自动升降储物柜的设计与开发

王作邦+赵斐

摘 要：近年来，随着生活水平的提高，人们对社会消费的质量和数量的要求以及对社会的服务质量也在逐渐的增加。各种各样的自动储物柜陆续的产生了。它具有使用操作简单、安放可靠、抗干扰性强的特点，能够更好的服务于不同市场的广大群众。本项目主要阐述了一种基于单片机储物柜的设计，以Arduino单片机为核心，以及传感器等组成。最终实现按键开门取物的功能。

关键词：C语言；单片机；储物柜

1 绪论

1.1 产品意义

随着房价的增长，屋内空间的充分利用就显得格外的重要。很多地方，屋内上层空间利用不到位，有时取物还要爬高到上层，极其不方便，而且还危险。对于一个企业来说，优化空间可以提高企业利用率，控制仓库成本，降低整个企业的运营成本。对于家庭来说，充分利用上层空间，可增加屋内的活动范围。为此我们设计了一个自动升降储物柜，方便利用上层空间，减少取物的时间，提高生产效率，方便人们的生活。

1.2 项目研究内容

产品的功能：可实现储物柜内的物体可控制升降，不但可充分利用上层空间，而且可以方便使用者的快捷存取。

储物架材料：为保证基本的功能，在经济成本合理情况下尽可能地质量小强度高。

储物柜品需要一定的承载能力，所以本产品的内部框架采用了钢结构设计；载物装置需要一定的光泽性和耐磨性所以采用了硬质塑料的设计；本产品的外壳由于强度的需要采用的铁板钣金的处理，外表进行涂装喷塑达到美观的效果；在柜门的设计上我们采用的透明玻璃材质便于使用者观看内部情况。

传动方案：为了实现各个储物箱及货物平稳的上下，本装置采用了链轮和特种链条的传动方式。将储物盒通过圆柱杆挂载到特种链条上，从而带动设备的整体运动。

储物架布局：在空间占用合理的情况下，满足在上下平行的移动、圆周移动、水平移动等情况下选择了首尾回旋连接布局方式。

产品优势：使用方便快捷、噪声小、耗能小、空间利用率高。

2 储物柜的整体设计方案

2.1 功能分析与实现

功能：本自动储物柜能够实现物品（图书、资料文档、日常用品）存储并合理摆放的功能，对日常的东西起到了整理，合理安置的作用。为生活、工作提供了便利。

实现：当需要存放物品时，可按动对应储物箱的编码按钮，对应储物箱即可出现在存取口，开门存放即可；当需要取出物品时，按动对应储物箱的编码按钮，对应储物箱即可出现在存取口，开门取出即可。

2.2 儲物柜机械结构的设计

储物柜内部采用链轮与工业链条机构，在步进电机驱动下，实现任意角度的旋转，从而能精确的控制储物架的对应位置，在一定程度上能增加其准确性。

2.3 储物柜控制系统

此系统采用Arduino作为主控系统，搭配步进电机驱动器为辅助，以及按点开关作为输入，从而实现了灵活方便的控制，能简化其操作性，更好的为生活、工作提供便利。

2.4 储物柜人机工程

本储物柜的外观尺寸及存取口的位置设计查阅了人机工程学手册，使本储物柜更为适合各个身高梯度的人们使用。

2.5 设计模型图（见图1）

3 储物柜调试

在设计模型的初步装配之后进行了一次实际运作模拟，在模拟运作的过程中出现了轻微的卡动，我们组员进行了具体的分析找到了多处原因所在，之后对某些零件的尺寸进行了调整，最后对本系统的步进电机以及链轮的位置进行详细精确的调整，装配精度也得到了提高，使储物架转动时，能正好转动到要到达的位置。

4 结束语

本设计的主要任务是设计一个Arduino单片机为核心的自动储物柜，本设计主要分硬件和软件部分，通过软件和硬件的集合调试，符合加工工艺，满足设计要求。

参考文献

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[5]吴杰，张保平.ISD4004系列8-16分钟单片机及其应用电路[J].微处理机，2004（4）：59-62.

作者简介：王作邦（1995-），男，辽宁大连人，沈阳城市建设学院14级交通与机械工程系机械一班学生。

赵斐（1995-），男，内蒙古呼和浩特人，沈阳城市建设学院14级交通与机械工程系机械二班学生。