CN111466720A - 一种自动收纳鞋柜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动收纳鞋柜，包括外框架、存鞋模块及取放鞋模块，所述存鞋模块包括多个水平方向排列的存鞋框架，每个存鞋框架上设有多个竖直方向排列的存鞋板，最左侧的存鞋框架固定安装在外框架上，其余所有存鞋框架均通过独立的水平移动装置安装在外框架的存储区；所述取放鞋模块包括取鞋板和二维平面运动装置，所述取鞋板与存鞋板平行设置，且两者采用公母配合结构镂空设置，使得取鞋板可以相对于存鞋板无障碍上下运动，从而完成取鞋和存放鞋功能，所述外框架的取放区预留供存鞋框架平移一个取鞋板宽度的空位。本发明可实现自动化取鞋存鞋，可根据存鞋量可以模块化增减，自动化程度高，适应性好。

Description

一种自动收纳鞋柜

技术领域

本发明属于机械领域，涉及一种智能家居的设备，具体涉及一种自动收纳鞋柜。

背景技术

近年来，由于科学技术水平的提高，智能家居也慢慢走进了人们的视野，人们开始接受并尝试起了智能家居。鞋柜作为鞋子的储存工具，是家庭中最为常用的家具之一。在使用鞋柜的过程中，越来越多的问题被暴露出来。一般家庭中使用的传统鞋柜柜型局限，低矮型鞋柜存储空间有限，其顶部与天花板之间的空间无法得到合理利用；吊顶鞋柜鞋柜由于高度限制，不易取放鞋子。当鞋子的数量较多，用户疏于管理，鞋柜的容量无法满足储存鞋子的需求时，就会出现乱堆乱放的现象，严重影响环境卫生和室内美观，甚至会导致安全事故的发生。

在家居智能化和自动化的背景下，为解决传统鞋柜所存在的问题，满足人们对鞋柜的使用需求，鞋柜智能化成为最佳选择，智能鞋柜的设计与使用具有巨大的潜在市场。

目前市面上的大部分智能鞋柜价格昂贵，结构上只是进行了简单的格子拓展和鞋柜门的收放；功能单一，多针对鞋柜密封而导致的异味、发霉的问题，例如臭氧消毒除臭鞋柜，少量增加了擦鞋的功能，并没有从根本上解决人们迫以解决的收纳整理麻烦、节省时间、手机端远程控制等问题。因此人们对智能鞋柜的要求也愈发严格，希望能够使用方便、智能、多元化的智能鞋柜。

发明内容

本发明是一款应用于家庭的智能收纳鞋柜，由于组合式的设计，可根据居民需求与实际环境，利用进门处零散空间，灵活变形、合理布置。该鞋柜能够为家庭成员存取鞋、消菌杀毒，更有远程app控制等功能，带来一系列的便利。对家庭住户而言，用户只需将鞋放在座椅下收纳平台上，鞋柜可自动存放鞋子，完成整理的工作，有效解决了整理鞋子不方便的问题，为家庭用户提供了一定的便利条件；出门时，可根据app显示的天气、湿度等数据，选择需要的鞋，智能鞋柜自动出鞋，解决了高低处鞋子拿取不便的问题，为家庭用户节省了时间。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种自动收纳鞋柜，其特征在于：包括外框架、存鞋模块及取放鞋模块，所述外框架内从左至右分为存储区和取放区，所述存鞋模块设于存储区，其包括多个水平方向排列的存鞋框架，每个存鞋框架上设有多个竖直方向排列的存鞋板，使得在外框架内形成二维阵列存鞋板，最左侧的存鞋框架固定安装在外框架上，其余所有存鞋框架均通过独立的水平移动装置安装在外框架的存储区；所述取放鞋模块包括取鞋板和驱动取鞋板在二维阵列存鞋板所在的二维平面运动的二维平面运动装置，所述取鞋板与存鞋板平行设置，且两者采用公母配合结构镂空设置，使得取鞋板可以相对于存鞋板无障碍上下运动，从而完成取鞋和存放鞋功能，所述外框架的取放区预留供存鞋框架平移一个取鞋板宽度的空位。

作为改进，所述二维平面运动装置包括两个水平支架、一个竖直支架、四个同步带轮、同步带、两个驱动电机、两个水平导轨、一个竖直导轨以及配套的滑块，两个水平支架分别固定安装在外框架内后侧的顶部和底部，两个水平导轨分别固定安装在两个水平支架上，所述竖直支架上下两端分别通过水平滑块安装在两个水平导轨上，所述竖直导轨固定安装在竖直支架上，形成工字型结构，所述取鞋板通过竖直滑块安装在竖直导轨上，所述竖直支架上下端每端的两侧分别设有一个转向轮，每个水平支架两端分别安装一个同步带轮，所述同步带通过四个转向轮绕过四个同步带轮形成闭合环形带，并固定在竖直滑块上，两个驱动电机分别与两个水平支架同一侧的同步带轮动力传动相连。

作为改进，所述存鞋板包括第一固定板、第一纵向板和第一横向板，所述第一固定板水平的固定安装在存鞋框架上，两个第一纵向板向上倾斜的固定在第一固定板上，所述第一横向板设于第一纵向板外侧；所述取鞋板包括第二固定板、第二纵向板和第二横向板，所述第二固定板水平的固定安装在竖直滑块上，两个第二纵向板向下倾斜的固定在第二固定板上，所述第二横向板设于第二纵向板外侧；两个第二纵向板之间距离大于两个第一纵向板之间距离，且两个第二横向板与两个第一横向板位置错开设置，形成公母配合结构。

作为改进，所述水平移动装置包括设于外框架前侧底部的平移导轨、水平直齿条、多个平移滑块、平移电机和齿轮，所述水平直齿条固定在平移导轨上，每个存鞋框架均通过一个平移滑块安装平移导轨上，且每个存鞋框架均上均安装一个与水平直齿条啮合的齿轮，每个齿轮均通过一个平移电机驱动。

作为改进，所述第一纵向板和第二纵向板的倾斜角度相同，且为15-35度。

作为改进，每个所述存鞋框架的最底部存鞋板下方都预留供取鞋板水平移动的空间。

作为改进，所述外框架上与取放区对应的前侧面设有取鞋口，所述取鞋口下方设有可折叠收纳的换鞋凳。

作为改进，所述换鞋凳包括座板、伸缩杆、第一支撑杆和第二支撑杆，所述第一支撑杆顶部通过铰链安装在座板底部前侧，底部通过铰链安装在外框架后侧，第二支撑杆顶部通过铰链安装在座板底部后侧，底部通过铰链安装在外框架中部，所述伸缩杆顶部铰接在第一支撑杆中部，其中第二支撑杆底部的铰链高度位置低于第一支撑杆底部铰链位置，底部铰接在外框架前侧，形成六杆机构。

作为改进，所述伸缩杆为电动推杆、气缸或者液压缸。

本发明有益效果如下

本发明以具有单列存鞋板的存鞋框架为基本单元，可根据家庭房间的实际大小以及用户需求来扩展存鞋位置，本装置可实现横向或者纵向扩展，灵活组合以适应不同大小、空间的户型。本装置安装时可镶嵌在墙壁内，也可摆直接摆放。整个组合式鞋架模块具有较强的互换性，可在设计时随时拆换和拼装。

所述换鞋凳包括座板和六杆机构，其中座板主要为铝合金材质，通过螺栓螺母固定在六杆机构的第一支撑杆和第二支撑杆上，六杆机构通过伸缩杆的伸长收缩，带动第一支撑杆转动，实现座椅板在空间内0-90°的旋转。

本发明还可以设置智能化模块，所述智能化模块包括控制器、app远程遥控与传感器部分。通过51单片机作为控制器控制步进电机转动，使得取鞋板的升降平移以及水平移动装置的移动。建立安卓版本app程序，通过蓝牙连接树莓派，可远程操控选取鞋款，提前预约取鞋，也可定时消菌杀毒。通过鞋柜内重力传感器以及红外传感器，判断人存鞋的状态，打开或者关闭座椅模块以及是否启动存鞋过程。

附图说明

图1是本发明的自动收纳鞋柜整体结构示意图。

图2是本发明的自动收纳鞋柜整体结构前侧正视图。

图3是本发明工字型结构的二维平面运动装置结构示意图。

图4是本发明工字型结构的二维平面运动装置的运动原理示意图。

图5是本发明存鞋板和取鞋板在存取鞋过程中嵌合状态示意图。

图6是本发明带水平移动装置的单个存鞋框架及其上存鞋板分布示意图。

图7是本发明图6中局部放大示意图A。

图8是本发明换鞋凳结构示意图。

附图标记：1-外框架，101-存储区，102-取放区，103-取鞋口，2-存鞋框架，3-存鞋板，31-第一固定板，32-第一纵向板，33-第一横向板，4-取鞋板，41-第二固定板，42-第二纵向板，43-第二横向板，5-二维平面运动装置，501-水平支架，502-竖直支架，503-同步带轮，504-同步带，505-驱动电机，506-水平导轨，507-竖直导轨，508-水平滑块，509-竖直滑块，510-转向轮，511-固定板，6-水平移动装置，61-平移导轨，62-平移滑块，63-水平直齿条，64-齿轮，65-平移电机，7-换鞋凳，71-座板，72-伸缩杆，73-第一支撑杆，74-第二支撑杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图8所示，一种自动收纳鞋柜，包括外框架1、存鞋模块及取放鞋模块，所述外框架1内从左至右分为存储区101和取放区102，所述存鞋模块设于存储区101，其包括多个水平方向排列的存鞋框架2，每个存鞋框架2上设有3个竖直方向排列的存鞋板3，使得在外框架1内形成二维阵列存鞋板3，最左侧的存鞋框架2固定安装在外框架1上，其余两个存鞋框架2均通过独立的水平移动装置6安装在外框架1的存储区101；所述取放鞋模块包括取鞋板4和驱动取鞋板4在二维阵列存鞋板3所在的二维平面运动的二维平面运动装置5，所述取鞋板4与存鞋板3平行设置，且两者采用公母配合结构镂空设置，使得取鞋板4可以相对于存鞋板3无障碍上下运动，从而完成取鞋和存放鞋功能，所述外框架1的取放区102预留供存鞋框架2平移一个取鞋板4宽度的空位。本发明以具有单列存鞋板3的存鞋框架2为基本单元，可根据家庭房间的实际大小以及用户需求来扩展存鞋位置，本装置可实现横向或者纵向扩展，灵活组合以适应不同大小、空间的户型。本装置安装时可镶嵌在墙壁内，也可摆直接摆放。整个组合式鞋架模块具有较强的互换性，可在设计时随时拆换和拼装。

如图3和图4所示，所述二维平面运动装置5包括两个水平支架501、一个竖直支架502、四个同步带轮503、同步带504、两个驱动电机505、两个水平导轨506、一个竖直导轨507以及配套的滑块，两个水平支架501分别固定安装在外框架1内后侧的顶部和底部，水平支架501两端与外框架1之间通过固定板511相连，两个水平导轨506分别通过螺栓固定安装在两个水平支架501上，所述竖直支架502上下两端分别通过水平滑块508安装在两个水平导轨506上，即每个水平导轨506上安装一个水平滑块508，竖直支架502顶部通过螺栓固定在上面的水平滑块508上，竖直支架502底部通过螺栓固定下面的水平滑块508上，所述竖直导轨507固定安装在竖直支架502上，形成工字型结构，竖直导轨507上安装有竖直滑块509，所述取鞋板4通过螺栓固定在竖直滑块509上，所述竖直支架502上下端每端的两侧分别设有一个转向轮510，即竖直支架502顶部设有两个并列的转向轮510，竖直支架502底部安装两个并列的转向轮510，每个水平支架501两端分别安装一个同步带轮503，所述同步带504通过四个转向轮510绕过四个同步带轮503形成闭合环形带，并固定在竖直滑块509上，两个驱动电机505分别与两个水平支架501同一侧的同步带轮503动力传动相连，本实施例中，两个驱动电机505安装在两个水平支架501右侧。

本发明二维平面运动装置5的动作原理和方式如图4所示，具体的，当两个驱动电机505同步异向转动时，比如上部驱动电机505顺时针转动，下部的驱动电机505同步逆时针转动(图4中国实线箭头)，竖直支架502左侧上下的同步带504同时收紧，右侧上下的同步带504同时放松，此时过同步带504作用，会拉动竖直支架502向左侧运动，也即是带动竖直滑块509水平向左移动，同理，两个驱动电机505同步逆时针，那么通过同步带504作用，会拉动竖直支架502向右侧运动，也即是带动竖直滑块509水平向右移动；当两个驱动电机505同步同向转动时，竖直支架502两侧的同步带504会以速度相同方向相反的方式运动，此种状态下，通过同步带504驱动竖直滑块509上下运动，比如图4中虚线箭头方向，上下两个驱动电机505都是顺时针转动，带动竖直滑块509向下运动，因此，本发明通过一根同步带504结构可以驱动竖直滑块509在二维平面内运动，从而完成取放鞋子的功能。

如图5所示，所述存鞋板3包括第一固定板31、第一纵向板32和第一横向板33，所述第一固定板31水平的固定安装在存鞋框架2上，两个第一纵向板32向上倾斜的固定在第一固定板31上，所述第一横向板33设于第一纵向板32外侧；所述取鞋板4包括第二固定板41、第二纵向板42和第二横向板43，所述第二固定板41水平的固定安装在竖直滑块509上，两个第二纵向板42向下倾斜的固定在第二固定板41上，所述第二横向板43设于第二纵向板42外侧；两个第二纵向板42之间距离大于两个第一纵向板32之间距离，且两个第二横向板43与两个第一横向板33位置错开设置，形成公母配合结构。

作为一种具体实施例，所述存鞋板3和取鞋板4均采用硬质塑料制成，并且倾斜角度设置为30度，即所述第一纵向板32和第二纵向板42与水平面的夹角为30度，该角度小于鞋子与存鞋板3及取鞋板4之间的摩擦角，使得鞋子可以通过静摩擦力放置在存鞋板3或者取鞋板4上，对于存鞋板3来说，为左右两侧对称结构，两个第一纵向板32平行设置，作为主要的承重连接构件，两个第一纵向板32之间间距设置为100mm，小于一般鞋子宽度，保证鞋子不会从两个第一纵向板32之间掉落，第一纵向板32长度一般设置为300mm-350mm，左右，大于鞋子长度，第一横向板33长度一般设置在50mm左右，既可满足必须的宽度范围，也可提高外侧梳齿的抗弯性能。

对于取鞋板4，第二纵向板42尺寸与第一纵向板32可以一致，第二横向板43和第一横向板33可以一致，两个第二纵向板42之间距离大于两个第一纵向板32的宽度加上100mm，第二横向板43与第一横向板33位置错开设置。

如图1、2、6、7所示，所述水平移动装置6包括设于外框架1前侧底部的平移导轨61、水平直齿条63、多个平移滑块62、平移电机65和齿轮64，平移导轨61固定在，外框架1前侧底部水平架上，所述水平直齿条63固定在平移导轨61上，每个存鞋框架2均通过一个独立的平移滑块62安装平移导轨61上，且每个存鞋框架2均上均安装一个与水平直齿条63啮合的齿轮64，每个齿轮64均通过一个平移电机65驱动，即平移电机65与齿轮64轴连接或动力传动相连。

所述外框架1上与取放区102对应的前侧面设有取鞋口103，所述取鞋口103下方设有可折叠收纳的换鞋凳7。每个所述存鞋框架2的最底部存鞋板3下方都预留供取鞋板4水平移动的空间，这样每个取鞋板4移动到相应存鞋板3下方向上运动取鞋后，侧移并下行到底部然后平移到取鞋口103。

如图8所示，所述换鞋凳7包括座板71、伸缩杆72、第一支撑杆73和第二支撑杆74，所述第一支撑杆73顶部通过铰链安装在座板71底部前侧，底部通过铰链安装在外框架1后侧，第二支撑杆74顶部通过铰链安装在座板71底部后侧，底部通过铰链安装在外框架1中部，所述伸缩杆72顶部铰接在第一支撑杆73中部，其中第二支撑杆74底部的铰链高度位置低于第一支撑杆73底部铰链位置，底部铰接在外框架1前侧，形成六杆机构，利用伸缩杆72的伸缩运动，使得座板71旋转到水平作为座位或者竖直收纳在鞋柜内。所述伸缩杆72为电动推杆、气缸或者液压缸。本实施例中，第一支撑杆73和第二支撑干均为双杆结构，两个第一支撑杆73在内侧，两个第二支撑杆74在外侧，增加了换鞋凳7的稳定性。

需要说明的是，本发明还通过一些辅助部件，比如检测水平滑块508和竖直滑块509位置的位置传感器，水平移动装置6的位置传感器，及控制器等实现了智能化，但是这些辅助并非本发明的发明点，没有这些距离传感器一样可以实现本发明的技术方案解决技术问题，添加了这些常规的传感器可以增加本发明的控制精度和智能化程度。

需要指出的是本发明采用的驱动电机505和平移电机65均为步进电机。

所述智能化模块包括控制器、app远程遥控与传感器部分。通过51单片机作为控制器控制步进电机转动，使得取鞋板4的升降平移以及水平移动装置6的移动。建立安卓版本app程序，通过蓝牙连接树莓派，可远程操控选取鞋款，提前预约取鞋，也可定时消菌杀毒。通过鞋柜内重力传感器以及红外传感器，判断人存鞋的状态，打开或者关闭换鞋凳7以及是否启动存鞋过程。

使用时，如图2所示，当需要取鞋时，以最右侧存鞋框架2上的鞋子为例，通过二维平面运动装置5取得取鞋板4移动到相应待取鞋子的存鞋板3下方，然后取得取鞋板4上行，将鞋子向上带离存鞋板3，之后二维平面运动装置5驱动取鞋板4先是向右水平移动，脱离该取鞋板4下方，然后移动到取鞋口103，进行取鞋，存鞋动作刚好相反。

对于最左侧或者中间存鞋框架2上的鞋子，要取放鞋子时，先通过水平移动装置6逐个移动其右侧的所有存鞋框架2为取鞋板4侧移动腾出取鞋空间，之后通过二维平面运动装置5驱动取鞋板4运动到底部，通过存鞋框架2下部预留的空间移动到腾出的取鞋空间，按照上述相同方法将鞋子转移到取鞋板4上或者将鞋子存放到存鞋板3上，之后通过二维平面运动装置5驱动取鞋板4运动到底部，通过存鞋框架2下部预留的空间移动到的取放区102，通过水平移动装置6逐个向左移动被移动过的存鞋框架2，所有设备复位。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种自动收纳鞋柜，其特征在于：包括外框架、存鞋模块及取放鞋模块，所述外框架内从左至右分为存储区和取放区，所述存鞋模块设于存储区，其包括多个水平方向排列的存鞋框架，每个存鞋框架上设有多个竖直方向排列的存鞋板，使得在外框架内形成二维阵列存鞋板，最左侧的存鞋框架固定安装在外框架上，其余所有存鞋框架均通过独立的水平移动装置安装在外框架的存储区；所述取放鞋模块包括取鞋板和驱动取鞋板在二维阵列存鞋板所在的二维平面运动的二维平面运动装置，所述取鞋板与存鞋板平行设置，且两者采用公母配合结构镂空设置，使得取鞋板可以相对于存鞋板无障碍上下运动，从而完成取鞋和存放鞋功能，所述外框架的取放区预留供存鞋框架平移一个取鞋板宽度的空位。

2.如权利要求1所述自动收纳鞋柜，其特征在于：所述二维平面运动装置包括两个水平支架、一个竖直支架、四个同步带轮、同步带、两个驱动电机、两个水平导轨、一个竖直导轨以及配套的滑块，两个水平支架分别固定安装在外框架内后侧的顶部和底部，两个水平导轨分别固定安装在两个水平支架上，所述竖直支架上下两端分别通过水平滑块安装在两个水平导轨上，所述竖直导轨固定安装在竖直支架上，形成工字型结构，所述取鞋板通过竖直滑块安装在竖直导轨上，所述竖直支架上下端每端的两侧分别设有一个转向轮，每个水平支架两端分别安装一个同步带轮，所述同步带通过四个转向轮绕过四个同步带轮形成闭合环形带，并固定在竖直滑块上，两个驱动电机分别与两个水平支架同一侧的同步带轮动力传动相连。

3.如权利要求2所述自动收纳鞋柜，其特征在于：所述存鞋板包括第一固定板、第一纵向板和第一横向板，所述第一固定板水平的固定安装在存鞋框架上，两个第一纵向板向上倾斜的固定在第一固定板上，所述第一横向板设于第一纵向板外侧；所述取鞋板包括第二固定板、第二纵向板和第二横向板，所述第二固定板水平的固定安装在竖直滑块上，两个第二纵向板向下倾斜的固定在第二固定板上，所述第二横向板设于第二纵向板外侧；两个第二纵向板之间距离大于两个第一纵向板之间距离，且两个第二横向板与两个第一横向板位置错开设置，形成公母配合结构。

4.如权利要求3所述自动收纳鞋柜，其特征在于：所述水平移动装置包括设于外框架前侧底部的平移导轨、水平直齿条、多个平移滑块、平移电机和齿轮，所述水平直齿条固定在平移导轨上，每个存鞋框架均通过一个平移滑块安装平移导轨上，且每个存鞋框架均上均安装一个与水平直齿条啮合的齿轮，每个齿轮均通过一个平移电机驱动。

5.如权利要求3所述自动收纳鞋柜，其特征在于：所述第一纵向板和第二纵向板的倾斜角度相同，且为15-35度。

6.如权利要求1所述自动收纳鞋柜，其特征在于：每个所述存鞋框架的最底部存鞋板下方都预留供取鞋板水平移动的空间。

7.如权利要求1-6任意一项所述自动收纳鞋柜，其特征在于：所述外框架上与取放区对应的前侧面设有取鞋口，所述取鞋口下方设有可折叠收纳的换鞋凳。

8.如权利要求7所述自动收纳鞋柜，其特征在于：所述换鞋凳包括座板、伸缩杆、第一支撑杆和第二支撑杆，所述第一支撑杆顶部通过铰链安装在座板底部前侧，底部通过铰链安装在外框架后侧，第二支撑杆顶部通过铰链安装在座板底部后侧，底部通过铰链安装在外框架中部，所述伸缩杆顶部铰接在第一支撑杆中部，其中第二支撑杆底部的铰链高度位置低于第一支撑杆底部铰链位置，底部铰接在外框架前侧，形成六杆机构。

9.如权利要求8所述自动收纳鞋柜，其特征在于：所述伸缩杆为电动推杆、气缸或者液压缸。

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