多功能儲衣儲物柜的創新設計

薛大偉，顏 雪，趙興金，朱慶雨

（青島理工大學機械與汽車工程學院，山東 青島 266525）

近年來，隨著城鄉建設的發展，越來越多的人們住進商品房，為了節約空間，通常選取傳統的組合式衣柜，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。

針對上述問題設計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構的運轉，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行分類、結構緊湊、存取方便，有很大的應用前景。

1 整體介紹

本多功能儲衣儲物柜將衣柜和物品柜有機結合在一起，采用上下層結構，每個模塊的存取高度可調，適用于不同身高人群。以單片機為控制核心，通過觸摸操作面板進行人機交互，實現對衣物、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，背面可放置在客廳一側。其可整體分為掛衣區、放衣區和二層生活物品存放區。掛衣區利用旋轉式掛衣桿結構，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行分類，且在每根掛衣桿上設計了一定傾斜角度的凹槽，使衣物傾斜掛置，實現對內部空間的最大化利用且在衣桿旋轉的過程中保證衣物穩定。放衣區通過垂直旋轉的方式實現對換季衣物、被褥等的循環式存放，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，可對衣物進行真空抽氣處理，減少空間占用率。二層生活用品存放區引入立體倉庫概念，利用升降機進行物品存取，利用升降裝置將物品運送到高層位置，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，同時設有拍照裝置，對物品進行拍照并存入系統，避免因遺忘而造成拿取困難。

2 創新結構設計

掛衣區主要包括三加三掛衣桿結構，放衣區由立體儲物柜結構、抽氣裝置等組成，二層生活用品存放區包括絲杠滑軌機構、拍照裝置、升降平臺、雙向伸縮裝置等?？傮w結構如圖1 所示，以下對各個結構進行介紹。

圖1 創新設計總體結構示意圖

2.1 三加三掛衣桿結構

三加三掛衣桿結構是本方案設計中掛衣區的主要結構，主要由1 對“三加三轉盤”及9 根掛衣桿組成。三加三轉盤主要由中心轉盤和3 個小轉盤組成，每個小轉盤上裝有3 根掛衣桿。在柜體內左右兩側相應位置對稱安裝一組“三加三轉盤”，由電機驅動齒輪從而帶動轉盤旋轉。從動錐齒輪設置在小轉盤背面，主動錐齒輪與從動錐齒輪相連，小齒輪轉動。

2.2 立體儲物柜結構

立體儲物柜可實現垂直旋轉，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的要求，對鏈條、儲物柜、鏈輪等進行如下安裝。

圖2 立體儲衣柜結構

電機通過聯軸器與中央橫梁相連，將減速小齒輪設置在中央橫梁上。減速小齒輪通過鏈條與減速大齒輪相連，起到降低轉動速度的作用。

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

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，實現置物架隨鏈條傳動而垂直旋轉，滾動軸承，保證置物架在轉向過程中保持水平狀態。

2.3 絲杠滑軌機構

絲杠滑軌機構是本方案設計中最主要的結構之一，采用豎直絲杠滑軌與水平絲杠滑軌結構，實現物品上下以及水平運動，同時設置滾輪，輔助裝置平穩運行，滾輪設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現更加精確的上下運動。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 的驅動下將平臺伸出，實現第二次伸縮。

圖5 雙向伸縮裝置

3 流程介紹

掛衣區置有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，電機驅動中心轉盤旋轉，相應的小轉盤轉動到用戶面前，之后按下其附屬按鍵“外套”鍵，在電機的驅動下小轉盤轉動到取放口，用戶可以存放或取出衣物。

放衣區功能區置有抽氣裝置，將放有衣物的真空袋的關閉閥對準抽氣裝置的抽氣口，按下“抽氣”鍵，進行真空抽氣處理，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，按下柜子對應的按鍵，在電機的驅動下儲物柜開始旋轉，并轉動到取放口，存入或取出衣物等。

二層生活用品存放區顯示界面邏輯如圖6 所示，該機構由電機驅動，以“1 號柜”為例，“照片”的有無對應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，放入物品，按下“按鍵”，將物品柜放入升降平臺，在電機的驅動下，豎直絲杠滑軌機構將升降平臺運送到二層，攝像裝置對物品柜中的物品進行拍照，雙向伸縮裝置將物品柜從升降平臺取出，在水平絲杠滑軌機構的工作下進行水平移動，在齒輪齒條裝置的帶動下向上移動，達到規定的位置后，雙向伸縮裝置將物品柜放到物品架上，完成存入。用戶可以根據系統存儲信息，以照片、文字等多種方式對物品進行檢索，根據照片內容取出需要的物品。

圖6 二層存放區界面顯示邏輯圖

4 總結

這款多功能儲衣儲物柜以單片機為控制核心，通過觸摸操作面板控制各個結構的運轉，操作簡單、省時省力；采用垂直旋轉的方式實現對換季衣物、被褥等的循環式存放，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；同時設有拍照裝置，為物品拍照并存入系統，避免因遺忘而造成拿取困難。