新型可旋轉智能儲物柜的研究與設計

劉自成 牟世剛 劉松

（德州學院機電工程學院，山東 德州 253023）

新型可旋轉智能儲物柜的研究與設計

劉自成 牟世剛 劉松

（德州學院機電工程學院，山東 德州 253023）

本設計為一種新型可旋轉智能儲物柜，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、中心轉軸、系統控制部分和觸摸顯示屏。它可以收集繁雜瑣碎物品，能夠通過系統快速找到所需物品的位置，并迅速將該位置旋轉至取物窗口，方便用戶取出該物品。

儲物柜；可旋轉；智能化；系統化；便捷化；節約化

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；就是不進行分類全部收集到箱子里塞在室內的某些位置。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，設計了一種新型可旋轉智能儲物柜系統，它可以收集繁雜瑣碎物品，能夠通過系統快速找到所需物品的位置，并迅速將該位置旋轉至取物窗口，方便用戶取出該物品。

2 設計方案及性能分析

新型可旋轉智能儲物柜， 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、中心轉軸、系統控制部分和觸摸顯示屏，其結構在于：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側頂部中心，電機通過蝸桿蝸輪傳動機構與中心轉軸相連，三個電磁離合器一側分別固定在中心轉軸的上、中、下部，另一側分別與上層儲物柜、中層儲物柜、下層儲物柜相連，電機、電磁離合器均通過導線與系統控制部分相連，觸摸顯示屏通過無線模塊與系統控制部分相連。

儲物柜為六個高度相同的60°被切角的扇形環繞拼接而成，每層儲物柜可以單獨轉動。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狀態。

系統控制部分會對儲物柜內所有可以存放物品的空間按照一定的規律進行編號（該編號在儲物柜內對應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，系統內都帶有備注功能。當對系統控制部分進行初始化以后，系統默認所有被編號的儲物空間均為空閑狀態，當用戶向某編號儲物空間存儲物品時，系統控制部分會根據儲物柜旋轉角度、取物窗口擋板的開關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編號儲物空間占用情況，然后選擇一個編號儲物空間，系統控制部分自動將用戶選擇的編號儲物空間旋轉至取物窗口，用戶自行打開對應的取物窗口擋板后，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，并可以在系統中該編號后輸入相應的備注。

當用戶需要取用物品時，需要先在觸摸顯示屏上選擇對應編號的儲物空間，系統控制部分自動將用戶選擇的編號儲物空間旋轉至取物窗口，用戶自行打開對應的取物窗口擋板后，便可取出物品。若用戶忘記對應物品所在儲物空間的編號，可以根據系統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的儲物空間內的物品全部取出，需要在觸摸顯示屏上對該編號儲物空間的狀態更改至空閑狀態。

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

4 創新點及應用前景

新型可旋轉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，儲物柜內結構設計靈活，更加具有人性化；系統性能穩定、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. 《單片機技術基礎》. 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.電子工業出版社，2009；56-69

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

本文系2015年地方高校國家級大學生創新創業訓練計劃項目（項目編號201510448030）的資助。

TH692.3；TP273

A

1003-5168（2015）11-021-01