关于“一种模块化防潮易洁卫生工具架”的研究报告

一、引言（选题背景与确定）

随着生活水平的提高，人们对生活环境的健康与整洁提出了更高要求。然而，在家庭、学校、办公楼等场所，扫帚、拖把等清洁工具的存放始终是一个被忽视的难题。传统的随意堆放方式不仅导致空间混乱、取用不便，更因工具沥水无门造成地面积水湿滑，且潮湿的清洁头极易成为细菌和霉菌滋生的温床，严重时甚至引发异味和二次污染，威胁人体健康。

为验证该问题的普遍性，我们团队开展了社会调研，通过线上线下的问卷调查（共回收有效问卷125 份）以及对多位物业保洁人员的实地访谈，证实以上痛点广泛存在且亟需解决。因此，我们决定将“一种模块化防潮易洁卫生工具架”作为研究课题，旨在通过技术手段，为用户提供一个整洁、卫生、高效的工具收纳解决方案。

二、设计目的与基本思路

1. 设计目的：

·解决杂乱：实现各类卫生工具的有序收纳，节省空间。

·解决潮湿：有效收集清洁工具滴落的污水，保持地面干燥整洁。

·杜绝污染：杀灭清洁工具上残留的细菌，从源头预防二次污染。

·提升体验：通过人性化设计，使工具的取用、清洁和维护变得简单便捷。2. 基本思路：

·模块化架构：将系统分解为基础框架、S 型挂钩模块、沥水盘模块、紫外线消毒模块、盆栽模块五大核心部分，支持用户根据实际空间和工具数量进行自由组合与扩展。

·防潮导流设计：设计带导流槽的可拆卸沥水盘，倾斜结构便于污水汇集与集中清理。

·主动健康防护：集成紫外线LED 灯，定时杀菌，杜绝二次污染。

三、研究过程

本项目遵循了“需求分析 - 概念设计 - 技术实现 - 原型测试 - 优化迭代”的完整研发流程。

1. 需求调研阶段（2024 年 9 月 -10 月）：采用问卷调查法与实地访谈法，收集中小学、家庭及社区物业的需求信息，明确核心痛点并按优先级排序。

2. 方案构思阶段（2024 年 10 月 -11 月）：邀请身边同学、家长、指导教师等参与头脑风暴进行创意发散，绘制思维导图，并提出多种概念方案。经讨论与可行性分析，最终选定“模块化 + 紫外线消毒”作为最优设计方案。

3. 技术研究与设计阶段（2024 年 11 月 -12 月）：

·学习并使用 Inventor 进行三维建模、虚拟装配。

·研究对比 ABS 工程塑料、304 不锈钢、线棒等材料的耐腐蚀性、结构强度与成本，确定最佳用料方案。

·研究紫外线杀菌原理，选定UVC（253.7nm）波段 LED 灯珠，并设计密闭消毒仓与安全防护措施，防止紫外线泄漏。

4. 原型制作与测试阶段（2025 年 ¹ 月 -5 月）：

·利用3D 打印、激光切割、钳工加工等技术制作产品初代原型。

·开展多项测试：承重测试（验证结构稳定性）、沥水测试（评估导流效率）、杀菌效果测试（采用细菌微生物检测仪对比消毒前后菌落数量）。根据测试反馈进行多轮设计迭代与优化。

5. 总结阶段（2025 年6 月- 今）：整理全部实验数据、设计图纸与技术文档，撰写本研究报告与答辩材料。

四、科学方法与原理应用

1. 科学研究方法：

·问卷调查法与访谈法：用于前期需求调研，确保产品设计以用户需求为中心。

·控制变量法：在杀菌效率测试中，严格控制照射时间、距离等变量，确保实验结果的科学性。

·迭代设计法：基于测试反馈不断优化产品设计，实现产品的逐步完善。

2. 核心科学原理：

·模块化设计原理：将复杂系统分解为独立功能模块，降低了制造、维护成本，并提高了产品的适应性与可扩展性。

·人机工程学：依据常用工具尺寸和人手操作范围，合理设计挂钩间距与架体高度，使取放工具更省力、便捷。

·材料科学：沥水盘采用疏水性材料以加快水流转滴；主体结构采用耐腐蚀线棒，确保产品在潮湿环境下的长期使用寿命。

·光学与微生物学：利用 UVC 短波紫外线破坏微生物（细菌、病毒）的DNA/RNA 分子结构，使其失去繁殖能力直至死亡，达到物理杀菌的效果。

五、项目主要创新点

1. 功能创新：首创将紫外线消毒功能与普通工具架融合。相比市场上仅具备收纳或沥水功能的产品，本项目增加了健康防护功能，解决了清洁工具本身的污染源问题。

2. 设计创新：采用多级模块化设计，所有功能组件均可独立拆卸、更换与

组合。用户可像“搭积木”一样自定义配置，极大提升了产品对不同应用场景（如家庭、学校、医院）的适应性。

3. 工艺与结构创新：

·S 型挂钩采用浸塑工艺处理，既增大了摩擦力防止工具滑落，又保护了工具漆面。

·沥水盘为可拆卸结构，清洗方便；其表面设计有导流槽，能确保污水集中汇集不外溢，清洁效率更高。

六、他人同类研究情况调查

经充分市场调研，现有同类产品主要分为三类：

·低端传统型：多为简易的铁丝或塑料挂钩架，仅解决“挂起来”的问题，无沥水、消毒功能。

·中端沥水型：通常配有固定式沥水盘，解决了部分积水问题，但清洗不便且无法抑制细菌滋生。

·高端智能型：极少数产品配备烘干或臭氧杀菌功能，但价格昂贵（千元以上）、体积庞大、能耗较高，难以普及。

本项目精准定位中端市场，以创新的紫外杀菌功能为核心，兼具模块化灵活性和优异的性价比，有效填补了市场空白，满足了绝大多数用户对健康、整洁、实惠工具架的迫切需求。

七、进一步完善设想

1. 杀菌模块微型化，与工具架融为一体。

2. 绿色能源拓展：探索集成太阳能电池板的可能性，为紫外灯供电，打造更节能环保的版本。

3. 外观个性化：提供多种颜色与风格的模块组件，满足不同用户的审美需求，更好地融入多样化的家居和办公环境。

八、结论

本项目成功研发了一款模块化、防潮、易洁且具备紫外线消毒功能的卫生工具架。它有效解决了传统工具存放的诸多弊端，通过了严谨的技术测试，证明了其设计的可行性和有效性。产品不仅具有显著的科学性和创新性，更具备很高的实用价值和市场推广潜力。我们相信，该产品能够为广大用户创造一个更加整洁、健康、赏心悦目的生活空间。