陳薈如 莫蕓菲菲

隨著人們的生活水平不斷提高，大家對(duì)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(diào)查顯示，一般職場(chǎng)女性每天早上花在梳妝臺(tái)前的時(shí)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(gè)問題，同時(shí)增添化妝時(shí)的樂趣，我們?cè)诶蠋煹闹笇?dǎo)下制作了一個(gè)具有交互式功能的智能梳妝鏡。它可以在用戶化妝時(shí)為用戶提供幫助——遞取化妝用品、提供梳妝建議、播放天氣預(yù)報(bào)等。

功能設(shè)計(jì)

功能一：對(duì)話交互功能。

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

智能模式預(yù)設(shè)不同的妝容模式，實(shí)現(xiàn)用戶的個(gè)性化設(shè)計(jì)。使用此模式時(shí)，用戶只要說出妝容類型，該妝容所使用的化妝品便會(huì)按化妝步驟依次彈出。

功能二：抽屜彈出功能。

為了實(shí)現(xiàn)指定化妝品能準(zhǔn)確彈出這一功能，我們必須先將柜體分為一個(gè)個(gè)小抽屜，再讓小抽屜可以“被控制”，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)“控制進(jìn)出”的功能。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，我們?cè)诶蠋煹闹笇?dǎo)下做了好多實(shí)驗(yàn)來選定動(dòng)力結(jié)構(gòu)。

A. 螺桿伸縮結(jié)構(gòu)：螺桿可直接安裝在抽屜后部，用 3D 打印制作螺桿馬達(dá)的連接件，讓馬達(dá)在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)抽屜彈出。螺桿便于安裝，運(yùn)行穩(wěn)定，但經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)這一結(jié)構(gòu)存在缺點(diǎn)：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(jié)構(gòu)：采用平行四邊形原理鉸接，伸縮靈活，使用舵機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，從而帶動(dòng)柜子彈出，噪音較小。但這一結(jié)構(gòu)也存在缺點(diǎn)：帶動(dòng)抽屜進(jìn)出較不穩(wěn)定，不易控制；不便制作；不便安裝。

C. 傳送帶結(jié)構(gòu)：傳送帶利用工作構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)使載體向前輸送，輸送帶用以傳遞牽引力，馬達(dá)給輸送機(jī)以動(dòng)力，用滾輪承載裝著化妝品的柜子，讓輸送帶形成無(wú)載分支的閉合回路，通過控制馬達(dá)來實(shí)現(xiàn)柜子彈出。其優(yōu)點(diǎn)在于運(yùn)行平穩(wěn)，速度均勻，能耗小。但美中不足的是：運(yùn)行時(shí)輸送帶可能會(huì)跑偏，需要設(shè)計(jì)好輸送帶寬度及保持抽屜平衡， 否則抽屜內(nèi)的化妝品會(huì)跌落；傳送帶存在因磨損而斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。

以上三種機(jī)械結(jié)構(gòu)我們都做出了成品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過對(duì)比最后我們選擇了“傳送帶結(jié)構(gòu)”，因?yàn)檫@是目前為止在測(cè)試中表現(xiàn)最穩(wěn)定、最合適本項(xiàng)目的動(dòng)力結(jié)構(gòu)。

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(yǔ)音控制播報(bào)當(dāng)天的天氣情況，并提供著裝建議。鏡前燈可以通過語(yǔ)音控制旋轉(zhuǎn)角度，能夠根據(jù)人與鏡子的距離自動(dòng)感應(yīng)開關(guān)，并依周圍環(huán)境自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度。

功能實(shí)現(xiàn)

邏輯主板和動(dòng)力源

在邏輯主板的選擇上，我們選擇了經(jīng)濟(jì)實(shí)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(shè)計(jì)要求；在動(dòng)力源的選擇上，馬達(dá)和舵機(jī)都可以滿足我們的設(shè)計(jì)要求，但是舵機(jī)的“行程”易受限，所以我們選擇馬達(dá)作為動(dòng)力源。

自動(dòng)收放功能設(shè)計(jì)

如前文提到的“傳送帶結(jié)構(gòu)側(cè)視剖面圖”所示，每一個(gè)儲(chǔ)物小抽屜的底部都連接著一個(gè)小傳送帶實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳輸、抽屜自動(dòng)彈出、收回功能。語(yǔ)音模塊可識(shí)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(cè)到重量后自動(dòng)收回。

梳妝鏡智能補(bǔ)光燈的亮度調(diào)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(dòng)調(diào)整亮度；用紅外傳感器能夠檢測(cè)是否有人靠近鏡子。當(dāng)檢測(cè)到有人靠近鏡子并且環(huán)境亮度不夠時(shí)，鏡前燈自動(dòng)開啟；語(yǔ)言模塊可識(shí)別語(yǔ)音命令“開啟”或“關(guān)閉”，以控制燈的開關(guān)。

制作過程

“魔鏡”主體

一般的梳妝臺(tái)抽屜都比較大，數(shù)量也不多，沒辦法實(shí)現(xiàn)我們的設(shè)想，于是我們決定利用學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的工具：激光寶盒、3D 打印機(jī)、機(jī)械雕刻機(jī)制作一個(gè)梳妝臺(tái)。我們?cè)O(shè)計(jì)好整體造型，利用CAD畫圖，用機(jī)械雕刻機(jī)雕刻高密度板，并上色美化，再進(jìn)行拼接。

動(dòng)力結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)

為了實(shí)現(xiàn)這一功能，我們做了一個(gè)又一個(gè)實(shí)驗(yàn)。

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，采用螺桿式結(jié)構(gòu)的A方案速度太慢，在本設(shè)計(jì)中使用不合適，棄用；B方案采用舵機(jī)控制X型伸縮結(jié)構(gòu)，在控制方面的表現(xiàn)還可以，若加入固定軌道、加強(qiáng)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)還是可以應(yīng)用在本設(shè)計(jì)之中，但是制作過于復(fù)雜，暫時(shí)不考慮；采用傳送帶結(jié)構(gòu)的C方案是測(cè)試結(jié)果最合適本設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)。

擴(kuò)展板的選擇和程序的設(shè)計(jì)

為了簡(jiǎn)化接線，又滿足設(shè)備需要，我們選擇了學(xué)校創(chuàng)客空間設(shè)計(jì)的擴(kuò)展板用來搭建我們的設(shè)備。

程序編輯來自Mixly軟件，主要實(shí)現(xiàn)控制小抽屜主動(dòng)進(jìn)出的功能。語(yǔ)音控制功能只要把M6標(biāo)準(zhǔn)版語(yǔ)音模塊與主控板（nano）連接，采用語(yǔ)音模塊對(duì)話模式，將其接收指令轉(zhuǎn)為十六進(jìn)制后用mixly編程即可實(shí)現(xiàn)。

使用方法

1.給設(shè)備通電，開啟電源開關(guān)并喚醒設(shè)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(huì)調(diào)節(jié)適應(yīng)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(dāng)光敏電阻感應(yīng)到光線較暗時(shí)，鏡面燈帶會(huì)自動(dòng)調(diào)亮。

3.當(dāng)人未在鏡前時(shí)，鏡子會(huì)自動(dòng)感應(yīng)，朝著人所處方向旋轉(zhuǎn)角度。

測(cè)試過程中我們發(fā)現(xiàn)，該作品能夠通過語(yǔ)音口令實(shí)現(xiàn)良好的互動(dòng)，反應(yīng)較靈敏，化妝品的“取入取出”較為穩(wěn)定，達(dá)到預(yù)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(jìn)一步完善。

未來，我們希望在以下幾個(gè)方面改進(jìn)我們的作品：增加柜子的數(shù)量，使用更高級(jí)的語(yǔ)音控制模塊；增加機(jī)械臂，通過機(jī)械臂將柜中的化妝用品取出遞給用戶，以替代用戶手動(dòng)拿??；加入時(shí)間顯示屏，提供叫醒服務(wù)；采用折疊式設(shè)計(jì)，縮小產(chǎn)品體積，以方便攜帶；增加化妝工具的單獨(dú)放置及自動(dòng)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(xué)生科技創(chuàng)新成果競(jìng)賽一等獎(jiǎng) 指導(dǎo)老師：馬玉橋、黃義強(qiáng)、李玉華）