伸缩浇水壶
2025 年底，我们六个人在 EPF 的第一年，接到了一个创新挑战。我们要设计一把浇水壶，不用爬梯子，就能浇到够不着的植物（吊篮、高大的树篱、外墙上的窗台花箱）。
需求
功能需求说明书面向的用户有个人、无法安装自动浇灌系统的租户、业余园艺爱好者、小型机构（花店、学校、协会），以及想避免提重物或爬梯子的老年人和行动不便的人。
看看已有的产品，我们发现缺失的一环藏在哪里。普通浇水壶够不远，而且满壶举过头顶时很危险。浇水杆又重又不稳。背负式喷雾器要背好几公斤。自动系统昂贵、嘈杂，在家里也很难安装。
需求说明
功能需求说明书（第 3 版）规定了浇水壶必须做到什么，而不是怎么做。其中包括以下要求。
- 出水口高度至少 2.50 米，压力至少 0.25 巴。
- 容量最高 8 升，空载质量最多 2.5 公斤。
- 单人即可使用和搬运，射流可单手调节。
- 只靠使用者自身的力量工作，用力小于 30 牛。
- 易于维护，开口至少 80 毫米，零件无需工具即可拆开。
设计过程
需求确定后，我们有意先拓宽思路（头脑风暴、思维导图），再逐步收敛。有两个灵感指引着方案。钓鱼竿的导环让我们想到沿着杆身引导软管，充气床垫的活塞泵让我们想到不用电就给水加压。
然后我们用普氏矩阵（Pugh matrix）逐个确定各个子系统，对照一个参照物（带喷头和隔膜泵的浇水壶）。踏板胜过按钮、曲柄和杠杆；活塞泵胜过隔膜泵、螺杆泵和离心泵；塑料胜过铝和不锈钢；柔性软管加刚性喷嘴胜过固定喷嘴。
还有四个技术难关要攻克。
- **加压。**一个由踏板驱动、带进水阀和出水阀的活塞泵，把肌肉的力量转化为水箱里的压力。
- **软管。**一个自动卷盘通过空心轴加 O 形圈的旋转接头与泵相连，使固定部分和旋转的卷筒之间的连接保持防水。
- **稳定性。**我们把沉重的机构放在底座里以降低重心，并用间距很宽的轮子和外展的后脚在地面上形成三角支撑。
- **高处导向。**一根装有导环的伸缩杆在软管伸出时一路陪伴它，不会缠绕。
最终方案
- 金属伸缩杆，最大伸出 2.50 米，收起时 1.20 米
- 8 升水箱（满载 10.5 公斤，空载 2.5 公斤）
- 内置手动活塞泵（0.3 巴，1.5 升/分钟）
- 可调喷嘴（射流或喷淋）
- 紧凑的自动卷盘和可转向的前轮，方便移动
这个项目教会了我什么
创新也意味着知道什么时候该放弃好点子，只留下最能回应需求的那一个。这个项目还教会我掌舵。我们把工作拆成任务，并按甘特图的进度赶上一个个节点。
需求、决策矩阵、计划和图纸的详细内容见下方的文档。
