劉自成 牟世剛 劉松

（德州學院機電工程學院，山東 德州 253023）

新型可旋轉(zhuǎn)智能儲物柜的研究與設(shè)計

劉自成 牟世剛 劉松

（德州學院機電工程學院，山東 德州 253023）

本設(shè)計為一種新型可旋轉(zhuǎn)智能儲物柜，包括：底座、下層儲物柜、中層儲物柜、上層儲物柜、外殼、電機、電磁離合器、中心轉(zhuǎn)軸、系統(tǒng)控制部分和觸摸顯示屏。它可以收集繁雜瑣碎物品，能夠通過系統(tǒng)快速找到所需物品的位置，并迅速將該位置旋轉(zhuǎn)至取物窗口，方便用戶取出該物品。

儲物柜；可旋轉(zhuǎn)；智能化；系統(tǒng)化；便捷化；節(jié)約化

1 研制背景及研究意義

在日常生活中，隨著人們的繁雜物品越來越多，居住環(huán)境越來越小，很多繁雜瑣碎的物品不是由于空間問題無法存放在室內(nèi)；就是不進行分類全部收集到箱子里塞在室內(nèi)的某些位置。這樣不僅取用困難，而且尋找物品也會花費大量時間，費時費力，給生活帶來諸多不便。因此，設(shè)計了一種新型可旋轉(zhuǎn)智能儲物柜系統(tǒng)，它可以收集繁雜瑣碎物品，能夠通過系統(tǒng)快速找到所需物品的位置，并迅速將該位置旋轉(zhuǎn)至取物窗口，方便用戶取出該物品。

2 設(shè)計方案及性能分析

新型可旋轉(zhuǎn)智能儲物柜， 包括：底座、下層儲物柜、中層儲物柜、上層儲物柜、外殼、電機、電磁離合器、中心轉(zhuǎn)軸、系統(tǒng)控制部分和觸摸顯示屏，其結(jié)構(gòu)在于：下層儲物柜通過軸承固定在底座上，中層儲物柜通過軸承固定在下層儲物柜上，上層儲物柜通過軸承固定在中層儲物柜上，外殼為沒有底面的圓柱形殼體，外殼套在儲物柜外通過螺栓固定在底座上，電機固定在底座中心附近，中心轉(zhuǎn)軸一端通過軸承固定在底座中心，另一端通過軸承固定在外殼內(nèi)側(cè)頂部中心，電機通過蝸桿蝸輪傳動機構(gòu)與中心轉(zhuǎn)軸相連，三個電磁離合器一側(cè)分別固定在中心轉(zhuǎn)軸的上、中、下部，另一側(cè)分別與上層儲物柜、中層儲物柜、下層儲物柜相連，電機、電磁離合器均通過導(dǎo)線與系統(tǒng)控制部分相連，觸摸顯示屏通過無線模塊與系統(tǒng)控制部分相連。

儲物柜為六個高度相同的60°被切角的扇形環(huán)繞拼接而成，每層儲物柜可以單獨轉(zhuǎn)動。下層儲物柜高度較高，只有一層，可以存放體積較大的物品；中層儲物柜高度適中，具有兩層，可以存放體積適中的物品；上層儲物柜高度較低，具有三層，可以存放體積較小的物品。外殼上具有取物窗口，取物窗口上有擋板。每個取物窗口的寬度和高度均與對應(yīng)層單個儲物柜的高度和寬度相等。取物窗口擋板的開啟和關(guān)閉為用戶手動控制，取物窗口擋板上安裝有傳感器，可以檢測取物窗口擋板的開關(guān)狀態(tài)。

系統(tǒng)控制部分會對儲物柜內(nèi)所有可以存放物品的空間按照一定的規(guī)律進行編號（該編號在儲物柜內(nèi)對應(yīng)的儲物空間標有標識，方便用戶確認核對。），而且對于每個編號空間，系統(tǒng)內(nèi)都帶有備注功能。當對系統(tǒng)控制部分進行初始化以后，系統(tǒng)默認所有被編號的儲物空間均為空閑狀態(tài)，當用戶向某編號儲物空間存儲物品時，系統(tǒng)控制部分會根據(jù)儲物柜旋轉(zhuǎn)角度、取物窗口擋板的開關(guān)情況初步判斷儲物空間編號，并最終由用戶確認或更改。

3 工作原理及實施方案

當用戶需要存放物品時，需要先在觸摸顯示屏上查詢儲物柜內(nèi)編號儲物空間占用情況，然后選擇一個編號儲物空間，系統(tǒng)控制部分自動將用戶選擇的編號儲物空間旋轉(zhuǎn)至取物窗口，用戶自行打開對應(yīng)的取物窗口擋板后，便可向該儲物空間存放物品。當完成存放物品后，用戶需要在觸摸顯示屏上確認剛剛存放的儲物空間的編號，并可以在系統(tǒng)中該編號后輸入相應(yīng)的備注。

當用戶需要取用物品時，需要先在觸摸顯示屏上選擇對應(yīng)編號的儲物空間，系統(tǒng)控制部分自動將用戶選擇的編號儲物空間旋轉(zhuǎn)至取物窗口，用戶自行打開對應(yīng)的取物窗口擋板后，便可取出物品。若用戶忘記對應(yīng)物品所在儲物空間的編號，可以根據(jù)系統(tǒng)里每個編號儲物空間的備注查找物品。若用戶將該編號對應(yīng)的儲物空間內(nèi)的物品全部取出，需要在觸摸顯示屏上對該編號儲物空間的狀態(tài)更改至空閑狀態(tài)。

當用戶在觸摸顯示屏上指定某個編號儲物空間后，系統(tǒng)控制部分迅速定位該編號儲物空間并將相應(yīng)的電信號傳送到相應(yīng)的電磁離合器中，然后系統(tǒng)控制部分計算出該編號儲物空間旋轉(zhuǎn)至取物窗口的角度并將其轉(zhuǎn)化為電信號傳送至電機中，電機通過蝸桿蝸輪傳動機構(gòu)帶動中心轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，中心轉(zhuǎn)軸通過相應(yīng)的電磁離合器帶動該編號儲物空間所在的相應(yīng)層儲物柜旋轉(zhuǎn)，該編號儲物空間就被旋轉(zhuǎn)至取物窗口。

4 創(chuàng)新點及應(yīng)用前景

新型可旋轉(zhuǎn)智能儲物柜可以收集繁雜瑣碎物品并且能夠快速找到所需物品，很大程度上節(jié)約了時間，并且減少了很多不必要的麻煩；智能化程度高，儲物柜內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活，更加具有人性化；系統(tǒng)性能穩(wěn)定、操作簡單，用途廣泛，可以用于家庭、辦公室、實驗室及工廠等場所，具有較高的實用性；運行及制造成本不高，具有很好的前景。

［1］《機械設(shè)計》第八版 高等教育出版社

［2］ 胡壽松. 自動控制原理（第四版）［M］. 北京：科學出版社，2001.

［3］ 劉守義等. 《單片機技術(shù)基礎(chǔ)》. 西安電子科技大學出版社，2007.

［4］ 郭天祥.新概念51單片機C語言教程.電子工業(yè)出版社，2009；56-69

劉自成（1993.04-），男，大學本科，研究方向：機械設(shè)計及理論，機械電子工程。

本文系2015年地方高校國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（項目編號201510448030）的資助。

TH692.3；TP273

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1003-5168（2015）11-021-01