告别手洗烦恼！家庭洗鞋机高效亮相，让爱鞋重焕光彩

　　近年来，“懒人经济”的兴起推动了享受型家电的快速发展，其中洗鞋机作为新兴品类，凭借其在提升生活效率和幸福感方面的优势，逐渐成为消费市场的热门选择。尤其在2024年，洗鞋机市场展现出强劲的增长势头，国庆假期期间销售额更是激增700%，一跃成为当期最为热门的家电品类之一。这一趋势背后，是年轻一代消费者对于“解放双手”、追求便捷生活的强烈需求。

　　从消费群体来看，洗鞋机的主要用户集中在有强大洗鞋诉求的母婴群体，以及小学、初中生的家长群体。这些用户对于鞋子的换洗需求较高，因此洗鞋机成为了他们提升生活品质的重要工具。然而，市面上的洗鞋机仍存在一些问题，如用水量大、清洗清洁度不足、需要手动辅助清洗、晾干时间长以及对鞋子损伤大等。这些问题限制了洗鞋机的进一步普及和应用。

图一 各品牌洗鞋机基本概况

　　针对这些问题，中北大学机械工程学院的李雨翼、乔少田、宋贵荟、张洲旗、李显龙、李嘉乐、魏子谞、蔚浩楠、王凯雯、甘锦宏十位同学研发了一款AI视觉检测全自动洗鞋机。这款洗鞋机作为家电领域的新选手，将有效地解决现有洗鞋机的不足，为用户带来更加便捷、高效的洗鞋体验。

　　在项目筹备期间，我们团队在董亚峰老师的精心指导下，以饱满的热情投入到研发工作中。李雨翼、乔少田和宋贵荟三位同学广泛查阅海量资料，从项目的整体架构搭建到具体实施步骤，都进行了周全的考量。最终，我们制定了一份条理清晰的计划书，为项目的顺利推进打下了坚实的基础。

　　在实物制作阶段，李显龙、张洲旗和李嘉乐三位同学分工明确，各司其职。负责实物制作的成员对待原材料挑选工作一丝不苟，对金属的质量、纤维的韧性等每一项关乎产品品质的因素都进行了严格筛选。在将设计图转化为实物的过程中，他们凭借精湛的技艺和耐心，在每一个制作环节都倾注了全部心血，用汗水和智慧雕琢着每一个细节。

　　同时，负责算法和建模的魏子谞、蔚浩楠、王凯雯和甘锦宏四位同学也日夜奋战在研发一线。他们凭借扎实深厚的专业知识和敢于突破的勇气，成功跨越了一道道技术障碍。在算法优化和新技术的运用上，他们大胆尝试，不断创新，为项目的稳步推进注入了强大的技术动力。

　　历经数月的不懈拼搏，我们的“AI视觉检测全自动洗鞋机”项目终于顺利收官。这款多用途全自动智能洗鞋机主要由机械系统、电子控制系统及智能化系统三部分构成。机械系统包含传动系统、刷洗系统、给水系统；电子控制系统包含识别系统、数据传输系统、控制电路设计系统；智能化系统则主要包含副刷鞋距调整系统。

图二 整机渲染图

图三 洗鞋机运行图

　　本产品的创新亮点聚焦于视觉识别、鞋内副刷及智能交互三大领域。

　　视觉识别技术让智慧控水和全自动洗鞋成为现实。它能根据剩余水质智能决策换水，识别鞋面污渍并智能匹配洗涤剂，同时判断刷洗效果。这一技术基于OpenCV库识别鞋子轮廓，智能调整副刷与主刷距离，并使用YOLO算法精准识别污渍，确保洗涤彻底。

　　鞋内副刷设计解决了传统洗鞋机难以清洗鞋内的问题。副刷采用有源设计，姿态可调，能精准控制刷洗力度，避免鞋面损伤。其链轮结构使表面毛刷能深入鞋内清洗。主刷则负责鞋面清洗，采用双层空心结构，内层水管可喷射水流，增强清洗效果。

　　智能交互系统提升了洗鞋机的智能化水平。用户可通过语音控制洗鞋机，系统能识别指令并给予反馈，同时估算并播报工作时间。

　　在硬件设计方面，传动系统采用杭州彼邻机电的NMRV030型号双轴减速电机，通过梅花联轴器、齿轮系和步进行星减速机实现主刷和副刷的差速运行及调速。

图四 NMRV030模型 图五 梅花联轴器模型

　　刷洗系统则包括主刷和自主设计的带移动平台的连链轮副刷，副刷平台通过内置电机驱动丝杆实现线性移动，高效清洗鞋内。

图六 清洗结构模型 图七 连链轮副刷

　　给水系统集成消毒液、清洗液和水管线，通过电磁阀实现一管多用。清洗过程分为三步，分别混合洗涤剂和自来水、消毒水和自来水，最后再次混合洗涤剂与自来水去除鞋内残留消毒水。

图八 给水系统工作示意图

　　控制系统采用STM32F407ZGT6控制器和Raspberry Pi 4B，分别负责节能运行和复杂图像处理及机器学习算法处理。BLD15电机驱动提高清洗效果和能效，IMX477摄像头确保视觉识别精准，JT迷你潜水泵提供足够水压水量，卡默尔电磁阀则保证清洗后迅速关闭，避免水资源浪费。

图九 控制系统

　　这款AI视觉检测全自动洗鞋机的出现，对于提升用户的生活品质和节约水资源具有重要意义。传统的洗鞋方式往往需要消耗大量的水，而这款洗鞋机通过喷淋式供水的方式，成功地降低了用水量，为用户节省了经济成本，同时也为水资源的节约做出了贡献。

　　此外，这款洗鞋机还具备高效、便捷的清洗功能。用户只需将鞋子放入洗鞋机中，选择相应的清洗模式，即可实现全自动清洗。这不仅节省了用户的时间和精力，还提高了清洗效果，让用户的鞋子焕然一新。

　　总的来说，这款AI视觉检测全自动洗鞋机是一款集创新、实用、高效于一体的智能家电产品。它不仅解决了现有洗鞋机存在的问题，还为用户带来了更加便捷、高效的洗鞋体验。在未来，我们将继续致力于家电产品的创新和研发，为用户带来更多优质、智能的家电产品。同时，我们也期待与更多的合作伙伴携手共进，共同推动家电行业的繁荣发展。