田奕江 孫淵 李航 張軍澤 王榮 陳一帆

摘 要：桌椅是現(xiàn)代人生活中不可缺少的物品，無論在家里還是在學(xué)校、飯店，桌椅都是必需品，桌椅滲透到我們生活的各個(gè)方面。尤其對于學(xué)校來說，桌椅至關(guān)重要，每個(gè)教室都有大量的桌椅，這些桌椅雖然可以滿足學(xué)生的日常上課需要，但是他們會占據(jù)相當(dāng)大的固定空間，長時(shí)間擺放在教室的桌椅會落滿灰塵，需要打掃桌椅，增加勞動(dòng)需求，增加學(xué)校勞務(wù)負(fù)擔(dān)。對于并不是每個(gè)教室都滿座的情況下，未被使用桌椅就成了障礙。

本項(xiàng)目是針對上述現(xiàn)象做的設(shè)計(jì)，一種全自動(dòng)隱形桌椅系統(tǒng)，以labview為上位機(jī)軟件，運(yùn)用單片機(jī)控制電機(jī)動(dòng)作同時(shí)接受位置傳感器的反饋信號，完成桌椅的自動(dòng)擺放和自動(dòng)隱藏。

本項(xiàng)目的成功完成具有重大意義，通過機(jī)械和控制相結(jié)合實(shí)現(xiàn)桌椅的自動(dòng)“隱形”?？梢詮V泛應(yīng)用于教學(xué)領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)空間，便于清潔的效果。

關(guān)鍵詞：桌椅;自動(dòng)隱形;Labview;單片機(jī)

一、總體方案設(shè)計(jì)

一種自動(dòng)隱形桌椅系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要由機(jī)械部分、控制部分、軟件設(shè)計(jì)等三大部分。其工作原理是直流伺服電機(jī)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)，從而帶動(dòng)桌子腿的上升下降，完成目標(biāo)功能。桌椅具有兩個(gè)主要的動(dòng)作：上升和下降。

完成以上兩個(gè)動(dòng)作是靠單片機(jī)輸出信號經(jīng)過驅(qū)動(dòng)器傳遞給步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)的信號輸出是靠預(yù)先編制好的邏輯程序完成。

二、機(jī)械結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

一種自動(dòng)隱形桌椅系統(tǒng)，包括地面基礎(chǔ)、地板、以及若干排布在教室內(nèi)的桌椅單元，還包括控制單元，每個(gè)桌椅單元包括如下部分：地面滑道，桌子部分，椅子部分，動(dòng)力源，地板外殼。

桌子部分設(shè)計(jì)：

桌子后腿和桌子前腿，桌子后腿下部與定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)相配合，并可以發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)，桌子前腿下部與滑塊相配合，并且繞支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，滑塊能夠在絲杠的作用下沿固定滑道滑動(dòng)。桌子后腿與桌子前腿可繞著中心轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。桌子前腿的上部與桌面上的定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)相配合，并能夠繞支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，桌面下部有兩排滑道用于伸展滑道滑行，伸展滑道內(nèi)有滑動(dòng)構(gòu)件與桌子后腿的上部配合，并能夠相對轉(zhuǎn)動(dòng)。桌面下部中間有放置椅子的收納槽。

椅子部分設(shè)計(jì)：

包括椅子后腿，椅子前腿。椅子前后腿中間有支承旋轉(zhuǎn)軸，用以它們之間相對轉(zhuǎn)動(dòng)。椅子前腿上部與椅子面上的球形支承相配合，并能夠發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)。椅子面反面有兩個(gè)相互平行的滑道用于伸展滑動(dòng)塊向外滑行伸展，伸展滑動(dòng)塊前段有與椅子后上部相固定配合的部分。伸展滑塊前段還有卡扣，卡扣內(nèi)置彈簧可以彈性屈伸。

三、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

以labview為上位機(jī)軟件，運(yùn)用單片機(jī)控制電機(jī)動(dòng)作，接受位置傳感器的反饋信號，可以實(shí)現(xiàn)桌椅的隱藏，通過控制界面的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)上，實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)課桌的狀態(tài)及使用情況，在任意時(shí)刻實(shí)現(xiàn)對課桌的控制。

在控制系統(tǒng)的硬件開發(fā)中，本設(shè)計(jì)采用了模塊化的思想，將整個(gè)系統(tǒng)分為若干個(gè)模塊進(jìn)進(jìn)行研究，硬件組建非常靈活。因?yàn)橛辛四K化的硬件結(jié)構(gòu)，因此軟件設(shè)計(jì)也采用模塊化編程。

結(jié)束語：一種全自動(dòng)隱形桌椅系統(tǒng)以單片機(jī)作為控制單元控制電機(jī)個(gè)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)桌椅的全自動(dòng)隱形。隱形桌椅的使用可以大大提高空間的利用率，具有廣闊的市場。本設(shè)計(jì)采用更加實(shí)用的結(jié)構(gòu)方案，使得桌椅結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低，性價(jià)比高。

參考文獻(xiàn)：

[1] 戴文青，汪沙娜. 輕工科技[J].基于功能化教室桌椅設(shè)計(jì)的研究[J]. 2016，（11）：103-104

[2] 榮蓮，王海明. 機(jī)械工程與自動(dòng)化[J]. 基于單片機(jī)的智能型桌椅的設(shè)計(jì)，2015（5）：92-94

[3] 顏鴻森，姚燕安，王玉新. 機(jī)構(gòu)裝置的創(chuàng)造性設(shè)計(jì)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2002

[4] 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第六版）[M]：化學(xué)工業(yè)出版社，2011