具有交互式功能的智能梳妆镜

陈荟如 莫芸菲菲

随着人们的生活水平不断提高，大家对美的要求也更高了，因此化妆逐渐成为人们日常生活中的一部分。有调查显示，一般职场女性每天早上花在梳妆台前的时间平均每人30分钟左右，其中最让她们烦恼的问题是每天都要在众多瓶瓶罐罐中翻找自己想要的化妆品。

为解决这个问题，同时增添化妆时的乐趣，我们在老师的指导下制作了一个具有交互式功能的智能梳妆镜。它可以在用户化妆时为用户提供帮助——递取化妆用品、提供梳妆建议、播放天气预报等。

功能设计

功能一：对话交互功能。

此功能包括对话模式和智能模式。对话模式是指，用户通过与梳妆镜对话，能够控制抽屉弹出、镜面调光等；还能通过与梳妆镜对话获取天气状况及出门建议等。

智能模式预设不同的妆容模式，实现用户的个性化设计。使用此模式时，用户只要说出妆容类型，该妆容所使用的化妆品便会按化妆步骤依次弹出。

功能二：抽屉弹出功能。

为了实现指定化妆品能准确弹出这一功能，我们必须先将柜体分为一个个小抽屉，再让小抽屉可以“被控制”，进而实现精准“控制进出”的功能。在这个环节中，我们在老师的指导下做了好多实验来选定动力结构。

A. 螺杆伸缩结构：螺杆可直接安装在抽屉后部，用 3D 打印制作螺杆马达的连接件，让马达在转动时驱动螺杆转动，实现抽屉弹出。螺杆便于安装，运行稳定，但经过实验，我们发现这一结构存在缺点：弹出速度太慢；弹出过程不稳定，易出现卡顿现象；有很大的噪音。

B. X 型伸缩结构：采用平行四边形原理铰接，伸缩灵活，使用舵机进行驱动，从而带动柜子弹出，噪音较小。但这一结构也存在缺点：带动抽屉进出较不稳定，不易控制；不便制作；不便安装。

C. 传送带结构：传送带利用工作构件的旋转运动或往复运动使载体向前输送，输送带用以传递牵引力，马达给输送机以动力，用滚轮承载装着化妆品的柜子，让输送带形成无载分支的闭合回路，通过控制马达来实现柜子弹出。其优点在于运行平稳，速度均匀，能耗小。但美中不足的是：运行时输送带可能会跑偏，需要设计好输送带宽度及保持抽屉平衡， 否则抽屉内的化妆品会跌落；传送带存在因磨损而断裂的风险。

以上三种机械结构我们都做出了成品进行实验。经过对比最后我们选择了“传送带结构”，因为这是目前为止在测试中表现最稳定、最合适本项目的动力结构。

功能三：镜子功能。

除了常規的照镜子功能，镜子还可以通过语音控制播报当天的天气情况，并提供着装建议。镜前灯可以通过语音控制旋转角度，能够根据人与镜子的距离自动感应开关，并依周围环境自动调节亮度。

功能实现

逻辑主板和动力源

在逻辑主板的选择上，我们选择了经济实惠的阿尔杜伊诺（Arduino），它的功能较为全面，可以满足我们作品的设计要求；在动力源的选择上，马达和舵机都可以满足我们的设计要求，但是舵机的“行程”易受限，所以我们选择马达作为动力源。

自动收放功能设计

如前文提到的“传送带结构侧视剖面图”所示，每一个储物小抽屉的底部都连接着一个小传送带实现动力传输、抽屉自动弹出、收回功能。语音模块可识别指令，弹出所需化妆用品；使用完毕后，将化妆用品放回，抽屉下压敏电阻监测到重量后自动收回。

梳妆镜智能补光灯的亮度调节

光敏电阻和亮度传感器能够根据周围的环境自动调整亮度；用红外传感器能够检测是否有人靠近镜子。当检测到有人靠近镜子并且环境亮度不够时，镜前灯自动开启；语言模块可识别语音命令“开启”或“关闭”，以控制灯的开关。

制作过程

“魔镜”主体

一般的梳妆台抽屉都比较大，数量也不多，没办法实现我们的设想，于是我们决定利用学校实验室的工具：激光宝盒、3D 打印机、机械雕刻机制作一个梳妆台。我们设计好整体造型，利用CAD画图，用机械雕刻机雕刻高密度板，并上色美化，再进行拼接。

动力结构实验

为了实现这一功能，我们做了一个又一个实验。

经过实验，采用螺杆式结构的A方案速度太慢，在本设计中使用不合适，弃用；B方案采用舵机控制X型伸缩结构，在控制方面的表现还可以，若加入固定轨道、加强稳定结构还是可以应用在本设计之中，但是制作过于复杂，暂时不考虑；采用传送带结构的C方案是测试结果最合适本设计的结构。

扩展板的选择和程序的设计

为了简化接线，又满足设备需要，我们选择了学校创客空间设计的扩展板用来搭建我们的设备。

程序编辑来自Mixly软件，主要实现控制小抽屉主动进出的功能。语音控制功能只要把M6标准版语音模块与主控板（nano）连接，采用语音模块对话模式，将其接收指令转为十六进制后用mixly编程即可实现。

使用方法

1.给设备通电，开启电源开关并唤醒设备后，用户可以告诉梳妆镜，今天要化什么类型的妆，收到指令后，梳妆镜会调节适应的灯效，并依次提供用户所选妆容所需的化妆用品。

2.使用镜子的过程中，当光敏电阻感应到光线较暗时，镜面灯带会自动调亮。

3.当人未在镜前时，镜子会自动感应，朝着人所处方向旋转角度。

测试过程中我们发现，该作品能够通过语音口令实现良好的互动，反应较灵敏，化妆品的“取入取出”较为稳定，达到预期效果。但目前该作品柜门数量有限，更多“交互式”效果和“智能”效果还需进一步完善。

未来，我们希望在以下几个方面改进我们的作品：增加柜子的数量，使用更高级的语音控制模块；增加机械臂，通过机械臂将柜中的化妆用品取出递给用户，以替代用户手动拿取；加入时间显示屏，提供叫醒服务；采用折叠式设计，缩小产品体积，以方便携带；增加化妆工具的单独放置及自动清洗功能等。

（本作品获得第35届广西青少年科技创新大赛中学生科技创新成果竞赛一等奖 指导老师：马玉桥、黄义强、李玉华）