【文章內容簡介】 缺點，同時針對本次設計提出的智能、小巧的設計定位，設計出一款更實用、更方便、更智能、更快捷、更符合現(xiàn)有家庭使用的智能吸塵器。 課題研究意義 吸塵器作為現(xiàn)有社會中不可缺少的一種代替人工工作的機器，從國內外現(xiàn)有家庭吸塵器發(fā)展狀況來看，雖然取得了不錯的成績，但仍有許多工作需要繼續(xù)研究。從現(xiàn)有社會的智能化程度可以看出家用智能吸塵器的研究意義和價值，家用智能吸塵器是一個融合了計算機技術、自動控制、傳感技術及機電科技等多方面的系統(tǒng)的綜合應用系統(tǒng) [1]。 作為家庭衛(wèi)生清潔的常用設備，吸塵器的智能化能夠避免在一天的繁重工作后還得彎腰打掃衛(wèi)生，智能吸塵器應具有：不用人為彎腰工作，不用拖著電線移來移去，不需要人工清理積累的垃圾，不需要忍受其工作時的噪音等方面的便利 。從目前國內外現(xiàn)有產品上來看，智能吸塵器的發(fā)展已經相當不錯，但離令人滿意還有一定的差距，還有許多方面需要改進，在現(xiàn)有基礎上不斷完善改進，給千家萬戶帶來方便，這需要不斷的轉 5 眼探索和不懈努力 。 我國 2021 年至 2021 年對吸塵器的需求量在逐步的攀升，并且每年增長率都在百分之十以上。 圖 21 20212021年吸塵器增長趨勢圖 圖 22 20212021年吸塵器年增長率 國內現(xiàn)狀分析 近年來，曾經是奢侈品的吸塵器已經逐漸進入大眾消費市場，千元內產品成為市場主體，國家大量保 障房的建設及家裝市場帶動了中國吸塵器市場的升溫。 改革開放以來，經過數十年的發(fā)展，中國已成為世界家電產業(yè)中重要的制造與加工基地，在國際家電市場占有極其重要的地位，吸塵器產業(yè)也不例外。國內吸塵器產品各大企業(yè)經過多年發(fā)展，已經具備了一定的實力，并開始走向國際市場。 中國吸塵器市場中主流品牌相對較少，但小品牌眾多，因而競爭尤為激烈。雖然本土品牌的數量遠高于外國品牌，但外國吸塵器產品憑借良好的技術、優(yōu)良的品質保持著領先的地位。據統(tǒng)計： 2021 年，飛利浦以明顯優(yōu)勢領跑中國吸塵器市場，美的、海爾和三洋組成吸塵器市場 的 二線陣營緊隨其后 [2]。 隨著居民生活水平的不斷提高，對居家環(huán)境改善的要求，以及消費觀念的轉變，吸塵器的需求量必然會有一個新的突破。據統(tǒng)計 ： 2021 年，國內吸塵器產品的產量高達 8300多萬 臺 。 預計在未來的 10 年內，我國吸塵器產業(yè)將逐步進入黃金發(fā)展階段，吸塵器市場發(fā)展前景極好。從國際市場上來看，歐美等發(fā)達國家依然是吸塵器產品的主要競爭市場，但發(fā)展中國家這些新興市場也不容忽視。隨著全球經濟逐步回暖，未來吸塵器的前景仍然是十分廣闊的。 圖 23 為 2021 年 3 年中國吸塵器市場主要品牌吸塵器銷售情況： 家用吸塵器設計 6 圖 23 2021年 3月中國市場銷售品牌吸塵器排行榜 研究方法、內容及設計流程 研究方法 資料的收集整理 采用實地調查、查閱文獻資料、電子期刊和互聯(lián)網瀏覽等方法，獲取相關資料。 資料的分析 采用系統(tǒng)科學的方法，進行數據處理及歸納。分析現(xiàn)有家用吸塵器中的不足和有待改進之處。 詢問設計指導老師 在課題的研究和撰寫過程中，請教設計指導老師等其他專業(yè)人士。 軟件建模 通過計算機輔助設計的方法來實現(xiàn)產品的設計。在電腦軟件上模擬出產品的最終形態(tài)及色彩等信息。 研究內容 智能能吸塵器已經逐步的走向我們的生活，按照發(fā)展觀來看，智能吸塵器也具有取代傳統(tǒng)吸塵器的趨勢，智能能吸塵器之所有被人們看好，是因為其本身就具備傳統(tǒng)吸塵器無法比擬的優(yōu)勢。由于智能吸塵器本身是吸塵器的一種，所以我們對吸塵器要有一個 7 全面的理解才能為研究智能能吸塵器做好準備工作 [3]。因而以傳統(tǒng)的吸塵器為切入點，針對傳統(tǒng)的吸塵器，本研究需要解決以下幾個問題： 從吸塵器的發(fā)展史及類別對吸塵器的概念進行定義。 了解吸塵器的市場潛力。 傳統(tǒng)吸塵器分類和造型研究。 人們對傳統(tǒng)吸塵 器存在的優(yōu)缺點論證。 從現(xiàn)有的吸塵器技術特點看未來智能的發(fā)展趨勢。 對智能能吸塵器的研究，從各個方面來進行研究，以設計者及消費者雙重角度來考慮如何改良產品的設計，是本研究需要解決的重要問題，針對這一問題，需要解決以下一些問題 [7]： 通過對吸塵器以及現(xiàn)有產品了解對智能能吸塵器進行定義、構想。 智能能吸塵器的工作原理。 分析智能能吸塵器的外形設計需要注意的地方。 從人的情感訴求和以人為本的方向尋求設計方向。 智能能吸塵器對現(xiàn)代生活的影響及市場。 以發(fā)展的角度來看未來多功能吸塵器的發(fā)展趨勢。 智能吸塵器的模型構建。 以上幾個問題問題的解決，就是論文的主要內容及課題設計的最終目的。 設計流程 [11] （ 1）產品自身分析 對市場上現(xiàn)有的家用吸塵器尤其是智能吸塵器進行功能、結構、造型分析，取其優(yōu)點，分析如何改善不可取之處，并適當增加一些附屬功能。 （ 2）市場調研 通過對市場現(xiàn)有家用吸塵器的分析，并進行資料匯總。 （ 3）設計定位 通過對市場調研、使用人群和使用環(huán)境的分析，分析其發(fā)展趨勢并確定其設計定位。 （ 4）草圖及方案確定 在市場調查分析的基礎上，針對現(xiàn)有產品的問題與不足，通過發(fā)散思維以及解決問題的思路畫多張草圖，對家用吸塵器進行造型和功能性設計。 （ 5）產品建模及渲染 家用吸塵器設計 8 針對選定的產品方案進行產品三維建模；用 PROE 建模，將最后建好的模型導入Keyshot 進行模型渲染，出產品渲染圖。 9 3 調研分析 為了更加清楚的了解家用吸塵器市場需求，通過網絡資料和實際調查我們得到一些結論： 家用吸塵器特點： 現(xiàn)有家用吸塵器主要為臥式吸塵器； 功率一般為 10001200w； 價位 6001500 元。 在調查中我們同樣發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)有家用吸塵 器存在的一些缺陷： 噪音較大； 吸塵時容易散發(fā)異味，污染空氣； 需要經常清洗貯塵袋，拆卸繁瑣； 使用過程中往往容易造成二次污染，出氣過濾紙需要合理改進； 家務單調，沒有娛樂性可言，容易使人疲勞； 需要人跟隨工作，無法自行完成工作。 家用吸塵器未來走向分析：隨著人們生活水品的不斷提高，家用吸塵器終將像電視機一樣成為必不可少的家用電器，市場潛力巨大。根據調查，人們對吸塵器的最主要要求為輕巧便用，節(jié)能，噪音小，耐用，同時還要環(huán)保，智能化，帶有樂趣性。 同類產品分析 吸塵器可分為臥式、立式、桿式等幾種，我們先來了解幾種常見的吸塵器 臥式吸塵器： 應用領域：地毯、車內的清潔、電器、家居等。 特點：是外形小巧，存放方便。 臥式吸塵器在集塵方式上也分為“塵盒式吸塵器”和“塵袋式吸塵器”。 臥式吸塵器的外形大小一般為長： 4050cm，寬： 3040cm，高： 2535cm。它的電動機安裝是與地面平行的，主要部件，電機、風機、過濾器、和集塵桶都是按順序沿著水平方向安裝在殼內。在市場上較為常見的就是臥式吸塵器，它占領了整個市場的 80%以上，一般的臥式吸塵器的吸頭是可拆卸的，可以根據不同場所的清潔需求換不 圖 31 臥式吸塵器 同的吸頭，有清潔地面的專用地板刷頭，有清潔沙發(fā)、窗簾織物的扁毛刷頭，有清除死家用吸塵器設計 10 角旮旯灰塵的小型吸頭。臥式吸塵器都配有軟管，灰塵在吸力的作用下通過長長的軟管進入集塵桶內，完成清潔過程。臥式吸塵器的外形以小車型和長方形居多，結構上分為前殼、后殼和附件三大部分，前殼體積稍小適合安置集塵桶，后殼稍大適合安置電動機和風機，中間一般采用密封的膠條連接。附件包括軟管、吸頭、長管和配置的刷頭。 立式吸塵器 ： 應 用領域：地毯、車內的清潔、電器、家居等。 特點：立式吸塵器通常體型龐大、功率大、工作量大、不方便移動，需要設計出長而靈活的吸塵管道。立式吸塵器外形大小一般為，外徑： 3040cm，高： 3050cm，主要的組成部分是電動機、離心式風機、過濾器和附件，功率為 4001000w。立式吸塵器的電動機主軸安裝是垂直于地面的，電機、風機、過濾器、集塵桶按順序由上至下安裝在殼內。在工作時，立式吸塵器是垂直放置在地面上的，所以要加以移動時用的滑輪和人操作的把手。立式吸塵器多為圓筒形和方形，結構上分為上部、中部、下部和 附件四大部分。上部安置電動機和風機，中部設有密封膠條，下部安置過濾器和集塵袋。 附件包括軟管、吸頭、長管和配置刷頭。立式在 圖 32 桿式吸塵器 美洲市場占有率較高，吸力大，除塵力強，多用于大面積的居室和地毯清潔。 臥式吸塵器和立式吸塵器是目前家用吸塵器里使用較多的種類，除了結構安置的不同，最大的區(qū)別就是集塵桶大小的不同，對一般家庭來說比較適合選用臥式吸塵器，對于居室面積稍大或是單位的使用來說則適合選用立式吸塵器。 手持式吸塵器： 應用領域：主要用于車內的清潔，對鍵盤，電器 等也有 良好效果。 特點：體型小巧，攜帶及使用非常方便，但是功率較小， 吸力不夠強勁。手持式吸塵器分為直接接電源式和充電式兩種。操作方式是直接握在手中使用，省去了軟管部分，直接裝工作吸頭就能使用，同樣也造成了人需要彎腰工作這個弊端。手持式吸塵器在結構上來說比較簡單，沒有附件，功 圖 33 手持式吸塵器 率小所以吸塵效率也較低，在 300w 以內，只適用于小面積的清潔，但是因為其體積小， 11便于攜帶，價格也較低，受低端消費者喜好。 桿式吸塵器 應用領域：清潔房 頂和墻壁的首選。特點：體型小巧，使用方便，桿式吸塵器是近幾年猜逐步增多的產品，外形上像一根桿，上端為把手，下端為吸頭。動力多為充電式，它的導管是直接連接在吸塵器的吸口處和工作刷頭處，在清潔地面、地毯、墻角時不用彎腰，方便了清潔低矮出的灰塵，功率較小，一般都低于 400w。 智能吸塵器： 圖 34 桿式吸塵器 應用領域：家用地毯、角落。 特點：自動清掃地板上的灰塵，自動清理毛發(fā)和碎物。高端吸塵器，可自動打掃和充電，優(yōu)點是噪音小，體積小， 能夠輕松進入傳統(tǒng)吸塵器不能到達的地方。 因為在課題報告下來后的初步構想為家用智能型吸塵器，所以我本次課題的最終設計方向定在智能吸塵器上，在對產品進行設計之前先對現(xiàn)有主要智能吸塵器進行分析： 目前在歐美、日本等西方發(fā)達國家，已經開發(fā)出面向市場的實用智能吸塵機器人。 英國 Dyson 公司最近推出一種型號為 DC06 的智能吸塵器。這是世界首次開發(fā)研制的全自動“吸塵機器人”。這種機器人具有一定的人工智能，只需輕按開關它就會為使用者解除每天打掃房間的煩惱。 如圖 35 所示，吸塵機器人形狀呈 50cm 長的模型汽車狀 ，重 kg 左右，配置了70 多個傳感器，可隨時將發(fā)現(xiàn)的情況告訴由 3 臺內置電腦組成的“控制端”。“控制端”每秒可發(fā)出 16 條命令來指揮吸塵器的工作。充電后一按開關，機器人會在瞬間通過所搭載的 3臺小型計算機和 70個傳感器計算出自己所在位置、房間大小及臟亂程度、家具的配置等。要是小孩或狗等外來物體接近吸塵器，它就會自動停止工作。接近樓梯口時，吸塵器會自動采取保護措施，以防止?jié)L到樓下。使用時，只要打開電源、 圖 35 DC06的智能吸塵器 選好 速度、按下“走”鍵，吸塵器就會自動工作，其它程序都由 它自己獨立完成。 家用吸塵器設計 12 “ Trilobite”是瑞典家電廠商 Electrolux 推出的世界上第一臺具有完全自主能力的吸塵器，“ Trilobite”啟動后，先順著墻壁罷地板四周的灰塵及異物吸盡，同時對房間進行學習，計算出清掃整個房間所需的時間：清掃時，主要采用隨機規(guī)劃模式，使用超聲波傳感器進行障礙物檢測，探測到障礙物時自動避開并重新選擇路線進行清掃。電源不足時，“ Trilobite”會 圖 36 Trilobite 智能吸塵器 自動回到充電座自行充電。如果此時房間還沒有清掃完畢，“ Trilobite”還 有記憶功能，