多功能储衣储物柜的创新设计

薛大伟，颜 雪，赵兴金，朱庆雨

（青岛理工大学机械与汽车工程学院，山东 青岛 266525）

近年来，随着城乡建设的发展，越来越多的人们住进商品房，为了节约空间，通常选取传统的组合式衣柜，衣柜上方放置不常用的物品，存取时常借助板凳等工具，增加了取放物品的难度，同时也增加了安全隐患。且衣柜一般设有一根挂衣杆，可放置衣服量少，给衣物多的住户带来不便。衣柜下方多设有单格式存放柜，衣物存放过深时拿取不便，如果物品存放杂乱无章，寻找起来耗时耗力。

针对上述问题设计了一种新型多功能储衣储物柜，通过触摸操作面板控制各个结构的运转，高效、合理取放衣物，此储衣储物柜容纳量更大且更加简单明了地对衣物进行分类、结构紧凑、存取方便，有很大的应用前景。

1 整体介绍

本多功能储衣储物柜将衣柜和物品柜有机结合在一起，采用上下层结构，每个模块的存取高度可调，适用于不同身高人群。以单片机为控制核心，通过触摸操作面板进行人机交互，实现对衣物、物品等的存取。采用嵌入式安装方式，正面可放置在卧室一侧，背面可放置在客厅一侧。其可整体分为挂衣区、放衣区和二层生活物品存放区。挂衣区利用旋转式挂衣杆结构，可变换各个衣杆的位置，方便存取且可放置9 根挂衣杆，容纳量更大且可更加简单明了地对衣物进行分类，且在每根挂衣杆上设计了一定倾斜角度的凹槽，使衣物倾斜挂置，实现对内部空间的最大化利用且在衣杆旋转的过程中保证衣物稳定。放衣区通过垂直旋转的方式实现对换季衣物、被褥等的循环式存放，有效利用存放空间，解决了物品存放的深度问题，该部分包括一个真空抽气装置，可对衣物进行真空抽气处理，减少空间占用率。二层生活用品存放区引入立体仓库概念，利用升降机进行物品存取，利用升降装置将物品运送到高层位置，既解决了衣柜太高够不到的问题，又解决了物品柜上方空间无法合理利用的问题，最大化利用家庭空间，同时设有拍照装置，对物品进行拍照并存入系统，避免因遗忘而造成拿取困难。

2 创新结构设计

挂衣区主要包括三加三挂衣杆结构，放衣区由立体储物柜结构、抽气装置等组成，二层生活用品存放区包括丝杠滑轨机构、拍照装置、升降平台、双向伸缩装置等。总体结构如图1 所示，以下对各个结构进行介绍。

图1 创新设计总体结构示意图

2.1 三加三挂衣杆结构

三加三挂衣杆结构是本方案设计中挂衣区的主要结构，主要由1 对“三加三转盘”及9 根挂衣杆组成。三加三转盘主要由中心转盘和3 个小转盘组成，每个小转盘上装有3 根挂衣杆。在柜体内左右两侧相应位置对称安装一组“三加三转盘”，由电机驱动齿轮从而带动转盘旋转。从动锥齿轮设置在小转盘背面，主动锥齿轮与从动锥齿轮相连，小齿轮转动。

2.2 立体储物柜结构

立体储物柜可实现垂直旋转，主要由储物柜、三角桁架、大链轮等组成，如图2 所示。为满足储物柜垂直旋转的要求，对链条、储物柜、链轮等进行如下安装。

图2 立体储衣柜结构

电机通过联轴器与中央横梁相连，将减速小齿轮设置在中央横梁上。减速小齿轮通过链条与减速大齿轮相连，起到降低转动速度的作用。

减速大齿轮与链轮都设置在下横梁上，链轮与长弧形传动链条啮合，链轮转动，带动长弧形传动链条沿轨迹垂直旋转。

三角桁架1 连接在长弧形传动链条上，置物架通过滚动轴承连接在三角桁架上，实现置物架随链条传动而垂直旋转，滚动轴承，保证置物架在转向过程中保持水平状态。

2.3 丝杠滑轨机构

丝杠滑轨机构是本方案设计中最主要的结构之一，采用竖直丝杠滑轨与水平丝杠滑轨结构，实现物品上下以及水平运动，同时设置滚轮，辅助装置平稳运行，滚轮设置放大示意及三维效果如图3、图4 所示。

图3 水平丝杠滚轮

图4 竖直丝杠滚轮

2.4 双向伸缩装置

双向伸缩装置主要由齿轮齿条组成，其放大示意及三维效果如图5 所示。双向伸缩装置在竖直齿条的作用下实现更加精确的上下运动。齿条3-3 与第一重伸缩杆相连，齿轮箱3-5 与竖直杆固定，在齿轮箱3-5 的驱动下将第一重伸缩杆伸向某一方向；齿条3-1 与第一重伸缩杆相连，齿轮箱3-2与3-4 载物平台固定，在齿轮箱3-2 的驱动下将平台伸出，实现第二次伸缩。

图5 双向伸缩装置

3 流程介绍

挂衣区置有9 根挂衣杆，将日常穿着的衣物分为“爸爸”“妈妈”“孩子”三大类，每一大类包含“外套”“裤子”“其他”三小类。如在操作面板上按下“孩子”按键，电机驱动中心转盘旋转，相应的小转盘转动到用户面前，之后按下其附属按键“外套”键，在电机的驱动下小转盘转动到取放口，用户可以存放或取出衣物。

放衣区功能区置有抽气装置，将放有衣物的真空袋的关闭阀对准抽气装置的抽气口，按下“抽气”键，进行真空抽气处理，再次按下“抽气”键，抽气装置停止工作，将完成抽气的密封袋放入立体储物柜上，按下柜子对应的按键，在电机的驱动下储物柜开始旋转，并转动到取放口，存入或取出衣物等。

二层生活用品存放区显示界面逻辑如图6 所示，该机构由电机驱动，以“1 号柜”为例，“照片”的有无对应着物品柜是否装有物品，若无照片显示，物品柜则处于空的状态，放入物品，按下“按键”，将物品柜放入升降平台，在电机的驱动下，竖直丝杠滑轨机构将升降平台运送到二层，摄像装置对物品柜中的物品进行拍照，双向伸缩装置将物品柜从升降平台取出，在水平丝杠滑轨机构的工作下进行水平移动，在齿轮齿条装置的带动下向上移动，达到规定的位置后，双向伸缩装置将物品柜放到物品架上，完成存入。用户可以根据系统存储信息，以照片、文字等多种方式对物品进行检索，根据照片内容取出需要的物品。

图6 二层存放区界面显示逻辑图

4 总结

这款多功能储衣储物柜以单片机为控制核心，通过触摸操作面板控制各个结构的运转，操作简单、省时省力；采用垂直旋转的方式实现对换季衣物、被褥等的循环式存放，解决了物品存放的深度问题，有效利用存放空间；利用升降装置将高层物品运送到适合取放的位置，既解决了衣柜太高够不到问题，又解决了物品柜上方空间无法合理利用的问题；同时设有拍照装置，为物品拍照并存入系统，避免因遗忘而造成拿取困难。