自動(dòng)升降儲(chǔ)物柜的設(shè)計(jì)與開發(fā)

王作邦+趙斐

摘 要：近年來，隨著生活水平的提高，人們對(duì)社會(huì)消費(fèi)的質(zhì)量和數(shù)量的要求以及對(duì)社會(huì)的服務(wù)質(zhì)量也在逐漸的增加。各種各樣的自動(dòng)儲(chǔ)物柜陸續(xù)的產(chǎn)生了。它具有使用操作簡單、安放可靠、抗干擾性強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠更好的服務(wù)于不同市場的廣大群眾。本項(xiàng)目主要闡述了一種基于單片機(jī)儲(chǔ)物柜的設(shè)計(jì)，以Arduino單片機(jī)為核心，以及傳感器等組成。最終實(shí)現(xiàn)按鍵開門取物的功能。

關(guān)鍵詞：C語言；單片機(jī)；儲(chǔ)物柜

1 緒論

1.1 產(chǎn)品意義

隨著房價(jià)的增長，屋內(nèi)空間的充分利用就顯得格外的重要。很多地方，屋內(nèi)上層空間利用不到位，有時(shí)取物還要爬高到上層，極其不方便，而且還危險(xiǎn)。對(duì)于一個(gè)企業(yè)來說，優(yōu)化空間可以提高企業(yè)利用率，控制倉庫成本，降低整個(gè)企業(yè)的運(yùn)營成本。對(duì)于家庭來說，充分利用上層空間，可增加屋內(nèi)的活動(dòng)范圍。為此我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)自動(dòng)升降儲(chǔ)物柜，方便利用上層空間，減少取物的時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，方便人們的生活。

1.2 項(xiàng)目研究內(nèi)容

產(chǎn)品的功能：可實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)物柜內(nèi)的物體可控制升降，不但可充分利用上層空間，而且可以方便使用者的快捷存取。

儲(chǔ)物架材料：為保證基本的功能，在經(jīng)濟(jì)成本合理情況下盡可能地質(zhì)量小強(qiáng)度高。

儲(chǔ)物柜品需要一定的承載能力，所以本產(chǎn)品的內(nèi)部框架采用了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；載物裝置需要一定的光澤性和耐磨性所以采用了硬質(zhì)塑料的設(shè)計(jì)；本產(chǎn)品的外殼由于強(qiáng)度的需要采用的鐵板鈑金的處理，外表進(jìn)行涂裝噴塑達(dá)到美觀的效果；在柜門的設(shè)計(jì)上我們采用的透明玻璃材質(zhì)便于使用者觀看內(nèi)部情況。

傳動(dòng)方案：為了實(shí)現(xiàn)各個(gè)儲(chǔ)物箱及貨物平穩(wěn)的上下，本裝置采用了鏈輪和特種鏈條的傳動(dòng)方式。將儲(chǔ)物盒通過圓柱桿掛載到特種鏈條上，從而帶動(dòng)設(shè)備的整體運(yùn)動(dòng)。

儲(chǔ)物架布局：在空間占用合理的情況下，滿足在上下平行的移動(dòng)、圓周移動(dòng)、水平移動(dòng)等情況下選擇了首尾回旋連接布局方式。

產(chǎn)品優(yōu)勢：使用方便快捷、噪聲小、耗能小、空間利用率高。

2 儲(chǔ)物柜的整體設(shè)計(jì)方案

2.1 功能分析與實(shí)現(xiàn)

功能：本自動(dòng)儲(chǔ)物柜能夠?qū)崿F(xiàn)物品（圖書、資料文檔、日常用品）存儲(chǔ)并合理擺放的功能，對(duì)日常的東西起到了整理，合理安置的作用。為生活、工作提供了便利。

實(shí)現(xiàn)：當(dāng)需要存放物品時(shí)，可按動(dòng)對(duì)應(yīng)儲(chǔ)物箱的編碼按鈕，對(duì)應(yīng)儲(chǔ)物箱即可出現(xiàn)在存取口，開門存放即可；當(dāng)需要取出物品時(shí)，按動(dòng)對(duì)應(yīng)儲(chǔ)物箱的編碼按鈕，對(duì)應(yīng)儲(chǔ)物箱即可出現(xiàn)在存取口，開門取出即可。

2.2 儲(chǔ)物柜機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

儲(chǔ)物柜內(nèi)部采用鏈輪與工業(yè)鏈條機(jī)構(gòu)，在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)任意角度的旋轉(zhuǎn)，從而能精確的控制儲(chǔ)物架的對(duì)應(yīng)位置，在一定程度上能增加其準(zhǔn)確性。

2.3 儲(chǔ)物柜控制系統(tǒng)

此系統(tǒng)采用Arduino作為主控系統(tǒng)，搭配步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器為輔助，以及按點(diǎn)開關(guān)作為輸入，從而實(shí)現(xiàn)了靈活方便的控制，能簡化其操作性，更好的為生活、工作提供便利。

2.4 儲(chǔ)物柜人機(jī)工程

本儲(chǔ)物柜的外觀尺寸及存取口的位置設(shè)計(jì)查閱了人機(jī)工程學(xué)手冊(cè)，使本儲(chǔ)物柜更為適合各個(gè)身高梯度的人們使用。

2.5 設(shè)計(jì)模型圖（見圖1）

3 儲(chǔ)物柜調(diào)試

在設(shè)計(jì)模型的初步裝配之后進(jìn)行了一次實(shí)際運(yùn)作模擬，在模擬運(yùn)作的過程中出現(xiàn)了輕微的卡動(dòng)，我們組員進(jìn)行了具體的分析找到了多處原因所在，之后對(duì)某些零件的尺寸進(jìn)行了調(diào)整，最后對(duì)本系統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)以及鏈輪的位置進(jìn)行詳細(xì)精確的調(diào)整，裝配精度也得到了提高，使儲(chǔ)物架轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，能正好轉(zhuǎn)動(dòng)到要到達(dá)的位置。

4 結(jié)束語

本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)Arduino單片機(jī)為核心的自動(dòng)儲(chǔ)物柜，本設(shè)計(jì)主要分硬件和軟件部分，通過軟件和硬件的集合調(diào)試，符合加工工藝，滿足設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)

[1]鞏云鵬，田萬祿.機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].沈陽：東北大學(xué)出版社，2005.

[2]孫志禮，冷興聚，魏嚴(yán)剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].沈陽：東北大學(xué)出版社，2010.

[3]馬鴻文.基于單片機(jī)的自動(dòng)存取柜的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2006，22（1-2）：101-103.

[4]王澤民，楊新治.條形碼技術(shù)[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2005（7）：29-36.

[5]吳杰，張保平.ISD4004系列8-16分鐘單片機(jī)及其應(yīng)用電路[J].微處理機(jī)，2004（4）：59-62.

作者簡介：王作邦（1995-），男，遼寧大連人，沈陽城市建設(shè)學(xué)院14級(jí)交通與機(jī)械工程系機(jī)械一班學(xué)生。

趙斐（1995-），男，內(nèi)蒙古呼和浩特人，沈陽城市建設(shè)學(xué)院14級(jí)交通與機(jī)械工程系機(jī)械二班學(xué)生。