多功能儲衣儲物柜的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

薛大偉，顏 雪，趙興金，朱慶雨

（青島理工大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院，山東 青島 266525）

近年來，隨著城鄉(xiāng)建設(shè)的發(fā)展，越來越多的人們住進(jìn)商品房，為了節(jié)約空間，通常選取傳統(tǒng)的組合式衣柜，衣柜上方放置不常用的物品，存取時常借助板凳等工具，增加了取放物品的難度，同時也增加了安全隱患。且衣柜一般設(shè)有一根掛衣桿，可放置衣服量少，給衣物多的住戶帶來不便。衣柜下方多設(shè)有單格式存放柜，衣物存放過深時拿取不便，如果物品存放雜亂無章，尋找起來耗時耗力。

針對上述問題設(shè)計(jì)了一種新型多功能儲衣儲物柜，通過觸摸操作面板控制各個結(jié)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)，高效、合理取放衣物，此儲衣儲物柜容納量更大且更加簡單明了地對衣物進(jìn)行分類、結(jié)構(gòu)緊湊、存取方便，有很大的應(yīng)用前景。

1 整體介紹

本多功能儲衣儲物柜將衣柜和物品柜有機(jī)結(jié)合在一起，采用上下層結(jié)構(gòu)，每個模塊的存取高度可調(diào)，適用于不同身高人群。以單片機(jī)為控制核心，通過觸摸操作面板進(jìn)行人機(jī)交互，實(shí)現(xiàn)對衣物、物品等的存取。采用嵌入式安裝方式，正面可放置在臥室一側(cè)，背面可放置在客廳一側(cè)。其可整體分為掛衣區(qū)、放衣區(qū)和二層生活物品存放區(qū)。掛衣區(qū)利用旋轉(zhuǎn)式掛衣桿結(jié)構(gòu)，可變換各個衣桿的位置，方便存取且可放置9 根掛衣桿，容納量更大且可更加簡單明了地對衣物進(jìn)行分類，且在每根掛衣桿上設(shè)計(jì)了一定傾斜角度的凹槽，使衣物傾斜掛置，實(shí)現(xiàn)對內(nèi)部空間的最大化利用且在衣桿旋轉(zhuǎn)的過程中保證衣物穩(wěn)定。放衣區(qū)通過垂直旋轉(zhuǎn)的方式實(shí)現(xiàn)對換季衣物、被褥等的循環(huán)式存放，有效利用存放空間，解決了物品存放的深度問題，該部分包括一個真空抽氣裝置，可對衣物進(jìn)行真空抽氣處理，減少空間占用率。二層生活用品存放區(qū)引入立體倉庫概念，利用升降機(jī)進(jìn)行物品存取，利用升降裝置將物品運(yùn)送到高層位置，既解決了衣柜太高夠不到的問題，又解決了物品柜上方空間無法合理利用的問題，最大化利用家庭空間，同時設(shè)有拍照裝置，對物品進(jìn)行拍照并存入系統(tǒng)，避免因遺忘而造成拿取困難。

2 創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

掛衣區(qū)主要包括三加三掛衣桿結(jié)構(gòu)，放衣區(qū)由立體儲物柜結(jié)構(gòu)、抽氣裝置等組成，二層生活用品存放區(qū)包括絲杠滑軌機(jī)構(gòu)、拍照裝置、升降平臺、雙向伸縮裝置等?？傮w結(jié)構(gòu)如圖1 所示，以下對各個結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹。

圖1 創(chuàng)新設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)示意圖

2.1 三加三掛衣桿結(jié)構(gòu)

三加三掛衣桿結(jié)構(gòu)是本方案設(shè)計(jì)中掛衣區(qū)的主要結(jié)構(gòu)，主要由1 對“三加三轉(zhuǎn)盤”及9 根掛衣桿組成。三加三轉(zhuǎn)盤主要由中心轉(zhuǎn)盤和3 個小轉(zhuǎn)盤組成，每個小轉(zhuǎn)盤上裝有3 根掛衣桿。在柜體內(nèi)左右兩側(cè)相應(yīng)位置對稱安裝一組“三加三轉(zhuǎn)盤”，由電機(jī)驅(qū)動齒輪從而帶動轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)。從動錐齒輪設(shè)置在小轉(zhuǎn)盤背面，主動錐齒輪與從動錐齒輪相連，小齒輪轉(zhuǎn)動。

2.2 立體儲物柜結(jié)構(gòu)

立體儲物柜可實(shí)現(xiàn)垂直旋轉(zhuǎn)，主要由儲物柜、三角桁架、大鏈輪等組成，如圖2 所示。為滿足儲物柜垂直旋轉(zhuǎn)的要求，對鏈條、儲物柜、鏈輪等進(jìn)行如下安裝。

圖2 立體儲衣柜結(jié)構(gòu)

電機(jī)通過聯(lián)軸器與中央橫梁相連，將減速小齒輪設(shè)置在中央橫梁上。減速小齒輪通過鏈條與減速大齒輪相連，起到降低轉(zhuǎn)動速度的作用。

減速大齒輪與鏈輪都設(shè)置在下橫梁上，鏈輪與長弧形傳動鏈條嚙合，鏈輪轉(zhuǎn)動，帶動長弧形傳動鏈條沿軌跡垂直旋轉(zhuǎn)。

三角桁架1 連接在長弧形傳動鏈條上，置物架通過滾動軸承連接在三角桁架上，實(shí)現(xiàn)置物架隨鏈條傳動而垂直旋轉(zhuǎn)，滾動軸承，保證置物架在轉(zhuǎn)向過程中保持水平狀態(tài)。

2.3 絲杠滑軌機(jī)構(gòu)

絲杠滑軌機(jī)構(gòu)是本方案設(shè)計(jì)中最主要的結(jié)構(gòu)之一，采用豎直絲杠滑軌與水平絲杠滑軌結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)物品上下以及水平運(yùn)動，同時設(shè)置滾輪，輔助裝置平穩(wěn)運(yùn)行，滾輪設(shè)置放大示意及三維效果如圖3、圖4 所示。

圖3 水平絲杠滾輪

圖4 豎直絲杠滾輪

2.4 雙向伸縮裝置

雙向伸縮裝置主要由齒輪齒條組成，其放大示意及三維效果如圖5 所示。雙向伸縮裝置在豎直齒條的作用下實(shí)現(xiàn)更加精確的上下運(yùn)動。齒條3-3 與第一重伸縮桿相連，齒輪箱3-5 與豎直桿固定，在齒輪箱3-5 的驅(qū)動下將第一重伸縮桿伸向某一方向；齒條3-1 與第一重伸縮桿相連，齒輪箱3-2與3-4 載物平臺固定，在齒輪箱3-2 的驅(qū)動下將平臺伸出，實(shí)現(xiàn)第二次伸縮。

圖5 雙向伸縮裝置

3 流程介紹

掛衣區(qū)置有9 根掛衣桿，將日常穿著的衣物分為“爸爸”“媽媽”“孩子”三大類，每一大類包含“外套”“褲子”“其他”三小類。如在操作面板上按下“孩子”按鍵，電機(jī)驅(qū)動中心轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，相應(yīng)的小轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動到用戶面前，之后按下其附屬按鍵“外套”鍵，在電機(jī)的驅(qū)動下小轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動到取放口，用戶可以存放或取出衣物。

放衣區(qū)功能區(qū)置有抽氣裝置，將放有衣物的真空袋的關(guān)閉閥對準(zhǔn)抽氣裝置的抽氣口，按下“抽氣”鍵，進(jìn)行真空抽氣處理，再次按下“抽氣”鍵，抽氣裝置停止工作，將完成抽氣的密封袋放入立體儲物柜上，按下柜子對應(yīng)的按鍵，在電機(jī)的驅(qū)動下儲物柜開始旋轉(zhuǎn)，并轉(zhuǎn)動到取放口，存入或取出衣物等。

二層生活用品存放區(qū)顯示界面邏輯如圖6 所示，該機(jī)構(gòu)由電機(jī)驅(qū)動，以“1 號柜”為例，“照片”的有無對應(yīng)著物品柜是否裝有物品，若無照片顯示，物品柜則處于空的狀態(tài)，放入物品，按下“按鍵”，將物品柜放入升降平臺，在電機(jī)的驅(qū)動下，豎直絲杠滑軌機(jī)構(gòu)將升降平臺運(yùn)送到二層，攝像裝置對物品柜中的物品進(jìn)行拍照，雙向伸縮裝置將物品柜從升降平臺取出，在水平絲杠滑軌機(jī)構(gòu)的工作下進(jìn)行水平移動，在齒輪齒條裝置的帶動下向上移動，達(dá)到規(guī)定的位置后，雙向伸縮裝置將物品柜放到物品架上，完成存入。用戶可以根據(jù)系統(tǒng)存儲信息，以照片、文字等多種方式對物品進(jìn)行檢索，根據(jù)照片內(nèi)容取出需要的物品。

圖6 二層存放區(qū)界面顯示邏輯圖

4 總結(jié)

這款多功能儲衣儲物柜以單片機(jī)為控制核心，通過觸摸操作面板控制各個結(jié)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)，操作簡單、省時省力；采用垂直旋轉(zhuǎn)的方式實(shí)現(xiàn)對換季衣物、被褥等的循環(huán)式存放，解決了物品存放的深度問題，有效利用存放空間；利用升降裝置將高層物品運(yùn)送到適合取放的位置，既解決了衣柜太高夠不到問題，又解決了物品柜上方空間無法合理利用的問題；同時設(shè)有拍照裝置，為物品拍照并存入系統(tǒng)，避免因遺忘而造成拿取困難。