自动升降式储物柜

自动升降式储物柜

万冠鲁

哈尔滨理工大学

1）引言

  本项目旨在提出储物柜自动升降的创新方案，综合考量成本、操作方式、材料、效率等多重要素，探寻切实可行的解决路径并加以验证。在当今社会，随着城市化进程的迅猛推进以及人们生活方式的深刻变革，高效、便捷且智能化的储物需求日益凸显。特别是在空间有限的环境中，传统储物柜的局限性愈发明显，而自动升降式储物柜的出现有望为这一问题提供全新的解决方案。本项目借助单片机精准控制机械臂，实现对抽屉的精确操控，达成抽屉的自动升降。通过磁铁、电磁铁、机械臂、支架以及响铃的协同运作，实现物品的自动化存取。

1. 研究现状

  国内外研究现状：

国内：

近年来，城市化步伐不断加快，小型家居空间的需求持续增长，储物柜作为家居必备用品，已成为人们生活中不可或缺的组成部分。由此，有关储物柜的研究顺势成为热门领域，国内的研究现状主要涵盖以下几个方面：

（1）储物柜的设计和制造

当下，国内在储物柜的设计和制造领域的研究重点聚焦于优化产品结构、提升产品性能以及提高生产效率。此方面的探索主要从精选材料、应用现代制造技术等维度入手，致力于提升储物柜的品质与生产效率。

（2）储物柜的功能研究

储物柜旨在满足人们日常生活的存储需求，而具备特殊功能的储物柜日益受到关注。例如，防潮、防尘、防火、防盗等功能的储物柜研发与人们的生活品质紧密相连。

（3）储物柜的智能化研究

伴随科技的飞速发展，智能化家居用品备受青睐。国内部分企业正积极投身于智能化储物柜的探索，例如，增添智能开关、智能锁、智能电子显示屏等功能，使储物柜更好地契合现代家庭的多元需求。

（4）储物柜使用的安全研究

储物柜在日常生活中扮演关键角色，然而，若忽视安全问题，将给人们的生活带来诸多困扰。因此，针对储物柜安全性的研究至关重要。例如，储物柜的重心位置、稳定性以及锁的安全性等均需予以关注和深入研究。

[图 1：用户对共享储物柜最关注的因素]

国外：

在国外，储物柜的研究同样热度不减。其研究主要涵盖以下几个方面：

（1）储物柜的材料研究

国外针对储物柜材料的研究着重于运用不同材料，如金属、塑料、木材等，设计出耐用度高、成本低且装配效率出色的储物柜。

（2）储物柜的设计和制造

在设计和制造层面，国外的研究核心在于结构与功能的优化。例如，探究更高效的开门方式、优化内部空间设计以及提升制造工艺，以增强储物柜的使用效率与可持续性。

（3）储物柜的数字化仿真

数字化仿真技术能够显著缩短制造周期并降低储物柜出现缺陷的概率，故而在国外的研究中，该技术已成为储物柜设计和制造的关键手段之一。

（4）储物柜的环境友好性研究

环境友好性已被视为评估储物柜质量的重要指标。在国外，越来越多的研究凸显了储物柜的环境友好性设计。例如，采用可再生、可降解的材料制造储物柜，以降低对环境的影响。

2. 自动升降式储物柜的研究内容

（1）自由上下左右移动

用户只需按下对应位置的按钮，两侧的竖直支架便会携带平台首先精准地左右移动至恰当位置，接着通过齿轮链条的协同转动使平台上升至理想位置，随后借助电动机的传动，将盒子从内部平稳移至平台之上。最终，通过升降操作，将物品运动至便于取出的位置。

（2）磁铁与电磁铁的应用

每间储物柜的两侧与平台两侧均配备有电磁铁，而每层盒子外部均安装有磁铁。在静止状态下，每层储物柜两侧的两个电磁铁通电，此时与盒子两侧的电磁铁相互吸引，从而确保盒子稳固不动。当进行取物操作时，平台两侧的磁铁通电，而储物柜两侧的磁铁断电，当盒子被传送至平台上时，盒子自然与平台相互吸引，起到稳定的作用。放物过程则与之相反。

（3）测距功能

平台的上下部位均安装有测距仪，当平台上下移动时，测距仪持续工作。一旦计算出的距离小于设定的特定数值，储物柜的闹铃便会及时发出提醒铃声，同时平台停止移动。

（4）单片机驱动

本产品通过单片机驱动步进电机，精准控制丝杠转速，并促使齿轮链条与支架紧密配合，从而实现平台的上下左右灵活运动。在使用自动升降式储物柜时，用户仅需按下想要取出的盒子对应的按钮即可。 

3. 自动升降式储物柜的研究目标

（1）提高储物效率和使用便利性

传统储物柜通常要求用户手动开锁、存取物品，操作流程繁琐，不仅耗费人力，还占用大量时间。而本储物柜依托前沿的智能技术，能够实现自动开锁以及快速存取物品的功能，大幅提升了储物效率和使用的便捷性。

（2）减少人力成本和物品管理难度

本储物柜可实现自动化管理，无需人工干预，从而显著降低了人力成本。此外，该储物柜具备自动分类和管理物品的能力，对于诸如样品、重要物资等需要高度保密或特殊管理的物品，能够实现智能化的保管和管理，有效降低了物品管理的难度。

（3）提升安全性和规范性

本储物柜配备了严密的安全防护措施，通过对电磁铁的精准通断电控制，能够有效防止未经授权人员存取柜内物品。同时，由于实现了自动化管理，能够有效规避因人为因素或操作不当导致的物品丢失、错误存放等问题，显著提升了安全性和规范性。

（4）提高管理效率和减少人为纠纷

在企业或机构内部，由于共用办公区域或物资库房等原因，不同部门之间或不同员工之间可能存在物品的共用和混乱情况。本储物柜能够实现智能分类和管理，为不同员工或部门提供各自独立的储物柜，实现物品的有效隔离，从而有效避免人为纠纷和混乱，提高管理效率。

4.项目实施的意义：

（1）增强市场需求

<1>提高用户便利性：自动升降式储物柜能够更出色地满足用户的存储需求，同时极大地提升了用户的使用便利性，为用户存取物品提供便捷通道。

<2> 提高节能环保性：自动升降式储物柜在运作过程中能够显著节省人力，并且有效减少对空气的污染。这种创新设计有效提升了节能环保性能，高度契合现代社会对环保理念的追求。

（2）提高操作效率

<1>功能不断升级：自动升降式储物柜已不再仅仅是单纯的存储工具，而是融合了自动开关门、智能锁等多元化功能，大幅优化了用户的使用体验。

近年来，随着人民生活水平的稳步提升，人们对社会发展服务水平的期望也与日俱增。为了更优质地服务广大客户，一些公共场合纷纷开启储存服务项目，进而推动智能储存柜领域蓬勃发展。

随着智能寄存柜的日益普及，用户的存储操作愈发便捷，机柜的可靠性也得到显著提升。同时，对于投资者而言，机柜的操作和维护成本大幅降低。正因如此，智能寄存柜在市场上的应用范围不断拓展。

5.研究结论

通过按下对应位置的按钮，两侧竖直支架携带平台首先左右移动至合适位置，然后通过齿轮链条转动使平台上升至合适位置，接着通过电动机传动，使盒子从内部移至平台之上。最后通过升降，运动至方便取出的位置。产品通过单片机驱动步进电机，控制丝杠转速、齿轮链条与支架配合，实现平台的上下左右运动。使用自动升降式储物柜时，只需按下想要取出的盒子的按钮即可。通过磁铁、电磁铁、支架、响铃的协同配合，成功实现了物品的自动化取放。