一種自動(dòng)存儲(chǔ)講桌的設(shè)計(jì)

覃智廣 陳洪容 付秋林

（宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 宜賓 644003）

關(guān)鍵字：講桌；自動(dòng)存儲(chǔ)；單片機(jī)

一、研究的背景及意義

目前在大學(xué)的多媒體課堂上，基本上還是用傳統(tǒng)的講桌。老師在課堂上需要使用教學(xué)教具很不方便，特別是電子相關(guān)專業(yè)的課程，老師在授課中會(huì)涉及到很多電子元件，這些電子元件體積小，種類多，老師在授課中存取很不方便。所以很需要一種便攜式多功能可自動(dòng)存儲(chǔ)講桌，這種講桌集多功能化、小型化、人性化于一體，并能充分有效利用講桌的空間。

二、裝置的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)主要有：講桌、內(nèi)置轉(zhuǎn)盤、控制系統(tǒng)等部分組成。

（一）講桌

1.功能：在具有基本講桌的外形基礎(chǔ)之上，再裝配上一個(gè)智能化的機(jī)械式的多單元存儲(chǔ)倉(cāng)，本設(shè)計(jì)存儲(chǔ)倉(cāng)由4個(gè)單元組成，4個(gè)單元的出口只有一個(gè)，功能的切換由桌面上的控制按鍵實(shí)現(xiàn)。

2.外型：由木板框架構(gòu)成（94cm*60*100）。在講桌下部有兩個(gè)齒輪的配合。講桌外形結(jié)構(gòu)示意圖如圖1示。

（二）內(nèi)置轉(zhuǎn)盤

1.功能：內(nèi)置轉(zhuǎn)盤作為單元存儲(chǔ)倉(cāng)的機(jī)架，是一個(gè)從動(dòng)平臺(tái)，結(jié)合單片機(jī)的控制，通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)齒輪傳動(dòng)，從而使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)。

2.外型機(jī)構(gòu)：內(nèi)置轉(zhuǎn)盤由一個(gè)大圓盤（半徑為27cm）、四個(gè)相同規(guī)格的存儲(chǔ)箱、馬達(dá)、減摩擦裝置和光軸座組成，如圖2示。

為了讓內(nèi)置轉(zhuǎn)盤能夠隨齒輪軸一起運(yùn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)盤上裝有兩個(gè)直線導(dǎo)軌座，采用一提一頂?shù)男问綄⑥D(zhuǎn)盤固定在齒輪軸上。

存儲(chǔ)箱：存儲(chǔ)箱要求輕而且硬，本系統(tǒng)選用亞克力板作為存儲(chǔ)箱的材料。為了防止存儲(chǔ)倉(cāng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中錯(cuò)位和超界，在存儲(chǔ)箱底部裝有間距條、行程開關(guān)、齒條和光軸滑孔。

減摩擦裝置：根據(jù)滾動(dòng)軸承工作穩(wěn)定、無(wú)噪聲和摩擦力小的優(yōu)點(diǎn)，將滾動(dòng)軸承固定在滑槽內(nèi)部，但不接觸滑槽。每個(gè)減摩擦力裝置由滑槽和4個(gè)滾動(dòng)軸承組成。

防超界機(jī)構(gòu)：防超界由間距條和行程開關(guān)組成，將兩塊亞克力板條10mm×230mm與存儲(chǔ)箱底部相連作為間距條，保證存儲(chǔ)箱直線移動(dòng)。為保證存儲(chǔ)箱運(yùn)動(dòng)距離一定，在存儲(chǔ)箱的前后端各安裝一個(gè)行程開關(guān)，起到超限保護(hù)。

圖2 轉(zhuǎn)盤示意圖

（三）控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，由繼電器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、液晶顯示屏、按鍵等組成。單片機(jī)控制繼電器的吸合斷開實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)箱的進(jìn)出；控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸出控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的精確轉(zhuǎn)角；控制液晶顯示屏顯示當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)；同時(shí)接收按鍵的信息實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的手動(dòng)控制。

三、系統(tǒng)的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

（一）功能上的創(chuàng)新

1.在不改變普通講桌原有風(fēng)格的基礎(chǔ)上，將講桌的空間有效的利用。

2.該講桌可以根據(jù)使用的實(shí)際情況進(jìn)行儲(chǔ)藏量的擴(kuò)展，是一款智能化的產(chǎn)品。

3.可以實(shí)現(xiàn)多倉(cāng)庫(kù)出口。

4.將齒輪、齒條、存儲(chǔ)單元、軸及微控組合為一體,實(shí)現(xiàn)一鍵控制功能。

5.存儲(chǔ)單元下部設(shè)置導(dǎo)軌及軸承傳動(dòng)，從而減存儲(chǔ)單元與支架的摩擦，降低了能源的消耗，符合時(shí)代節(jié)能環(huán)保的主題。

（二）機(jī)械上的創(chuàng)新

1.減摩擦力裝置：將3個(gè)微軸承裝在滑槽內(nèi)，當(dāng)有物體與滑槽相接處時(shí)會(huì)大大降低相互間的摩擦力。

2.防超界裝置機(jī)構(gòu)：防超界裝置機(jī)構(gòu)是為了防止單元存儲(chǔ)倉(cāng)在做進(jìn)/出倉(cāng)運(yùn)動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡變向、錯(cuò)位和超界。

3.采用分體式結(jié)構(gòu)，各個(gè)倉(cāng)體互不相干，倉(cāng)體通過(guò)光軸與從動(dòng)平臺(tái)相連。

4.齒輪、齒條與軸的配合，將齒輪的圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)從動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)定位及進(jìn)出倉(cāng)。

5.彈簧門設(shè)置，當(dāng)彈簧門自動(dòng)彈開則單元存儲(chǔ)倉(cāng)出倉(cāng)，當(dāng)彈簧門關(guān)閉則單元存儲(chǔ)倉(cāng)進(jìn)倉(cāng)。

四、應(yīng)用前景分析

本系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所需配件均為通用元件，成本低，控制器自動(dòng)控制工作效率高，可靠性高。本系統(tǒng)整體上順應(yīng)了當(dāng)今時(shí)代的發(fā)展潮流，具有多功能化、人性化、綠色環(huán)保的特點(diǎn)。該系統(tǒng)的成功開發(fā)一定具有廣泛的應(yīng)用前景。