陳薈如 莫蕓菲菲

隨著人們的生活水平不斷提高，大家對(duì)美的要求也更高了，因此化妝逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ钪械囊徊糠?。有調(diào)查顯示，一般職場(chǎng)女性每天早上花在梳妝臺(tái)前的時(shí)間平均每人30分鐘左右，其中最讓她們煩惱的問(wèn)題是每天都要在眾多瓶瓶罐罐中翻找自己想要的化妝品。

為解決這個(gè)問(wèn)題，同時(shí)增添化妝時(shí)的樂(lè)趣，我們?cè)诶蠋煹闹笇?dǎo)下制作了一個(gè)具有交互式功能的智能梳妝鏡。它可以在用戶(hù)化妝時(shí)為用戶(hù)提供幫助——遞取化妝用品、提供梳妝建議、播放天氣預(yù)報(bào)等。

功能設(shè)計(jì)

功能一：對(duì)話(huà)交互功能。

此功能包括對(duì)話(huà)模式和智能模式。對(duì)話(huà)模式是指，用戶(hù)通過(guò)與梳妝鏡對(duì)話(huà)，能夠控制抽屜彈出、鏡面調(diào)光等；還能通過(guò)與梳妝鏡對(duì)話(huà)獲取天氣狀況及出門(mén)建議等。

智能模式預(yù)設(shè)不同的妝容模式，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)的個(gè)性化設(shè)計(jì)。使用此模式時(shí)，用戶(hù)只要說(shuō)出妝容類(lèi)型，該妝容所使用的化妝品便會(huì)按化妝步驟依次彈出。

功能二：抽屜彈出功能。

為了實(shí)現(xiàn)指定化妝品能準(zhǔn)確彈出這一功能，我們必須先將柜體分為一個(gè)個(gè)小抽屜，再讓小抽屜可以“被控制”，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)“控制進(jìn)出”的功能。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，我們?cè)诶蠋煹闹笇?dǎo)下做了好多實(shí)驗(yàn)來(lái)選定動(dòng)力結(jié)構(gòu)。

A. 螺桿伸縮結(jié)構(gòu)：螺桿可直接安裝在抽屜后部，用 3D 打印制作螺桿馬達(dá)的連接件，讓馬達(dá)在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)抽屜彈出。螺桿便于安裝，運(yùn)行穩(wěn)定，但經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)這一結(jié)構(gòu)存在缺點(diǎn)：彈出速度太慢；彈出過(guò)程不穩(wěn)定，易出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象；有很大的噪音。

B. X 型伸縮結(jié)構(gòu)：采用平行四邊形原理鉸接，伸縮靈活，使用舵機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，從而帶動(dòng)柜子彈出，噪音較小。但這一結(jié)構(gòu)也存在缺點(diǎn)：帶動(dòng)抽屜進(jìn)出較不穩(wěn)定，不易控制；不便制作；不便安裝。

C. 傳送帶結(jié)構(gòu)：傳送帶利用工作構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)使載體向前輸送，輸送帶用以傳遞牽引力，馬達(dá)給輸送機(jī)以動(dòng)力，用滾輪承載裝著化妝品的柜子，讓輸送帶形成無(wú)載分支的閉合回路，通過(guò)控制馬達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)柜子彈出。其優(yōu)點(diǎn)在于運(yùn)行平穩(wěn)，速度均勻，能耗小。但美中不足的是：運(yùn)行時(shí)輸送帶可能會(huì)跑偏，需要設(shè)計(jì)好輸送帶寬度及保持抽屜平衡， 否則抽屜內(nèi)的化妝品會(huì)跌落；傳送帶存在因磨損而斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。

以上三種機(jī)械結(jié)構(gòu)我們都做出了成品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過(guò)對(duì)比最后我們選擇了“傳送帶結(jié)構(gòu)”，因?yàn)檫@是目前為止在測(cè)試中表現(xiàn)最穩(wěn)定、最合適本項(xiàng)目的動(dòng)力結(jié)構(gòu)。

功能三：鏡子功能。

除了常規(guī)的照鏡子功能，鏡子還可以通過(guò)語(yǔ)音控制播報(bào)當(dāng)天的天氣情況，并提供著裝建議。鏡前燈可以通過(guò)語(yǔ)音控制旋轉(zhuǎn)角度，能夠根據(jù)人與鏡子的距離自動(dòng)感應(yīng)開(kāi)關(guān)，并依周?chē)h(huán)境自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度。

功能實(shí)現(xiàn)

邏輯主板和動(dòng)力源

在邏輯主板的選擇上，我們選擇了經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的阿爾杜伊諾（Arduino），它的功能較為全面，可以滿(mǎn)足我們作品的設(shè)計(jì)要求；在動(dòng)力源的選擇上，馬達(dá)和舵機(jī)都可以滿(mǎn)足我們的設(shè)計(jì)要求，但是舵機(jī)的“行程”易受限，所以我們選擇馬達(dá)作為動(dòng)力源。

自動(dòng)收放功能設(shè)計(jì)

如前文提到的“傳送帶結(jié)構(gòu)側(cè)視剖面圖”所示，每一個(gè)儲(chǔ)物小抽屜的底部都連接著一個(gè)小傳送帶實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳輸、抽屜自動(dòng)彈出、收回功能。語(yǔ)音模塊可識(shí)別指令，彈出所需化妝用品；使用完畢后，將化妝用品放回，抽屜下壓敏電阻監(jiān)測(cè)到重量后自動(dòng)收回。

梳妝鏡智能補(bǔ)光燈的亮度調(diào)節(jié)

光敏電阻和亮度傳感器能夠根據(jù)周?chē)沫h(huán)境自動(dòng)調(diào)整亮度；用紅外傳感器能夠檢測(cè)是否有人靠近鏡子。當(dāng)檢測(cè)到有人靠近鏡子并且環(huán)境亮度不夠時(shí)，鏡前燈自動(dòng)開(kāi)啟；語(yǔ)言模塊可識(shí)別語(yǔ)音命令“開(kāi)啟”或“關(guān)閉”，以控制燈的開(kāi)關(guān)。

制作過(guò)程

“魔鏡”主體

一般的梳妝臺(tái)抽屜都比較大，數(shù)量也不多，沒(méi)辦法實(shí)現(xiàn)我們的設(shè)想，于是我們決定利用學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的工具：激光寶盒、3D 打印機(jī)、機(jī)械雕刻機(jī)制作一個(gè)梳妝臺(tái)。我們?cè)O(shè)計(jì)好整體造型，利用CAD畫(huà)圖，用機(jī)械雕刻機(jī)雕刻高密度板，并上色美化，再進(jìn)行拼接。

動(dòng)力結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)

為了實(shí)現(xiàn)這一功能，我們做了一個(gè)又一個(gè)實(shí)驗(yàn)。

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，采用螺桿式結(jié)構(gòu)的A方案速度太慢，在本設(shè)計(jì)中使用不合適，棄用；B方案采用舵機(jī)控制X型伸縮結(jié)構(gòu)，在控制方面的表現(xiàn)還可以，若加入固定軌道、加強(qiáng)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)還是可以應(yīng)用在本設(shè)計(jì)之中，但是制作過(guò)于復(fù)雜，暫時(shí)不考慮；采用傳送帶結(jié)構(gòu)的C方案是測(cè)試結(jié)果最合適本設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)。

擴(kuò)展板的選擇和程序的設(shè)計(jì)

為了簡(jiǎn)化接線(xiàn)，又滿(mǎn)足設(shè)備需要，我們選擇了學(xué)校創(chuàng)客空間設(shè)計(jì)的擴(kuò)展板用來(lái)搭建我們的設(shè)備。

程序編輯來(lái)自Mixly軟件，主要實(shí)現(xiàn)控制小抽屜主動(dòng)進(jìn)出的功能。語(yǔ)音控制功能只要把M6標(biāo)準(zhǔn)版語(yǔ)音模塊與主控板（nano）連接，采用語(yǔ)音模塊對(duì)話(huà)模式，將其接收指令轉(zhuǎn)為十六進(jìn)制后用mixly編程即可實(shí)現(xiàn)。

使用方法

1.給設(shè)備通電，開(kāi)啟電源開(kāi)關(guān)并喚醒設(shè)備后，用戶(hù)可以告訴梳妝鏡，今天要化什么類(lèi)型的妝，收到指令后，梳妝鏡會(huì)調(diào)節(jié)適應(yīng)的燈效，并依次提供用戶(hù)所選妝容所需的化妝用品。

2.使用鏡子的過(guò)程中，當(dāng)光敏電阻感應(yīng)到光線(xiàn)較暗時(shí)，鏡面燈帶會(huì)自動(dòng)調(diào)亮。

3.當(dāng)人未在鏡前時(shí)，鏡子會(huì)自動(dòng)感應(yīng)，朝著人所處方向旋轉(zhuǎn)角度。

測(cè)試過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)，該作品能夠通過(guò)語(yǔ)音口令實(shí)現(xiàn)良好的互動(dòng)，反應(yīng)較靈敏，化妝品的“取入取出”較為穩(wěn)定，達(dá)到預(yù)期效果。但目前該作品柜門(mén)數(shù)量有限，更多“交互式”效果和“智能”效果還需進(jìn)一步完善。

未來(lái)，我們希望在以下幾個(gè)方面改進(jìn)我們的作品：增加柜子的數(shù)量，使用更高級(jí)的語(yǔ)音控制模塊；增加機(jī)械臂，通過(guò)機(jī)械臂將柜中的化妝用品取出遞給用戶(hù)，以替代用戶(hù)手動(dòng)拿??；加入時(shí)間顯示屏，提供叫醒服務(wù)；采用折疊式設(shè)計(jì)，縮小產(chǎn)品體積，以方便攜帶；增加化妝工具的單獨(dú)放置及自動(dòng)清洗功能等。

（本作品獲得第35屆廣西青少年科技創(chuàng)新大賽中學(xué)生科技創(chuàng)新成果競(jìng)賽一等獎(jiǎng) 指導(dǎo)老師：馬玉橋、黃義強(qiáng)、李玉華）