多功能一体化智能鞋柜设计

摘. . 要：智能鞋柜是一款针对于市场需求的智能化家具，其在传统鞋柜的基础上增加了除湿，杀菌，除臭，自动存取等功能。通过臭氧来完成杀菌除臭功能，依靠其氧化性能可分解臭氧味的有机物或无机物。利用 PTC 暖风系统对整个电子鞋柜内部加热，使整个鞋柜内环境温度升高，从而使鞋子能够达到烘干除湿的效果。当需要拿出或放入鞋子时，人们只需控制触摸屏，选择相应物品确定取出或存入，利用梯形齿带及带轮、导轨以及滑块的机构，在步进电机的驱动下将鞋子平稳滑出，实现自动存取功能，供人们使用。多动能一体化智能鞋柜是一种新颖，健康，智能为一体的全新意义的产品。

关键词：智能鞋柜；杀菌；除湿；PTC 暖风系统

1?设计背景

近年来，我国的经济迅速发展，人们生活水平不断提高，人们越来越注重自己的生活质量。比如，我们每天都要穿的鞋子，从最初的实用需求到现在的美观、舒适、时尚等各类需求，致使其品类和数量正在悄然增加。因此，对鞋子的整理归纳、保养防护等问题也随之而来。

传统鞋柜每年的需求量至少在 200 万台以上，除了家庭外，还使用于宾馆、办公室、足浴堂、桑拿院、游泳场、温泉浴场、健身俱乐部、无尘车间、计算机房等各种场所，这些场所都是智能鞋柜潜在的市场。

而且目前，人们对生活质量水平的要求越来越高，智能鞋柜也开始逐渐走入家庭，就像电子消毒碗柜一样，代替传统木鞋柜。智能鞋柜的出现必然会引起鞋收纳、护理的热潮。据有关部门统计，我国智能鞋柜潜力在市场上可达千亿以上，在未来 5 年，每年的销售额可达 200亿以上。而且近几年来，人们对自身健康问题，对脚的护理越来越重视，因此脚部护理产品也成了一个新的巨大的市场。随着人们购买力的增大，高档鞋子不断增多，智能鞋柜的使用量相当可观。该设计的未来市场非常宽阔，前景非常可观。

本项目设计的多功能一体化智能鞋柜，在传统鞋柜收纳功能的基础上，增加了杀菌、除臭、祛潮、自动存取、远程控制等功能；另外，本鞋柜外观设计时尚、精致，内部安全，功能区分立，可满足不同的需求；还可以根据客户个性化需求，满足个性化定制。

2?研究方案

2.1 研究目标

本项目设计的智能鞋柜，是一种集杀菌、除臭、祛潮、自动存取、远程控制等多种功能为一体的新型电子产品，拟实现的功能有：

（1）预期实现的功能：①杀菌；②除臭；③祛潮；④自动存取；⑤远程控制。

（2）产品外观：时尚、精致。

（3）安全防护：开门断电，报警显示。

（4）其他功能：附有时间提示功能，方便提醒；可实现个性化定制。

2.2 研究方法及技术路线

本项目通过对市场上现存的普通鞋柜和智能鞋柜的大量调研，发现目前智能鞋柜在国内市场有很大的需求量，故拟通过对目前现存的智能鞋柜的研究、比较，设计一款集杀菌、除臭、祛潮、自动存取、远程控制等多种功能为一体的新型智能鞋柜，以满足人们迫切的需求。

拟采用的研究方法是：以机械原理及机械设计为基础，将所学知识应用于项目的设计中，选择合理的结构方案、合适的控制方式，运用三维制图软件进行仿真设计，运用 AutoCAD 软件绘制装配图、零件图，实现设计的可靠性。

拟采用的技术路线为：“市场调研——功能设计——方案设计——结构设计——三维仿真——图纸绘制——加工装备——调试”。

2.3 研究内容

（1）初始阶段：计算鞋柜的大小尺寸，作出初期的设计图。

（2）机械设计阶段：依据尺寸重点设计鞋柜的收集、归纳机构，利用皮带，电机，丝杠等部件的配合，控制拖动装置，将鞋子从柜中取出或放回柜中，实现自动存取功能。

（3）其他设计阶段：通过臭氧的应用实现杀菌除臭的功能；利用 PTC 暖风系统实现袪潮的功能；利用 Arduino 系统，实现远程控制功能。

（4）三维仿真阶段：利用仿真软件，对所设计的机构进行三维建模，并进行运动仿真。

（5）零件加工及装配阶段：对所有自制件进行加工，外购件进行采买，完成各零部件的加工及整机装配。

（6）样机调试：将装配好的样机进行调试，通过反复的验证，检验样机是否满足设计要求。

（7）设计报告：形成一份设计说明书，对设计装配与调试进行总体说明。

3?主要创新点

（1）将鞋柜的多种功能设计成一体化。

（2）外形小巧精致，功能区分，减少家居空间的占用率，提高家居生活指数。

（3）突破常规思路，运用简单的结构实现复杂的功能。

（4）设置远程控制功能，方便特殊群体。

（5）开门断电，防止气体泄漏，完全意义上的健康产品。

4?功能特点

本作品目借鉴了现在大型物流仓储中心所使用的自动化立体库的设计思路，设计了一款综合快速查找、自动存储、提取等功能，适合老年人的自动存取储物柜。该作品外形尺寸长 × 宽 × 高为2000×600×3000mm，机械部分包括柜体框架、Y 向导轨丝杠平移系统、X 向导轨丝杠平移系统、翻转平移抓取系统四部分组成，储物格借助机械臂实现升降，同时利用电子扫描与触摸电子屏的记录和查找功能，能避免暗箱易忘的问题，实现快速查找、自动存取的功能，既可以为老年人提供便捷，又可以更好地利用家居空间。

本作品可以为老年人日常生活提供便利。随着老龄化现象日趋明显，有大量老年人独自生活，在生活中经常有老人因到高处存取物品意外摔倒受伤。另外，随着房价增长，屋内空间的充分利用就显得格外重要。本作品可以很好的解决此类困扰。在设计上本作品采取安全可靠的导轨丝杠和连杆赚臂结构，可以很好地控制生产成本，安全可靠、经济环保，因此有很好地推广应用价值。

5?应用前景

伴随着生活中智能家具观念的提出，家居的智能化、方便化已然为国内外家具的新方向。并且伴随着居住条件的改良，大多数家庭成员回家后，鞋子不会乱放，大多数都是规规矩矩的摆放在鞋柜之内，在温热潮湿的环境下，非常适合细菌生长，这对人体健康非常不利。

那么问题就来了，传统的鞋柜功能单一，无保护健康的效果，只是简单的为鞋字提供存放功能。而我们的智能鞋柜在传统鞋柜的基础之上增添了许多实用性功能。由此，鞋柜的概念发生了巨大的变化。

智能鞋柜是一种新颖，科技，健康的表现。因为智能鞋柜解决了消费者潜在的需求，而需求即等于市场。传统型鞋柜每年的购买量巨大，而这些鞋柜除了被使用在普通家庭外，还用于许许多多的公共场合，这些场所都是我们智能鞋柜潜在的市场。目前来看，智能鞋柜代替现有的传统鞋柜走进普通家庭的局势已经慢慢呈现。人们的对自己足部的护理也逐渐重视起来。智能鞋柜可以说是引领市场的领跑者。

迎合了智能社会发展的趋势。

参考文献：

［1］江华丽.智能家居便捷控制系统[J].电子测量技术，2016，39（4）：

90-92.

［2］王洪亮，于伸 . 智能家具的研究与探索 [J]. 东北林业大学材料科学与工程学院，2005.

［3］段海燕 . 智能化家具的研究 [D]. 南京：南京林业大学，2006.

［4］周明军，尤佳，秦浩，等 . 电导率传感器发展概况 [J]. 传感器与微系统，2010，29（4）.

［5］欧阳亚秋，唐宗渤，刘洪林 . 一种新型智能电子消毒鞋柜的设计与实现 [J]. 微型机与应用，2012，31（7）：9697.

作者简介：

刘宇晨（1999-）男，辽宁辽阳人，沈阳城市建设学院 18 级交通与机械工程系机械一班学生。

刘一平（2000-）男，辽宁辽阳人，沈阳城市建设学院 18 级交通与机械工程系机械二班学生。

董瑞杰（1998-）男，河南周口人，沈阳城市建设学院 18 级交通与机械工程系机械一班学生。

项目来源：沈阳城市建设学院大学生创新创业训练计划资助项目；项目编号：202013208011。