陳薈如 莫蕓菲菲

隨著人們的生活水平不斷提高，大家對美的要求也更高了，因此化妝逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ钪械囊徊糠?。有調查顯示，一般職場女性每天早上花在梳妝臺前的時間平均每人30分鐘左右，其中最讓她們煩惱的問題是每天都要在眾多瓶瓶罐罐中翻找自己想要的化妝品。

為解決這個問題，同時增添化妝時的樂趣，我們在老師的指導下制作了一個具有交互式功能的智能梳妝鏡。它可以在用戶化妝時為用戶提供幫助——遞取化妝用品、提供梳妝建議、播放天氣預報等。

功能設計

功能一：對話交互功能。

此功能包括對話模式和智能模式。對話模式是指，用戶通過與梳妝鏡對話，能夠控制抽屜彈出、鏡面調光等；還能通過與梳妝鏡對話獲取天氣狀況及出門建議等。

智能模式預設不同的妝容模式，實現(xiàn)用戶的個性化設計。使用此模式時，用戶只要說出妝容類型，該妝容所使用的化妝品便會按化妝步驟依次彈出。

功能二：抽屜彈出功能。

為了實現(xiàn)指定化妝品能準確彈出這一功能，我們必須先將柜體分為一個個小抽屜，再讓小抽屜可以“被控制”，進而實現(xiàn)精準“控制進出”的功能。在這個環(huán)節(jié)中，我們在老師的指導下做了好多實驗來選定動力結構。

A. 螺桿伸縮結構：螺桿可直接安裝在抽屜后部，用 3D 打印制作螺桿馬達的連接件，讓馬達在轉動時驅動螺桿轉動，實現(xiàn)抽屜彈出。螺桿便于安裝，運行穩(wěn)定，但經(jīng)過實驗，我們發(fā)現(xiàn)這一結構存在缺點：彈出速度太慢；彈出過程不穩(wěn)定，易出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象；有很大的噪音。

B. X 型伸縮結構：采用平行四邊形原理鉸接，伸縮靈活，使用舵機進行驅動，從而帶動柜子彈出，噪音較小。但這一結構也存在缺點：帶動抽屜進出較不穩(wěn)定，不易控制；不便制作；不便安裝。

C. 傳送帶結構：傳送帶利用工作構件的旋轉運動或往復運動使載體向前輸送，輸送帶用以傳遞牽引力，馬達給輸送機以動力，用滾輪承載裝著化妝品的柜子，讓輸送帶形成無載分支的閉合回路，通過控制馬達來實現(xiàn)柜子彈出。其優(yōu)點在于運行平穩(wěn)，速度均勻，能耗小。但美中不足的是：運行時輸送帶可能會跑偏，需要設計好輸送帶寬度及保持抽屜平衡， 否則抽屜內(nèi)的化妝品會跌落；傳送帶存在因磨損而斷裂的風險。

以上三種機械結構我們都做出了成品進行實驗。經(jīng)過對比最后我們選擇了“傳送帶結構”，因為這是目前為止在測試中表現(xiàn)最穩(wěn)定、最合適本項目的動力結構。

功能三：鏡子功能。

除了常規(guī)的照鏡子功能，鏡子還可以通過語音控制播報當天的天氣情況，并提供著裝建議。鏡前燈可以通過語音控制旋轉角度，能夠根據(jù)人與鏡子的距離自動感應開關，并依周圍環(huán)境自動調節(jié)亮度。

功能實現(xiàn)

邏輯主板和動力源

在邏輯主板的選擇上，我們選擇了經(jīng)濟實惠的阿爾杜伊諾（Arduino），它的功能較為全面，可以滿足我們作品的設計要求；在動力源的選擇上，馬達和舵機都可以滿足我們的設計要求，但是舵機的“行程”易受限，所以我們選擇馬達作為動力源。

自動收放功能設計

如前文提到的“傳送帶結構側視剖面圖”所示，每一個儲物小抽屜的底部都連接著一個小傳送帶實現(xiàn)動力傳輸、抽屜自動彈出、收回功能。語音模塊可識別指令，彈出所需化妝用品；使用完畢后，將化妝用品放回，抽屜下壓敏電阻監(jiān)測到重量后自動收回。

梳妝鏡智能補光燈的亮度調節(jié)

光敏電阻和亮度傳感器能夠根據(jù)周圍的環(huán)境自動調整亮度；用紅外傳感器能夠檢測是否有人靠近鏡子。當檢測到有人靠近鏡子并且環(huán)境亮度不夠時，鏡前燈自動開啟；語言模塊可識別語音命令“開啟”或“關閉”，以控制燈的開關。

制作過程

“魔鏡”主體

一般的梳妝臺抽屜都比較大，數(shù)量也不多，沒辦法實現(xiàn)我們的設想，于是我們決定利用學校實驗室的工具：激光寶盒、3D 打印機、機械雕刻機制作一個梳妝臺。我們設計好整體造型，利用CAD畫圖，用機械雕刻機雕刻高密度板，并上色美化，再進行拼接。

動力結構實驗

為了實現(xiàn)這一功能，我們做了一個又一個實驗。

經(jīng)過實驗，采用螺桿式結構的A方案速度太慢，在本設計中使用不合適，棄用；B方案采用舵機控制X型伸縮結構，在控制方面的表現(xiàn)還可以，若加入固定軌道、加強穩(wěn)定結構還是可以應用在本設計之中，但是制作過于復雜，暫時不考慮；采用傳送帶結構的C方案是測試結果最合適本設計的結構。

擴展板的選擇和程序的設計

為了簡化接線，又滿足設備需要，我們選擇了學校創(chuàng)客空間設計的擴展板用來搭建我們的設備。

程序編輯來自Mixly軟件，主要實現(xiàn)控制小抽屜主動進出的功能。語音控制功能只要把M6標準版語音模塊與主控板（nano）連接，采用語音模塊對話模式，將其接收指令轉為十六進制后用mixly編程即可實現(xiàn)。

使用方法

1.給設備通電，開啟電源開關并喚醒設備后，用戶可以告訴梳妝鏡，今天要化什么類型的妝，收到指令后，梳妝鏡會調節(jié)適應的燈效，并依次提供用戶所選妝容所需的化妝用品。

2.使用鏡子的過程中，當光敏電阻感應到光線較暗時，鏡面燈帶會自動調亮。

3.當人未在鏡前時，鏡子會自動感應，朝著人所處方向旋轉角度。

測試過程中我們發(fā)現(xiàn)，該作品能夠通過語音口令實現(xiàn)良好的互動，反應較靈敏，化妝品的“取入取出”較為穩(wěn)定，達到預期效果。但目前該作品柜門數(shù)量有限，更多“交互式”效果和“智能”效果還需進一步完善。

未來，我們希望在以下幾個方面改進我們的作品：增加柜子的數(shù)量，使用更高級的語音控制模塊；增加機械臂，通過機械臂將柜中的化妝用品取出遞給用戶，以替代用戶手動拿??；加入時間顯示屏，提供叫醒服務；采用折疊式設計，縮小產(chǎn)品體積，以方便攜帶；增加化妝工具的單獨放置及自動清洗功能等。

（本作品獲得第35屆廣西青少年科技創(chuàng)新大賽中學生科技創(chuàng)新成果競賽一等獎 指導老師：馬玉橋、黃義強、李玉華）