针对现有展柜功能单一、内部设计不完善、展品展示过程中存 在盲点等问题设计了一种机电一体化多功能展柜。利用Solid works 软件对该展柜进行了三维模型搭建，实现了自动启停、展品360° 旋转、显示屏图文展示及语音讲解功能。该展柜可增强参观者的兴 趣并给予参观者良好的参展体验。 展柜可以更好地帮助人们陈列物品，不仅美观，而且极大程度上节省了空间，方便参观者参观物品。但随着展品种类的不断增加，不同种类的展品各自所需的展柜种类也不同，例如文物作为历 史和文化的重要载体，对文物进行良好保护意义重大，而多功能高水平的展柜的设计，就起到一定的作用。在多功能展柜研究领域，已经有了较多的研究，如文物展柜湿度控制、磁悬浮技术、伪全息投影技术、智能展柜照明系统、可拼合可升降展柜，越来越多的科技融入到展柜研发中。本文研发了一种多功能展柜，实现了展柜自动启停、展品360°旋转、显示屏图文展示及语音讲解功能。
一、展柜整体设计
整个展柜分为展柜外框部分、人机互动部分、红外传感测距部 分、电磁感应部分、机械传动部分。图1所示为展柜整体示意图。 其中机械传动部分分为后侧旋转装置、前侧水平移动装置、水平旋 转装置以及展品转移装置。展柜整体运动流程：参观者选择所需了 解的展品后；展柜后侧旋转装置进行竖直方向旋转，将对应展品移 动至A点；水平移动装置在丝杠副带动下移动至与后侧旋转装置接 触处，展品转移装置将展品由展柜后侧旋转装置转移至水平移动装 置上；水平移动装置由在丝杠副的带动下将展品移动至展柜中心B 点；水平旋转装置带动展品360°旋转，同时显示屏对展品进行语 音讲解，参观结束，各装置复位，第二次参观重复此流程。
二、展柜各部分及其参数设计
2.1 外框部分设计
外框主体材料为T型槽铝型材，正面、两侧以及顶端材料为喷漆铁皮。由左侧360mm的左侧支撑架，1140mm的前侧水平支撑架及若干挡板组成，由二通连接件和欧标螺母螺栓连接起来。
2.2 后侧旋转装置
展柜后侧旋转装置包括后旋转电机、六角旋转固定件、连杆、 “L”型旋转载物台、展品放置台。整个装置由步进电机带动六角 旋转固定件旋转，从而带动六角旋转固定件连接的连杆以及旋转载 物台，以完成零件竖直方向旋转目的。为保证零件在旋转过程中始 终保持水平稳定状态，特将旋转载物台设计为“L”型，并令其与连杆之间为环形链接，整体可以展示6个零件（图3）。为保证指定旋转载物台移动至展柜左侧水平位置，由霍尔传感器精确定位确定其是否与水平移动装置在同一水平线上。具体步骤为霍尔开 关传感器检测旋转载物台上安装的磁铁条，当检测到指定的磁铁条后， 将信号反馈给PLC控制系统，PLC控制系统控制旋转电机，此时旋转电机断电，使得旋转载物台刚好停止在与水平旋转平台同等水平高度位置。
2.3 前侧水平移动装置
水平移动机构（图4）由丝杠电机、滚珠丝杠和水平移动支 架、联轴器、轴承等几部分组成。该装置是丝杠电机在PLC程序的控制下正转，通过滚珠丝杠将水平移动支架及支架上的展品从展柜 左侧水平位置，通过丝杠水平移动到展柜中心位置。
2.4 水平旋转装置
水平旋转装置主要由回转支撑轴承、蜗轮、蜗杆、电机等几部 分组成。该装置固定在前侧水平移动装置上，回转支撑内圈端面与 水平旋转平台通过螺栓连接，蜗杆与电机连接，电机带动蜗杆带动 涡轮旋转实现水平旋转平台的旋转
2.5 展品转移装置
展品转移装置（图6）主要包括连杆、滑块槽、直齿条滑块、 连杆电机等部分。展品转移装置目的为将放有展品的展品放置台由 后旋转装置转移至水平移动装置上，以便于下一水平旋转任务的进行。水平旋转平台与“L”型旋转载物台上均有和展品放置平台下 方配合的滑槽；直齿条滑块可以运动至展品放置平台下方，与展品 放置平台下方斜齿配合，在连杆电机带动下，将放有展品的展品放 置平台通过“L”型旋转载物台上的滑槽转移至水平旋转平台上。 连杆电机驱动连杆做摇摆运动，实现直齿条滑块在滑块槽中的往复 运动。
三、结束语
本文在传统展柜的基础上，设计了一种多功能展柜，并利用 Solid Works软件对其三维模型进行搭建。展柜主体采用T型槽铝型材，质地轻，便于装卸；顶部安装有红外线测距装置，当参观者靠 近时，实现电源自动开关；旋转载物台上安装有磁铁条，通过霍尔 开关传感器检测，可实现旋转载物台精准定位；整个参观过程采用 PLC进行整体控制，实现人机互动，语音讲解，让参观者全方位、 多角度的了解展品；整体设计融入光学、机械、电学，给参观者更新颖体验感受。