【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 缺點(diǎn)，同時(shí)針對(duì)本次設(shè)計(jì)提出的智能、小巧的設(shè)計(jì)定位，設(shè)計(jì)出一款更實(shí)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(huì)中不可缺少的一種代替人工工作的機(jī)器，從國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有家庭吸塵器發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，雖然取得了不錯(cuò)的成績(jī)，但仍有許多工作需要繼續(xù)研究。從現(xiàn)有社會(huì)的智能化程度可以看出家用智能吸塵器的研究意義和價(jià)值，家用智能吸塵器是一個(gè)融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制、傳感技術(shù)及機(jī)電科技等多方面的系統(tǒng)的綜合應(yīng)用系統(tǒng) [1]。 作為家庭衛(wèi)生清潔的常用設(shè)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(yīng)具有：不用人為彎腰工作，不用拖著電線移來(lái)移去，不需要人工清理積累的垃圾，不需要忍受其工作時(shí)的噪音等方面的便利 。從目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有產(chǎn)品上來(lái)看，智能吸塵器的發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)不錯(cuò)，但離令人滿意還有一定的差距，還有許多方面需要改進(jìn)，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上不斷完善改進(jìn)，給千家萬(wàn)戶帶來(lái)方便，這需要不斷的轉(zhuǎn) 5 眼探索和不懈努力 。 我國(guó) 2021 年至 2021 年對(duì)吸塵器的需求量在逐步的攀升，并且每年增長(zhǎng)率都在百分之十以上。 圖 21 20212021年吸塵器增長(zhǎng)趨勢(shì)圖 圖 22 20212021年吸塵器年增長(zhǎng)率 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀分析 近年來(lái)，曾經(jīng)是奢侈品的吸塵器已經(jīng)逐漸進(jìn)入大眾消費(fèi)市場(chǎng)，千元內(nèi)產(chǎn)品成為市場(chǎng)主體，國(guó)家大量保 障房的建設(shè)及家裝市場(chǎng)帶動(dòng)了中國(guó)吸塵器市場(chǎng)的升溫。 改革開(kāi)放以來(lái)，經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，中國(guó)已成為世界家電產(chǎn)業(yè)中重要的制造與加工基地，在國(guó)際家電市場(chǎng)占有極其重要的地位，吸塵器產(chǎn)業(yè)也不例外。國(guó)內(nèi)吸塵器產(chǎn)品各大企業(yè)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，已經(jīng)具備了一定的實(shí)力，并開(kāi)始走向國(guó)際市場(chǎng)。 中國(guó)吸塵器市場(chǎng)中主流品牌相對(duì)較少，但小品牌眾多，因而競(jìng)爭(zhēng)尤為激烈。雖然本土品牌的數(shù)量遠(yuǎn)高于外國(guó)品牌，但外國(guó)吸塵器產(chǎn)品憑借良好的技術(shù)、優(yōu)良的品質(zhì)保持著領(lǐng)先的地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)： 2021 年，飛利浦以明顯優(yōu)勢(shì)領(lǐng)跑中國(guó)吸塵器市場(chǎng)，美的、海爾和三洋組成吸塵器市場(chǎng) 的 二線陣營(yíng)緊隨其后 [2]。 隨著居民生活水平的不斷提高，對(duì)居家環(huán)境改善的要求，以及消費(fèi)觀念的轉(zhuǎn)變，吸塵器的需求量必然會(huì)有一個(gè)新的突破。據(jù)統(tǒng)計(jì) ： 2021 年，國(guó)內(nèi)吸塵器產(chǎn)品的產(chǎn)量高達(dá) 8300多萬(wàn) 臺(tái) 。 預(yù)計(jì)在未來(lái)的 10 年內(nèi)，我國(guó)吸塵器產(chǎn)業(yè)將逐步進(jìn)入黃金發(fā)展階段，吸塵器市場(chǎng)發(fā)展前景極好。從國(guó)際市場(chǎng)上來(lái)看，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家依然是吸塵器產(chǎn)品的主要競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)，但發(fā)展中國(guó)家這些新興市場(chǎng)也不容忽視。隨著全球經(jīng)濟(jì)逐步回暖，未來(lái)吸塵器的前景仍然是十分廣闊的。 圖 23 為 2021 年 3 年中國(guó)吸塵器市場(chǎng)主要品牌吸塵器銷售情況： 家用吸塵器設(shè)計(jì) 6 圖 23 2021年 3月中國(guó)市場(chǎng)銷售品牌吸塵器排行榜 研究方法、內(nèi)容及設(shè)計(jì)流程 研究方法 資料的收集整理 采用實(shí)地調(diào)查、查閱文獻(xiàn)資料、電子期刊和互聯(lián)網(wǎng)瀏覽等方法，獲取相關(guān)資料。 資料的分析 采用系統(tǒng)科學(xué)的方法，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及歸納。分析現(xiàn)有家用吸塵器中的不足和有待改進(jìn)之處。 詢問(wèn)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師 在課題的研究和撰寫(xiě)過(guò)程中，請(qǐng)教設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師等其他專業(yè)人士。 軟件建模 通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。在電腦軟件上模擬出產(chǎn)品的最終形態(tài)及色彩等信息。 研究?jī)?nèi)容 智能能吸塵器已經(jīng)逐步的走向我們的生活，按照發(fā)展觀來(lái)看，智能吸塵器也具有取代傳統(tǒng)吸塵器的趨勢(shì)，智能能吸塵器之所有被人們看好，是因?yàn)槠浔旧砭途邆鋫鹘y(tǒng)吸塵器無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。由于智能吸塵器本身是吸塵器的一種，所以我們對(duì)吸塵器要有一個(gè) 7 全面的理解才能為研究智能能吸塵器做好準(zhǔn)備工作 [3]。因而以傳統(tǒng)的吸塵器為切入點(diǎn)，針對(duì)傳統(tǒng)的吸塵器，本研究需要解決以下幾個(gè)問(wèn)題： 從吸塵器的發(fā)展史及類別對(duì)吸塵器的概念進(jìn)行定義。 了解吸塵器的市場(chǎng)潛力。 傳統(tǒng)吸塵器分類和造型研究。 人們對(duì)傳統(tǒng)吸塵 器存在的優(yōu)缺點(diǎn)論證。 從現(xiàn)有的吸塵器技術(shù)特點(diǎn)看未來(lái)智能的發(fā)展趨勢(shì)。 對(duì)智能能吸塵器的研究，從各個(gè)方面來(lái)進(jìn)行研究，以設(shè)計(jì)者及消費(fèi)者雙重角度來(lái)考慮如何改良產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，是本研究需要解決的重要問(wèn)題，針對(duì)這一問(wèn)題，需要解決以下一些問(wèn)題 [7]： 通過(guò)對(duì)吸塵器以及現(xiàn)有產(chǎn)品了解對(duì)智能能吸塵器進(jìn)行定義、構(gòu)想。 智能能吸塵器的工作原理。 分析智能能吸塵器的外形設(shè)計(jì)需要注意的地方。 從人的情感訴求和以人為本的方向?qū)で笤O(shè)計(jì)方向。 智能能吸塵器對(duì)現(xiàn)代生活的影響及市場(chǎng)。 以發(fā)展的角度來(lái)看未來(lái)多功能吸塵器的發(fā)展趨勢(shì)。 智能吸塵器的模型構(gòu)建。 以上幾個(gè)問(wèn)題問(wèn)題的解決，就是論文的主要內(nèi)容及課題設(shè)計(jì)的最終目的。 設(shè)計(jì)流程 [11] （ 1）產(chǎn)品自身分析 對(duì)市場(chǎng)上現(xiàn)有的家用吸塵器尤其是智能吸塵器進(jìn)行功能、結(jié)構(gòu)、造型分析，取其優(yōu)點(diǎn)，分析如何改善不可取之處，并適當(dāng)增加一些附屬功能。 （ 2）市場(chǎng)調(diào)研 通過(guò)對(duì)市場(chǎng)現(xiàn)有家用吸塵器的分析，并進(jìn)行資料匯總。 （ 3）設(shè)計(jì)定位 通過(guò)對(duì)市場(chǎng)調(diào)研、使用人群和使用環(huán)境的分析，分析其發(fā)展趨勢(shì)并確定其設(shè)計(jì)定位。 （ 4）草圖及方案確定 在市場(chǎng)調(diào)查分析的基礎(chǔ)上，針對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的問(wèn)題與不足，通過(guò)發(fā)散思維以及解決問(wèn)題的思路畫(huà)多張草圖，對(duì)家用吸塵器進(jìn)行造型和功能性設(shè)計(jì)。 （ 5）產(chǎn)品建模及渲染 家用吸塵器設(shè)計(jì) 8 針對(duì)選定的產(chǎn)品方案進(jìn)行產(chǎn)品三維建模；用 PROE 建模，將最后建好的模型導(dǎo)入Keyshot 進(jìn)行模型渲染，出產(chǎn)品渲染圖。 9 3 調(diào)研分析 為了更加清楚的了解家用吸塵器市場(chǎng)需求，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)資料和實(shí)際調(diào)查我們得到一些結(jié)論： 家用吸塵器特點(diǎn)： 現(xiàn)有家用吸塵器主要為臥式吸塵器； 功率一般為 10001200w； 價(jià)位 6001500 元。 在調(diào)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(shí)容易散發(fā)異味，污染空氣； 需要經(jīng)常清洗貯塵袋，拆卸繁瑣； 使用過(guò)程中往往容易造成二次污染，出氣過(guò)濾紙需要合理改進(jìn)； 家務(wù)單調(diào)，沒(méi)有娛樂(lè)性可言，容易使人疲勞； 需要人跟隨工作，無(wú)法自行完成工作。 家用吸塵器未來(lái)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(jī)一樣成為必不可少的家用電器，市場(chǎng)潛力巨大。根據(jù)調(diào)查，人們對(duì)吸塵器的最主要要求為輕巧便用，節(jié)能，噪音小，耐用，同時(shí)還要環(huán)保，智能化，帶有樂(lè)趣性。 同類產(chǎn)品分析 吸塵器可分為臥式、立式、桿式等幾種，我們先來(lái)了解幾種常見(jiàn)的吸塵器 臥式吸塵器： 應(yīng)用領(lǐng)域：地毯、車內(nèi)的清潔、電器、家居等。 特點(diǎn)：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(zhǎng)： 4050cm，寬： 3040cm，高： 2535cm。它的電動(dòng)機(jī)安裝是與地面平行的，主要部件，電機(jī)、風(fēng)機(jī)、過(guò)濾器、和集塵桶都是按順序沿著水平方向安裝在殼內(nèi)。在市場(chǎng)上較為常見(jiàn)的就是臥式吸塵器，它占領(lǐng)了整個(gè)市場(chǎng)的 80%以上，一般的臥式吸塵器的吸頭是可拆卸的，可以根據(jù)不同場(chǎng)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(shè)計(jì) 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(guò)長(zhǎng)長(zhǎng)的軟管進(jìn)入集塵桶內(nèi)，完成清潔過(guò)程。臥式吸塵器的外形以小車型和長(zhǎng)方形居多，結(jié)構(gòu)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(dòng)機(jī)和風(fēng)機(jī)，中間一般采用密封的膠條連接。附件包括軟管、吸頭、長(zhǎng)管和配置的刷頭。 立式吸塵器 ： 應(yīng) 用領(lǐng)域：地毯、車內(nèi)的清潔、電器、家居等。 特點(diǎn)：立式吸塵器通常體型龐大、功率大、工作量大、不方便移動(dòng)，需要設(shè)計(jì)出長(zhǎng)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(dòng)機(jī)、離心式風(fēng)機(jī)、過(guò)濾器和附件，功率為 4001000w。立式吸塵器的電動(dòng)機(jī)主軸安裝是垂直于地面的，電機(jī)、風(fēng)機(jī)、過(guò)濾器、集塵桶按順序由上至下安裝在殼內(nèi)。在工作時(shí)，立式吸塵器是垂直放置在地面上的，所以要加以移動(dòng)時(shí)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(jié)構(gòu)上分為上部、中部、下部和 附件四大部分。上部安置電動(dòng)機(jī)和風(fēng)機(jī)，中部設(shè)有密封膠條，下部安置過(guò)濾器和集塵袋。 附件包括軟管、吸頭、長(zhǎng)管和配置刷頭。立式在 圖 32 桿式吸塵器 美洲市場(chǎng)占有率較高，吸力大，除塵力強(qiáng)，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(jié)構(gòu)安置的不同，最大的區(qū)別就是集塵桶大小的不同，對(duì)一般家庭來(lái)說(shuō)比較適合選用臥式吸塵器，對(duì)于居室面積稍大或是單位的使用來(lái)說(shuō)則適合選用立式吸塵器。 手持式吸塵器： 應(yīng)用領(lǐng)域：主要用于車內(nèi)的清潔，對(duì)鍵盤(pán)，電器 等也有 良好效果。 特點(diǎn)：體型小巧，攜帶及使用非常方便，但是功率較小， 吸力不夠強(qiáng)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(gè)弊端。手持式吸塵器在結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，沒(méi)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(nèi)，只適用于小面積的清潔，但是因?yàn)槠潴w積小， 11便于攜帶，價(jià)格也較低，受低端消費(fèi)者喜好。 桿式吸塵器 應(yīng)用領(lǐng)域：清潔房 頂和墻壁的首選。特點(diǎn)：體型小巧，使用方便，桿式吸塵器是近幾年猜逐步增多的產(chǎn)品，外形上像一根桿，上端為把手，下端為吸頭。動(dòng)力多為充電式，它的導(dǎo)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(shí)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(yīng)用領(lǐng)域：家用地毯、角落。 特點(diǎn)：自動(dòng)清掃地板上的灰塵，自動(dòng)清理毛發(fā)和碎物。高端吸塵器，可自動(dòng)打掃和充電，優(yōu)點(diǎn)是噪音小，體積小， 能夠輕松進(jìn)入傳統(tǒng)吸塵器不能到達(dá)的地方。 因?yàn)樵谡n題報(bào)告下來(lái)后的初步構(gòu)想為家用智能型吸塵器，所以我本次課題的最終設(shè)計(jì)方向定在智能吸塵器上，在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)之前先對(duì)現(xiàn)有主要智能吸塵器進(jìn)行分析： 目前在歐美、日本等西方發(fā)達(dá)國(guó)家，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出面向市場(chǎng)的實(shí)用智能吸塵機(jī)器人。 英國(guó) Dyson 公司最近推出一種型號(hào)為 DC06 的智能吸塵器。這是世界首次開(kāi)發(fā)研制的全自動(dòng)“吸塵機(jī)器人”。這種機(jī)器人具有一定的人工智能，只需輕按開(kāi)關(guān)它就會(huì)為使用者解除每天打掃房間的煩惱。 如圖 35 所示，吸塵機(jī)器人形狀呈 50cm 長(zhǎng)的模型汽車狀 ，重 kg 左右，配置了70 多個(gè)傳感器，可隨時(shí)將發(fā)現(xiàn)的情況告訴由 3 臺(tái)內(nèi)置電腦組成的“控制端”?！翱刂贫恕泵棵肟砂l(fā)出 16 條命令來(lái)指揮吸塵器的工作。充電后一按開(kāi)關(guān)，機(jī)器人會(huì)在瞬間通過(guò)所搭載的 3臺(tái)小型計(jì)算機(jī)和 70個(gè)傳感器計(jì)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(lái)物體接近吸塵器，它就會(huì)自動(dòng)停止工作。接近樓梯口時(shí)，吸塵器會(huì)自動(dòng)采取保護(hù)措施，以防止?jié)L到樓下。使用時(shí)，只要打開(kāi)電源、 圖 35 DC06的智能吸塵器 選好 速度、按下“走”鍵，吸塵器就會(huì)自動(dòng)工作，其它程序都由 它自己獨(dú)立完成。 家用吸塵器設(shè)計(jì) 12 “ Trilobite”是瑞典家電廠商 Electrolux 推出的世界上第一臺(tái)具有完全自主能力的吸塵器，“ Trilobite”啟動(dòng)后，先順著墻壁罷地板四周的灰塵及異物吸盡，同時(shí)對(duì)房間進(jìn)行學(xué)習(xí)，計(jì)算出清掃整個(gè)房間所需的時(shí)間：清掃時(shí)，主要采用隨機(jī)規(guī)劃模式，使用超聲波傳感器進(jìn)行障礙物檢測(cè)，探測(cè)到障礙物時(shí)自動(dòng)避開(kāi)并重新選擇路線進(jìn)行清掃。電源不足時(shí)，“ Trilobite”會(huì) 圖 36 Trilobite 智能吸塵器 自動(dòng)回到充電座自行充電。如果此時(shí)房間還沒(méi)有清掃完畢，“ Trilobite”還 有記憶功能，