊化的形式，根據衣物材質可以選擇紫外線消毒和酒精消毒兩種模式對衣物進行定時消毒；在陰雨天氣可選擇烘干模式有，將潮濕的衣物通過采用PTC陶瓷發熱材料，烘衣全程恒溫加熱，對流熱風均勻滲透，迅速蒸干水分而不傷衣服。其中酒精消毒裝置效果圖如圖2所示,酒精噴頭沿滑軌上下移動，實現衣物的全方位消毒。
4.結構創新
本產品進行分區組合式的結構，根據不同用戶可以選擇不同組合進行購 買組裝，以此來適應不同客戶的需求。整體上進行了組合式的設計，為了增強其美觀性，置物架部分與環境適應，通透性加大。在衣柜的內部，如圖3所示，采用伸縮衣桿的形式，相對增加衣物的存放量同時更加方便拿取衣物，最大程度滿足客人對衣物的便攜性。伸縮式衣桿彈出時效果如圖3-a所示，衣桿收回時效果如圖3-b所示，衣桿利用內置滑軌來實現伸縮，這樣的結構設計能夠將衣柜空間最大化利用，更好地滿足消費者需求。本產品將把鞋柜柜門增加如圖4所示的折疊式設計，提供可折疊式柜門，讓用戶在打開柜門的同時擁有一個方便座椅，且折疊式設計將為用戶節約玄關處更多空間。
圖4折疊式鞋柜柜門打開后示意圖
5.技術路線
基于千變萬化的住宅戶型，人們對于衣柜的定制數量逐年增高，定制衣柜的消費市場持續火熱。在新冠肺炎疫情爆發后，疫情已與居民生活呈現并存趨勢，防疫常態化已成為現狀，就此現在市場急需一種居家防疫家具來保障居民的健康安全，為居民創造良好舒適的居家環境。據市場調研來看，目前雖有部分消毒衣柜，但置于玄關處的消毒衣柜在市場上相對欠缺。本團隊抓住此市場動態的趨向，研發了一種基于人機交互的智能消毒玄關衣柜來填補市場空缺。做出如下整體的設計方案：
本產品可根據客戶住所的不同類型為其專屬定制不同樣式、功能的消毒玄關衣柜。對入戶空間較大的戶型，提供出入戶開放式玄關消毒衣柜，起到分隔空間、美化室內環境的效果；對于入戶空間較小的戶型，也可以做出掛壁式消毒玄關衣柜，不占用地板面積的同時，給踢腳線留出空間，不影響裝修難度和裝修效果。并充分利用空間，將柜下改為鞋柜，并鞋柜通過巧妙結構設計，實現“脫鞋有座”的便捷。
該消毒玄關衣柜集紫外線消毒、酒精消毒和加熱烘干功能為一體，能夠對衣物上所帶的細菌病毒，還可以對長時間潮濕的衣物進行加熱烘干、消毒；因受新冠疫情不斷反彈的影響，以及新冠病毒極強的人傳人，人傳物，物傳人和物傳物的廣泛傳播性，所以對生活中的衣物和生活物品的消毒對家庭成員的健康意義是至關重要的。
柜內衣架采用可伸縮結構，提高了衣物的取放和整理的便利性。在柜門上可通過ESP8266物聯網芯片做成集成顯示屏，在可選擇柜內的工作模式的同時，為戶主顯示天氣溫度等日常信息。
在對上述方案不斷優化完善之后，先進性仿真模擬數據分析，對較易斷裂的衣桿根據國家安全標準進行應力分析，根據規劃好的衣柜容量對其進行嚴格設計。圖5-a為本團隊對伸縮衣桿的衣桿部分，圖5-b為對軌道外殼部分的應力分析圖。最終確定尺寸模型后，將方案所能呈現的硬件結構進行搭建，主要分為：消毒模塊與烘干模塊的搭建、鞋柜模塊的搭建、整體衣柜的搭建。
（a）衣桿應力分析圖 （b） 滑軌外殼應力分析圖
圖5 伸縮衣桿強度分析圖
硬件結構搭建完成后，將已編寫完成的控制程序與硬件結構相連接，對紫外線與消毒及烘干模式的控制程序、伸縮衣桿傳感控制程序、柜門多功能集成顯示板控制程序進行調試改進。若發現問題再返回到相應部分繼續優化循環。
