田 濤 范熠明 豐保雷 葉佳偉 陳珈琪

（紹興文理學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院,浙江 紹興 312000）

鞋子展柜在商業(yè)發(fā)展中有著不可替代的作用，是體現(xiàn)商品推廣平臺的重要的產(chǎn)品，也是商場視覺、空間效果的載體，不同的產(chǎn)品使用的展柜風(fēng)格不同?？v觀各大商場，展柜的設(shè)計大多僅有展臺、玻璃門、燈光這些最基本的設(shè)置，很少有設(shè)計師去關(guān)注展柜的功能效益[1]。

目前市面上的普通展柜大多為橫式貨架，該類展柜需要花費(fèi)較多的人力資源去存取鞋子、介紹鞋子，存在著空間利用率低、展柜層高固定、人工需求量大等問題。在智能展柜的研究方面，將重點(diǎn)都放在了防潮除濕、燈光顯示、自動開關(guān)等功能型設(shè)計上，并不能真正做到服務(wù)消費(fèi)者，解放自身[2]。且商場中部分展柜為了增加空間利用率，存在高度超出常人身高的展柜，不僅不利于商家自己存放鞋子，還會導(dǎo)致一些消費(fèi)者不能直觀地欣賞鞋品，這樣做不僅影響了鞋品銷量，還因鞋品的高難度陳列而增加了勞動成本。因此十分有必要設(shè)計一款新型智能展柜，能夠做到自動存鞋取鞋，讓消費(fèi)者從最舒適的角度欣賞和了解鞋品，從而促使鞋品銷量，也能夠減少商家的勞動成本，幫助人們加速邁進(jìn)智能生活[3]。

1 展柜設(shè)計方案

1.1 整體設(shè)計方案

在總體的布局設(shè)計上，最底部設(shè)為暫存區(qū)；最頂層或底層設(shè)為控制區(qū)即放置各類單片機(jī)的區(qū)域；中間部分都為存放區(qū)域，即該部分作為容納鞋子使用；圓周中間設(shè)置為升降區(qū)。

1.2 機(jī)構(gòu)設(shè)計方案

1.2.1 回轉(zhuǎn)暫存機(jī)構(gòu)

回轉(zhuǎn)暫存結(jié)構(gòu)位于整個智能展柜底部，由一組齒輪組成。該結(jié)構(gòu)設(shè)計主要為滿足用戶需要在同一時刻存入多雙鞋子的需求，可以有效減短用戶等待時間。底座可以放置單片機(jī)等控制元件，步進(jìn)電機(jī)通過法蘭聯(lián)軸器帶動小齒輪轉(zhuǎn)動，小齒輪與大齒輪嚙合帶動暫存盤轉(zhuǎn)動切換鞋位，實(shí)現(xiàn)鞋品暫存。

1.2.2 回轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)

圖1 展柜模型渲染圖

圖2 回轉(zhuǎn)暫存機(jī)構(gòu)

回轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)位于圓周中間，垂直升降結(jié)構(gòu)選用鏈傳動方式，蝸輪蝸桿電機(jī)帶動鏈條轉(zhuǎn)動，保證在斷電的情況下，整體結(jié)構(gòu)安全鎖死在指定位置。鏈條采用兩頭斷開的形式，一端與配重塊相連，另一端固定在鏈條孔處。步進(jìn)電機(jī)通過法蘭聯(lián)軸器帶動端蓋旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)。

圖3 回轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)

1.2.3 高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

高度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)位于圓周側(cè)面，是針對高度高于普通鞋子或者是高度低于普通鞋子的鞋而設(shè)計。牽引繩一端與牽引繩孔相連，牽引繩另一端通過定滑輪與細(xì)螺紋螺栓纏繞。電機(jī)帶動連軸桿使螺栓旋轉(zhuǎn)收緊或放松牽引繩，牽引繩帶動鞋盤改變上下運(yùn)動。螺母鎖由兩片螺母夾片和外殼組成，霍爾電機(jī)通過連軸桿帶動螺栓轉(zhuǎn)動，則螺母鎖通過螺紋副在外殼內(nèi)移動，這樣來實(shí)現(xiàn)收緊或放松牽引繩。

圖4 高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

1.2.4 帶式存取機(jī)構(gòu)

帶式存取機(jī)構(gòu)位于回轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)下方，該機(jī)構(gòu)由支撐桿、同步帶、同步輪、活動爪組成，可以完成單方向的前進(jìn)與后退運(yùn)動，與回轉(zhuǎn)升降結(jié)構(gòu)相互配合，可以完成一個矩形曲線運(yùn)動。

圖5 螺母鎖

圖6 帶式存取機(jī)構(gòu)

1.3 外設(shè)設(shè)計方案

展柜外部設(shè)LCD屏，工作人員需在LCD中錄入鞋子信息時需要錄入鞋子照片、價格、鞋子高度、品牌等信息。當(dāng)客戶或工作人員需要取鞋時只需要點(diǎn)擊相應(yīng)鞋子的照片進(jìn)入二級目錄，在二級目錄中點(diǎn)擊相應(yīng)的尺碼則展柜會取出相應(yīng)的鞋子，存入也同樣進(jìn)入二級目錄進(jìn)行存；LCD屏?xí)鶕?jù)相應(yīng)的存取進(jìn)行計數(shù)來告訴客戶和工作人員鞋子的數(shù)量。

1.4 控制系統(tǒng)方案

STM32F103RCT6主控單片機(jī)通過串口通信STM32F103ZET6單片機(jī)，STM32F103ZET6單片機(jī)控制LCD屏，STM32F103ZET6根據(jù)客戶在LCD屏中的操作來發(fā)送存取鞋指令給STM32F103RCT6單片機(jī)，STM32F103RCT6單片機(jī)4]再控制電機(jī)驅(qū)動板，從而實(shí)現(xiàn)對展柜中的電梯井與自適應(yīng)層的控制，通過展柜中安裝的各部分限位開關(guān)來確定電機(jī)的初始位，再根據(jù)脈沖控制霍爾電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)鞋子的存取功能。

2 展柜使用流程

客戶瀏覽LCD屏中的鞋子，發(fā)現(xiàn)有喜歡的鞋子，點(diǎn)擊鞋子照片進(jìn)入二級目錄，二級目錄中有鞋子其他詳細(xì)信息，客戶想要試穿只需在二級目錄中選擇想要的尺碼后再點(diǎn)擊取鞋，展柜中的自動存取機(jī)構(gòu)就會取出相應(yīng)的鞋子至底層暫存區(qū)，待鞋子運(yùn)至?xí)捍鎱^(qū)后即可進(jìn)行試穿；若客戶不滿意這雙鞋子只需將鞋放入存鞋口后再點(diǎn)擊存鞋即可，展柜會再通過存取機(jī)構(gòu)將鞋子運(yùn)送回原位。

當(dāng)客戶瀏覽LCD屏中的鞋子，從展柜中試穿完鞋后，想購買該鞋，只需將其放回展柜中，在LCD屏上掃描二維碼進(jìn)行支付，支付完成后，鞋庫運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)單片機(jī)計數(shù)到該鞋位置時，擋板中的電磁鐵通電，折疊的擋板被放平，鞋盒觸碰到擋板上的微動開關(guān)后，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，客戶即可在鞋庫處取得新鞋。

3 結(jié)語

本文設(shè)計開發(fā)的這款自適應(yīng)智能存取展柜與傳統(tǒng)展柜相比在結(jié)構(gòu)上做了很大的設(shè)計改動。展柜主要功能主要體現(xiàn)在自動存取上，通過電機(jī)和傳感器的配合實(shí)現(xiàn)自動存取和展柜自適應(yīng)層的變化。在實(shí)現(xiàn)該功能的基礎(chǔ)上，配合自動鞋庫、LCD屏、APP軟件等來為客戶提供更加便捷的操作。該展柜可廣泛用于售鞋商場，可靠性高、判斷方式智能準(zhǔn)確、操作簡單、人機(jī)關(guān)系友好。