CN112021835A - 一种智能书桌系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能书桌装置，包括桌面、升降桌腿机构、置物柜机构、茶台机构、面板机构、控制机构和控制单元，所述的控制机构与控制单元连接，所述的升降桌腿机构、置物柜机构、茶台机构、面板机构分别与控制单元连接，所述的升降桌腿机构固定设置于地面上，用于支撑桌面，所述的置物柜机构包括升降置物柜和旋转置物柜，未响应应答时，旋转置物柜和升降置物柜安装于桌面之下，茶台机构安装于桌面侧板内部，面板机构安装于桌面，作为桌面的一部分，与现有技术相比，本发明具有提高使用效率和生活品质等优点。

Description

一种智能书桌系统

技术领域

本发明涉及智能家居领域，尤其是涉及一种智能书桌系统。

背景技术

随着时代的进步和智能科技的发展，现如今我国的温饱问题几乎已经解决，人们逐步开始追求高品质生活。智能家居也成为品质生活的一个很大的亮点。而不论是智能家居或是日常起居，舒适与便捷都是其中不容忽视的重要组成部分。

而在目前家居市场中，对于桌椅的智能开发较少，传统的桌椅结构简单，功能单一，其只是提供一个学习娱乐或摆放物体的场所，与使用者之间没有任何交互，同时类似办公桌椅、躺椅、学习书桌、电竞工体桌椅面向人群较单一，均为针对单一需求的产品设计，没有面向大众的、普遍适用的智能书桌，来提高生活品质和学习效率。无法满足现在人们对生活高效、便捷、舒适和高品质的要求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高使用效率和生活品质的智能书桌系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种智能书桌装置，包括桌面、升降桌腿机构、置物柜机构、茶台机构、面板机构、控制机构和控制单元，所述的控制机构与控制单元连接，所述的升降桌腿机构、置物柜机构、茶台机构、面板机构分别与控制单元连接，所述的升降桌腿机构固定设置于地面上，用于支撑桌面，所述的置物柜机构包括升降置物柜和旋转置物柜，未响应应答时，所述的旋转置物柜和升降置物柜安装于桌面之下，茶台机构安装于桌面侧板内部，面板机构安装于桌面，作为桌面的一部分。

进一步地，所述的桌面为L形桌面，所述的升降桌腿机构设置三个，分别设置于L形桌面的三角上，包括升降腿电推杆、第一桌腿外壳、第二桌腿外壳和支撑脚，所述的升降腿电推杆的一端与桌面连接，另一端与支撑脚连接，所述的支撑脚梯形台，放置于地面上，所述的第一桌腿外壳和第二桌腿外壳分别套设于升降腿电推杆的外周。

进一步地，所述的L形桌面一侧开设方形孔，所述的升降置物柜包括抬升木柜、第一升降电机、抬升木柜底座、抬升木柜支撑架、第一滑轨、第一滑块和第一丝杆，所述的抬升木柜底座一侧开设螺纹孔，另一侧通过第一滑块与第一滑轨连接，所述的第一滑轨与方形孔侧面固定连接，所述的抬升木柜通过抬升木柜支撑架与滑块连接，所述的第一丝杆套设于抬升木柜底座一侧的螺纹孔中，且与第一升降电机同轴连接，所述的第一升降电机与控制单元连接；

所述的抬升木柜初始位置设置于桌面的方形孔正下方，所述的第一升降电机接收控制单元信号，驱动第一丝杆同轴转动，带动抬升木柜底座通过第一滑块沿第一滑轨上下移动，所述的抬升木柜在抬升木柜支撑架和滑块的连接下，随抬升木柜底座上下移动，穿过桌面的方形孔。

进一步地，所述的L形桌面中间开设圆形孔，所述的旋转置物柜包括旋转木柜、第二升降电机、行星轮组、第二丝杆、旋转木柜底座、第二滑轨、第二滑块和旋转电机，所述的旋转木柜底座一侧开设螺纹孔，另一侧通过第二滑块与第二滑轨连接，所述的第二滑轨与圆形孔侧面固定连接，所述的行星轮组和旋转电机相互连接，且分别安装于旋转木柜底座上，所述的旋转木柜与行星轮组连接，所述的第二丝杆套设于旋转木柜底座一侧的螺纹孔中，且与第二升降电机同轴连接，所述的第二升降电机和旋转电机分别与控制单元连接；

所述的旋转木柜初始位置设置于桌面的圆形孔正下方，所述的第二升降电机接收控制单元信号，驱动第二丝杆同轴转动，带动旋转木柜底座通过第二滑块沿第二滑轨上下移动，所述的旋转木柜随旋转木柜底座上下移动，穿过桌面的圆形孔，所述的旋转电机接收控制单元信号，驱动行星轮组带动旋转木柜旋转设定角度。

进一步地，所述的茶台机构包括舵机、四杆组件、角铁和茶台，所述的四杆组件包括四根相互平行的竖杆，且下端分别与茶台的四角铰接，上端分别通过角铁安装于桌面底部，所述的舵机与四杆组件连接，并与控制单元连接；

所述的茶台初始位置设置于桌面下方，所述的舵机旋转驱动四杆组件摆动，所述的四杆组件带动茶台向外向上运动或向下向内运动。

进一步地，所述的面板机构包括面板、连杆、固定座、自锁滑轨、电推杆及铰链，所述的面板的通过铰链与桌面连接，所述的固定座固定设置于桌面底部，所述的自锁滑轨固定安装于固定座上，所述的连杆的一端与面板底部连接，另一端通过滑块与自锁滑轨连接，所述的电推杆的一端与固定座连接，另一端与面板底部铰接，并与控制单元连接；

所述的面板初始位置与桌面齐平，所述的电推杆动作，推动面板以铰链为轴摆动升起或摆动落下，所述的连杆和自锁滑轨用于稳定面板的运动。

进一步地，所述的控制机构包括远程控制单元、触摸控制单元和语音控制单元，所述的触摸控制单元和语音控制单元安装于桌面上，所述的远程控制单元、触摸控制单元和语音控制单元分别与控制单元连接。

进一步地，所述的触摸控制单元包括触摸屏和蓝牙模块，所述的触摸屏镶嵌于桌面，所述的蓝牙模块分别与触摸屏和控制单元连接，所述的语音控制单元包括树莓派4B、麦克风、音箱和语音识别处理模块，所述的麦克风和音箱分别设置于桌面上，并分别与语音识别处理模块连接，所述的语音识别处理模块与树莓派4B连接，所述的树莓派4B与控制单元连接。

进一步地，所述的远程控制单元包括用户终端和终端服务器，所述的用户终端通过终端服务器与控制单元连接，使用过程中，所述的用户终端用于存储智能书桌调整记录并记录使用时长，当使用时长达到设定阈值时，发送健康提示。

进一步地，所述的控制单元包括控制器和控制电路，所述的控制电路的主控芯片采用STM32F103C8T6芯片。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明的智能书桌系统通过人性化布局的智能储物/调用模块极大地便利了日常中的使用，提高了使用效率；

2)本发明综合考虑并结合广大用户人群的需求，极大程度上使人们的生活更加高效便捷，提供给用户最佳的舒适体验，享受高品质的智能家居时代；

3)本发明通过人性化设计，合理布局桌面空间，实现智能储物自动应答和桌椅系统三态全自动智能变化，通过桌椅的配合变化和语音控制满足办公、娱乐、小憩三类需求。

附图说明

图1为本发明智能书桌未响应状态下的结构示意图；

图2为本发明智能书桌响应状态下的结构示意图；

图3为本发明智能书桌的爆炸图；

图4为升降置物柜的爆炸图；

图5为旋转置物柜的爆炸图；

图6为茶台机构的爆炸图；

图7为面板机构的爆炸图；

图8为自锁滑轨的结构示意图；

图9为面板机构的安装图；

图10为控制单元的主控芯片连接图；

图11为12V转5V电路图；

图12为5V转3.3V电路图；

图13为无线模块电路图；

图14为触摸屏电路原理图。

1、桌面，2、升降腿电推杆，3、第一桌腿外壳，4、第二桌腿外壳，5、支撑脚，6、抬升木柜，7、第一升降电机，8、抬升木柜底座，9、抬升木柜支撑架，10、第一滑轨，11、第一丝杆，12、旋转木柜，13、第二升降电机，14、行星轮组，15、第二丝杆，16、旋转木柜底座，17、第二滑轨，18、舵机，19、四杆组件，20、角铁，21、茶台，22、面板，23、连杆，24、固定座，25、自锁滑轨，251、凹槽，26、电推杆，27、铰链，28、升降桌腿机构，29、升降置物柜，30、旋转置物柜，31、茶台机构，32、面板机构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

实施例

如图1-图3所示，本发明提供一种智能书桌装置，包括桌面1、升降桌腿机构28、置物柜机构、茶台机构31、面板机构32、控制机构和控制单元，控制机构与控制单元连接，升降桌腿机构28、置物柜机构、茶台机构31、面板机构32分别与控制单元连接，升降桌腿机构固定设置于地面上，用于支撑桌面1，置物柜机构包括升降置物柜29和旋转置物柜30，未响应应答时，旋转置物柜30和升降置物柜29安装于桌面1之下，茶台机构31安装于桌面1侧板内部，面板机构32安装于桌面1，作为桌面的一部分，L形桌面1一侧开设方形孔，用于安装升降置物柜29，中部开设圆形孔，用于安装旋转置物柜30。

桌面1上有多个储物/应答的功能模块以及其他功能模块，可以通过控制机构激活对应的驱动装置。

桌面1为L形桌面，桌面1框架采用木板，升降桌腿机构28设置三个，分别设置于L形桌面的三角上，包括升降腿电推杆2、第一桌腿外壳3、第二桌腿外壳4和支撑脚5，升降腿电推杆2的一端与桌面连接，另一端与支撑脚5连接，支撑脚5为梯形台，放置于地面上，第一桌腿外壳3和第二桌腿外壳分别套设于升降腿电推杆2的外周，升降桌腿机构28可以对桌面的高度进行个性调节，内置于桌腿的升降腿电推杆2作为桌子的支撑同时根据用户需求或配合配套座椅，通过其行程量智能调节桌面高度，实现个性化智能调整。

如图4所示，升降置物柜29包括抬升木柜6、第一升降电机7、抬升木柜底座8、抬升木柜支撑架9、第一滑轨10、第一滑块和第一丝杆11，抬升木柜底座8一侧开设螺纹孔，另一侧通过第一滑块与第一滑轨10连接，第一滑轨10与方形孔侧面固定连接，抬升木柜6通过抬升木柜支撑架9与滑块连接，第一丝杆11套设于抬升木柜底座8一侧的螺纹孔中，且与第一升降电机7同轴连接，第一升降电机7与控制单元连接；

升降置物柜29通过控制单元接收到控制机构的对应指令，第一升降电机7接收控制单元信号，驱动第一丝杆11同轴转动，带动抬升木柜底座8通过第一滑块沿第一滑轨10上下移动，抬升木柜6在抬升木柜支撑架9和滑块的连接下，随抬升木柜底座8上下移动，穿过桌面1的方形孔，从而控制行程量使得抬升木柜6升降至用户拿取的便利高度。

如图5所示，旋转置物柜30包括旋转木柜12、第二升降电机13、行星轮组14、第二丝杆15、旋转木柜底座16、第二滑轨17、第二滑块和旋转电机，旋转木柜底座16一侧开设螺纹孔，另一侧通过第二滑块与第二滑轨17连接，第二滑轨17与圆形孔侧面固定连接，行星轮组14和旋转电机相互连接，且分别安装于旋转木柜底座16上，旋转木柜12与行星轮组14连接，第二丝杆15套设于旋转木柜底座16一侧的螺纹孔中，且与第二升降电机13同轴连接，第二升降电机13和旋转电机分别与控制单元连接；

旋转木柜12初始位置设置于桌面1的圆形孔正下方，第二升降电机13接收控制单元信号，驱动第二丝杆15同轴转动，带动旋转木柜底座16通过第二滑块沿第二滑轨17上下移动，旋转木柜12随旋转木柜底座16上下移动，穿过桌面1的圆形孔，旋转电机接收控制单元信号，驱动行星轮组14带动旋转木柜12旋转设定角度，从而控制行程量使得对应指令的柜子旋转至面向用户便于拿取。

如图6所示，茶台机构31包括舵机18、四杆组件19、角铁20和茶台21，四杆组件19包括四根相互平行的竖杆，且下端分别与茶台21的四角铰接，上端分别通过角铁20安装于桌面1底部，舵机18与四杆组件19连接，并与控制单元连接，本实施例中，舵机18设置两个，分别与四杆组件19中两个相互成对角的竖杆连接；

茶台机构31为可收纳茶台，通过控制单元接收到控制机构的对应指令，舵机18旋转驱动四杆组件19摆动，四杆组件19带动茶台21向外向上运动，从而使得茶台21旋转抬升至便于用户拿取的高度。

如图7和图9所示，面板机构包括面板22、连杆23、固定座24、自锁滑轨25、电推杆26及铰链27，自锁滑轨25和连杆23采用碳板及亚克力板切割，面板22通过铰链27与桌面1连接，固定座24固定设置于桌面1底部，自锁滑轨25固定安装于固定座24上，连杆23的一端与面板22底部连接，另一端通过滑块与自锁滑轨25连接，电推杆26的一端与固定座24连接，另一端与面板22底部铰接，并与控制单元连接；

如图8所示，自锁滑轨25上开设三个凹槽251，通过三个凹槽251，在电推杆26推动面板22后，可以根据需求调节行程量，使得面板22锁死在对应凹槽251，减轻对电推杆26的损伤。

面板通过控制单元接收到控制机构的对应指令，电推杆26动作，推动面板22以铰链27为轴摆动升起，与桌面形成夹角，连杆23和自锁滑轨25用于稳定面板22的运动，从而控制行程量使得面板22翻转至便于用户使用的角度，可作画板平面或作为平板电脑支撑板，便于用户居家办公学习和娱乐休闲多种用处。

控制机构包括远程控制单元、触摸控制单元和语音控制单元，触摸控制单元和语音控制单元安装于桌面上，远程控制单元、触摸控制单元和语音控制单元分别与控制单元连接。

触摸控制单元包括触摸屏和蓝牙模块，触摸屏镶嵌于桌面，蓝牙模块分别与触摸屏和控制单元连接，镶嵌于桌面，语音控制单元包括树莓派4B、麦克风、音箱和语音识别处理模块，麦克风和音箱分别设置于桌面上，并分别与语音识别处理模块连接，语音识别处理模块与树莓派4B连接，树莓派4B与控制单元连接。

远程控制单元包括用户终端和终端服务器，用户终端通过终端服务器与控制单元连接，使用过程中，用户终端用于存储智能书桌调整记录并记录使用时长，当使用时长达到设定阈值时，发送健康提示。

使用过程中，搭配家居使用座椅，配合智能书桌对应功能，实现针对家居办公、休闲娱乐、小憩的不同需求的对应桌椅系统的三态模式切换，而具体模式也可以根据用户个体差异通过控制面板以及记忆功能进行个性化调整。

使用过程中，搭配使用配套app，可以记录用户个性调整记录，同时记录用户使用时长，给与用户健康提示及使用建议。

本智能书桌集成了市面上的PVC理线槽、无线充电模块及灯带模块RGB LED内置全彩驱动幻彩灯，使得整体使用更为便捷舒适，并通过电控调整，使得灯带模块光亮程度根据使用需求改变如办公模式下采用明亮光线，小憩模式下采用昏暗光线等。

如图10所示，为实现智能书桌的整体集成控制，本书桌采用自制控制单元包括控制器和控制电路，控制电路的主控芯片采用STM32F103C8T6芯片，是基于ARM Cortex-M内核STM32系列的32位的微控制器，一共有48个引脚，主频为72M，可以同时输出多路PWM波来控制电机的转速。板子上的继电器主控芯片是SRD-05VDC-SL-C，可以完成10A电流的通路和断路，通过板载5V的供电，能够在1s内完成开关控制。

控制电路中的驱动部分采用L298N主控芯片，最高输出电流2A，可同时驱动两个电机转动，电源电压为4.5V到4.6V。可驱动大功率直流电机、步进电机、电磁阀等，特别是其输入端可以与单片机直接相联，从而很方便地受单片机控制。当驱动直流电机时，只需改变输入端的逻辑电平，就可以实现电机正转与反转。本发明系统中各模块电机均是由L298N来启动。三个升降腿电推杆2分别与主控芯片的PB4引脚、PB5引脚、PA4引脚、PA5引脚、PA6引脚和PA7引脚连接，面板机构32的电推杆26与主控芯片的PB0引脚和PB1引脚连接，第一升降电机7与主控芯片的PB10引脚和PB12引脚连接，第二升降电机13与主控芯片的PB8引脚和PB9引脚连接，旋转电机与主控芯片的PB6引脚和PB7引脚连接，还设置一个备用电机与主控芯片的PC13引脚和PC14引脚连接。

如图11和图12所示，降压电路主要采用TPS5430和LP5907MFX两款芯片，搭载相应的Buck电路拓扑电感，电容，二极管等元器件，达到12V电源输入，5V以及3.3V电源输出的电源效果，实现12V转5V和5V转3.3V。

主控板还集成了NRF24L01无线模块以及触摸屏的接口，如图便于桌子和它的控制。如图13和图14所示，分别为无线模块以及触摸屏的电路原理图。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种智能书桌装置，其特征在于，包括桌面(1)、升降桌腿机构(28)、置物柜机构、茶台机构(31)、面板机构(32)、控制机构和控制单元，所述的控制机构与控制单元连接，所述的升降桌腿机构(28)、置物柜机构、茶台机构(31)、面板机构(32)分别与控制单元连接，所述的升降桌腿机构(28)固定设置于地面上，用于支撑桌面(1)，所述的置物柜机构包括升降置物柜(29)和旋转置物柜(30)，未响应应答时，所述的旋转置物柜(30)和升降置物柜(29)安装于桌面(1)之下，茶台机构(31)安装于桌面(1)侧板内部，面板机构(32)安装于桌面(1)，作为桌面(1)的一部分。

2.根据权利要求1所述的一种智能书桌装置，其特征在于，所述的桌面(1)为L形桌面，所述的升降桌腿机构(28)设置三个，分别设置于L形桌面的三角上，包括升降腿电推杆(2)、第一桌腿外壳(3)、第二桌腿外壳(4)和支撑脚(5)，所述的升降腿电推杆(2)的一端与桌面连接，另一端与支撑脚(5)连接，所述的支撑脚(5)为梯形台，放置于地面上，所述的第一桌腿外壳(3)和第二桌腿外壳分别套设于升降腿电推杆(2)的外周。

3.根据权利要求2所述的一种智能书桌装置，其特征在于，所述的L形桌面(1)一侧开设方形孔，所述的升降置物柜(29)包括抬升木柜(6)、第一升降电机(7)、抬升木柜底座(8)、抬升木柜支撑架(9)、第一滑轨(10)、第一滑块和第一丝杆(11)，所述的抬升木柜底座(8)一侧开设螺纹孔，另一侧通过第一滑块与第一滑轨(10)连接，所述的第一滑轨(10)与方形孔侧面固定连接，所述的抬升木柜(6)通过抬升木柜支撑架(9)与滑块连接，所述的第一丝杆(11)套设于抬升木柜底座(8)一侧的螺纹孔中，且与第一升降电机(7)同轴连接，所述的第一升降电机(7)与控制单元连接；

所述的第一升降电机(7)接收控制单元信号，驱动第一丝杆(11)同轴转动，带动抬升木柜底座(8)通过第一滑块沿第一滑轨(10)上下移动，所述的抬升木柜(6)在抬升木柜支撑架(9)和滑块的连接下，随抬升木柜底座(8)上下移动，穿过桌面(1)的方形孔。

4.根据权利要求3所述的一种智能书桌装置，其特征在于，所述的L形桌面(1)中间开设圆形孔，所述的旋转置物柜(30)包括旋转木柜(12)、第二升降电机(13)、行星轮组(14)、第二丝杆(15)、旋转木柜底座(16)、第二滑轨(17)、第二滑块和旋转电机，所述的旋转木柜底座(16)一侧开设螺纹孔，另一侧通过第二滑块与第二滑轨(17)连接，所述的第二滑轨(17)与圆形孔侧面固定连接，所述的行星轮组(14)和旋转电机相互连接，且分别安装于旋转木柜底座(16)上，所述的旋转木柜(12)与行星轮组(14)连接，所述的第二丝杆(15)套设于旋转木柜底座(16)一侧的螺纹孔中，且与第二升降电机(13)同轴连接，所述的第二升降电机(13)和旋转电机分别与控制单元连接；

所述的第二升降电机(13)接收控制单元信号，驱动第二丝杆(15)同轴转动，带动旋转木柜底座(16)通过第二滑块沿第二滑轨(17)上下移动，所述的旋转木柜(12)随旋转木柜底座(16)上下移动，穿过桌面(1)的圆形孔，所述的旋转电机接收控制单元信号，驱动行星轮组(14)带动旋转木柜(12)旋转设定角度。

5.根据权利要求4所述的一种智能书桌装置，其特征在于，所述的茶台机构(31)包括舵机(18)、四杆组件(19)、角铁(20)和茶台(21)，所述的四杆组件(19)包括四根相互平行的竖杆，且下端分别与茶台(21)的四角铰接，上端分别通过角铁(20)安装于桌面(1)底部，所述的舵机(18)与四杆组件(19)连接，并与控制单元连接；

所述的舵机(18)旋转驱动四杆组件(19)摆动，所述的四杆组件(19)带动茶台(21)向外向上运动或向下向内运动。

6.根据权利要求5所述的一种智能书桌装置，其特征在于，所述的面板机构(32)包括面板(22)、连杆(23)、固定座(24)、自锁滑轨(25)、电推杆(26)及铰链(27)，所述的面板(22)的通过铰链(27)与桌面(1)连接，所述的固定座(24)固定设置于桌面(1)底部，所述的自锁滑轨(25)固定安装于固定座(24)上，所述的连杆(23)的一端与面板(22)底部连接，另一端通过滑块与自锁滑轨(25)连接，所述的电推杆(26)的一端与固定座(24)连接，另一端与面板(22)底部铰接，并与控制单元连接；

所述的电推杆(26)动作，推动面板(22)以铰链(27)为轴摆动升起或摆动落下，所述的连杆(23)和自锁滑轨(25)用于稳定面板(22)的运动。

7.根据权利要求6所述的一种智能书桌装置，其特征在于，所述的控制机构包括远程控制单元、触摸控制单元和语音控制单元，所述的触摸控制单元和语音控制单元安装于桌面上，所述的远程控制单元、触摸控制单元和语音控制单元分别与控制单元连接。

8.根据权利要求7所述的一种智能书桌装置，其特征在于，所述的触摸控制单元包括触摸屏和蓝牙模块，所述的触摸屏镶嵌于桌面，所述的蓝牙模块分别与触摸屏和控制单元连接，所述的语音控制单元包括树莓派4B、麦克风、音箱和语音识别处理模块，所述的麦克风和音箱分别设置于桌面上，并分别与语音识别处理模块连接，所述的语音识别处理模块与树莓派4B连接，所述的树莓派4B与控制单元连接。

9.根据权利要求8所述的一种智能书桌装置，其特征在于，所述的远程控制单元包括用户终端和终端服务器，所述的用户终端通过终端服务器与控制单元连接，使用过程中，所述的用户终端用于存储智能书桌调整记录并记录使用时长，当使用时长达到设定阈值时，发送健康提示。

10.根据权利要求1所述的一种智能书桌装置，其特征在于，所述的控制单元包括控制器和控制电路，所述的控制电路的主控芯片采用STM32F103C8T6芯片。

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