CN108537978B - 一种自动调节的自适应大容量自动存取智能快件箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可自动存取物品的大容量智能快件箱，包括柜体、设置在柜体后端的机械手；柜体设有存取窗口；存取窗口底部设有传送带，顶部设有检测单元；检测单元用以检测物品的尺寸；柜体内设有托架；柜体内设有存放物品的多列存放格；隔板与柜体之间设有滑动机构；驱动机构带动隔板沿滑动机构滑动；每个存放格通过卡槽进行分隔；存取窗口内部设有伸缩机构，伸缩机构连接有推板；存件时检测到物品的尺寸后，机械手抓取托架上的托盘至传送带后端，传送带将物品传输至托盘上，机械手将存放物品的托盘输送至存放格，将托盘置于不同的卡槽内；取件时机械手将托盘抓取至存取窗口内，取件后机械手将托盘放回托架上；本快件箱空间利用率高，便于用户取放。

Description

一种自动调节的自适应大容量自动存取智能快件箱

技术领域

本发明属于智能快件箱领域，特别是一种自动调节的自适应大容量自动存取智能快件箱。

背景技术

新型的智慧自提货系统，应快递系统的发展、商家和用户O2O(Online ToOffline，线上到线下)的需求而萌生。网购、快递正在悄然改变人们的生活。然而在方便生活的同时，海量快递也带来了快递员投递难、用户取件累、物业和单位的管理难等快递最后一公里/一百米问题。作为当前最热门的末端解决方案之一，智能快件箱自然成为关注的重点。

目前，市场上已存在多款快件箱，但是柜体结构相对固定单一，存在存储件容量有限等问题；存储箱体无法调整导致内部空间利用率大大降低，也会导致单件存储体积受限；对于一些快件箱存在多个存取窗口，对于不同高度的存储箱体存在不同高度的存取窗口，因此对于老人和小孩取件困难。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种自动调节的自适应大容量自动存取智能快件箱，结合存储物品尺寸的大数据，可提前设置好存储格的宽度，充分利用好快件箱内部的存储空间。与现有智能快件箱技术相比，本发明还可以解决存储件容量有限、老人和小孩取件困难、无法根据货物体积调整存储空间等问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种可调节的自适应大容量自动存取智能快件箱，包括柜体、设置在柜体后端的机械手；所述柜体设有存取窗口，存取窗口底部设有传送带；存储窗口顶部设有检测单元，所述检测单元用以检测物品的尺寸；所述柜体内设有存放托盘的托架，托架内存放有多个不同尺寸的托盘；所述柜体内设有多个隔板，所述隔板将柜体分隔成多列存放格；所述隔板与柜体之间设有滑动机构，所述隔板与驱动机构相连，驱动机构带动隔板沿滑动机构滑动，以调隔板之间的间距，从而调整每个存放格的宽度；每个隔板沿高度方向上设有多个卡槽，用于支撑托盘；所述存取窗口内部设有伸缩机构，伸缩机构连接有推板，所述推板的推动方向垂直于传送带输送方向；存件时，检测单元检测到物品的尺寸后，推板伸出将物品推至传送带的一侧，机械手运动抓取托架上与物品尺寸相对应的托盘至传送带后端一侧，传送带将物品传输至托盘上，机械手将存放物品的托盘输送至存放格，根据物品的高度，机械手将托盘置于不同的卡槽内；取件时，机械手将存放格内存放物品的托盘抓取至存取窗口内，取件后机械手将托盘放回托架上。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

(1)本发明的快件箱可根据常用存储货物的尺寸自动调整存储格的宽度，充分利用好快件箱内部的存储空间，特别可结合存储物品尺寸的大数据分析，更加优化存储空间。

(2)拥有超大容量，可根据货物大小，智能分配存储空间，最小调节高度达1.5cm。在相同占地面积的前提下，可在高度上提高快件箱的高度，存储量达到现有快件箱的150％以上；最大单件存储体积也可进行调整，且存储空间利用率也大大提高。

(3)可充分利用垂直空间通过机械手将物品输送至存取窗口，避免了因身高原因造成取件困难。

(4)单个存取件口，比现有快递柜多个电子锁结构更加安全、方便、可靠；存取全程自动化，快捷、省力，也避免了门锁未关造成空间浪费的问题；

(5)存放格采用模块化设计，可根据实际需要个性化定制规格，方便拆卸；

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为一种自动调节的自适应大容量自动存取智能快件箱后视轴侧图。

图2为一种自动调节的自适应大容量自动存取智能快件箱正视轴侧图。

图3为存取窗口内检测单元位置示意图。

图4为机械臂伸缩装置结构示意图。

图5为隔板结构示意图。

图6隔板与驱动机构连接示意图。

图7为滑动机构实施例一结构示意图。

图8为机械臂整体结构示意图。

图9为机械臂水平运动机构结构示意图。

图10为机械臂竖直运动机构结构示意图。

具体实施方式

为了说明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。

结合图1-图5，本发明的一种可调节的自适应大容量自动存取智能快件箱，包括柜体、设置在柜体后端的机械手；所述柜体设有存取窗口1，存取窗口1底部设有传送带2；存储窗口1顶部设有检测单元12，所述检测单元12用以检测物品的尺寸；所述柜体内设有存放托盘4的托架1-1，托架内存放有多个不同尺寸的托盘4；所述柜体内设有多个隔板28，所述隔板28将柜体分隔成多列存放格；所述隔板28与柜体之间设有滑动机构，所述隔板28与驱动机构相连，驱动机构带动隔板沿滑动机构滑动，以调隔板28之间的间距，从而调整每个存放格的宽度；每个隔板28沿高度方向上设有多个卡槽8，用于支撑托盘4；所述存取窗口1内部设有伸缩机构，伸缩机构连接有推板22，所述推板22的推动方向垂直于传送带2输送方向，用以存件时将物品推至传送带2一侧，使物品可以准确搬运到对应尺寸的托盘上；存件时，检测单元12检测到物品的尺寸后，推板22伸出将物品推至传送带2的一侧，保证物品可以准确搬运到对应的托盘4上，经处理器分析并控制机械手运动，机械手抓取托架1-1上与物品尺寸相对应的托盘4至传送带2后端一侧，传送带2将物品传输至托盘4上，机械手将存放物品的托盘4输送至存放格，根据物品的高度，处理器控制机械手将托盘4置于不同的卡槽8内；取件时，机械手将存放格内存放物品的托盘4抓取至存取窗口1内，取件后机械手将托盘4放回托架1-1上。

作为一种实施方式，所述伸缩机构为电动缸；在另外一些实施方式中，所述伸缩机构为电动伸缩杆或电机驱动的丝杠机构。

进一步的，结合图6，所述驱动机构包括第一驱动电机23、两条平行设置的第一直齿条26、两个第一转动齿轮24、第一转动轴25、第一安装架29；所述第一驱动电机23的转轴与第一转动轴25相连；所述第一转动轴25两端通过轴承与第一安装架29相连；所述第一安装架29与隔板28下端固连；两个第一转动齿轮24与第一转动轴25相连；每个第一直齿条26分别与一个第一转动齿轮25配合；所述第一直齿条26固定在柜体内下端；所述第一驱动电机23带动第一转动轴25转动，从而带动两个第一第二转动齿轮14沿第一第二直齿条5行走，从而带动隔板28在柜体内移动，以调整隔板28之间的间距，从而实现存放格的宽度的自动调整。

在一些实施方式中，结合图7，所述滑动机构包括滑轨27、滑动环30；所述滑轨27两端与柜体内上端固连；所述滑轨27轴向与第一直齿条26长度方向平行；所述滑动环30与隔板28上端固连；所述滑动环30可沿滑轨27滑动，在驱动机构驱动下，隔板28之间通过滑动机构相对移动。

在另外一些事实方式中，所述滑动机构为滑轨滑块机构，所述柜体下端固定有滑轨，所述滑轨轴向方向与第一直齿条26长度方向平行；所述隔板28下端固连有滑块，所述滑块可沿滑轨滑动，在在驱动机构驱动下，隔板28之间通过滑动机构相对移动。

作为一种实施方式，所述传送带2下端设有压力传感，压力传感器可检测传送带上的物品的压力，根据压力值，可获得物品的寄件价格，经处理器运算，在柜体前端的触摸屏9上生成二维码，用户扫描二维码可实现寄件实时支付，完成支付后，存取窗口1关闭，传送带2传输物品。同时，当物品重量超出设定值时，发出报警显示，提示用户超出重量，无法存放。

作为一种实施方式，所述传送带2采用称重皮带机或皮带秤，称重皮带机或皮带秤与处理器相连，以获取物品的重量和寄件价格。

结合图3，作为一种实施方式，所述检测单元12为一对红外光栅，一对红外光栅分别设置在传送带2的进出口两端；红外光栅分别通过竖直滑动机构实现上下滑动；红外光栅在竖直滑动机构驱动从上向下对物品进行扫描，以获得物品的高度。处理器根据扫描的高度控制机械手存放托盘4的存放位置。

作为一种实施方式，所述竖直滑动机构包括设置在传送带2上端的两个第二驱动电机、两个丝杠机构；两个红外光栅分别与一个丝杠机构相连，第二驱动电机驱动丝杠机构，存取窗口1设有滑轨，第二驱动电机驱动丝杠机构使得红外光栅通过滑块沿滑轨上下滑动。

作为另外一种实施方式，所述竖直滑动机构为电动缸，电动缸通过连接杆与两个红外光栅相连，电动缸带动两个红外光栅上下滑动。

结合图1、图8，作为一种实施方式，所述机械手包括水平运动机构、竖直运动机构、伸缩装置3；所述伸缩装置3与竖直运动机构相连，所述竖直运动机构与水平运行机构相连；所述水平运动机构带动竖直运动机构水平运动，所述竖直运动机构带动伸缩装置3运动；存件时，水平运动机构和竖直运动机构将伸缩装置3运动至托架1-1后端，伸缩装置3伸出托举托盘4下端；竖直运动机构将伸缩装置3上升，取出托盘4，将托盘4输送传送带后端；托盘4放置物品后，水平运动机构和竖直运动机构将伸缩装置3运动至托架后端，然后将托盘4置于卡槽8上，竖直运动机构下降，伸缩装置3缩回；取件时，水平运动机构和竖直运动机构将伸缩装置3运动至物品存放的位置，伸缩装置3伸出托举托盘4下端；竖直运动机构将伸缩装置3上升，取出托盘4，将托盘4输送到存取窗口1；物品被取走后，水平运动机构和竖直运动机构将托盘运动至托架1-1后端，然后将托盘4置于卡槽8上，竖直运动机构下降，伸缩装置3缩回。

结合图9，进一步的，所述水平运动机构包括第三驱动电机13、两条平行设置的第二直齿条5、两个第二转动齿轮14、第二转动轴15、第二安装架16；所述第三驱动电机13位于第二安装架16内，第三驱动电机13的转轴与第二转动轴15相连；所述第二转动轴15两端通过轴承与第二安装架16相连；两个第二转动齿轮14与第二转动轴15相连；每个第二直齿条5分别与一个转动齿轮15配合；第三驱动电机13带动第二转动轴15转动，从而带动两个第二转动齿轮14沿第二直齿条5行走，实现水平运动；

结合图10，进一步的，所述竖直运动机构，包括第四驱动电机19、连接架21、安装座11、丝杠机构18、导柱17、横梁20；所述连接架21的下端与第二安装架16固连；连接架21的上端与横梁20相连；所述横梁20与柜体上端固连；所述第四驱动电机19固定在第二安装架16或横梁20上，转动轴与丝杠机构18相连；所述丝杠机构18的丝杠上、下端分别通过轴承与横梁20和第二安装架16相连；所述丝杠机构18的丝母与安装座11固连，且丝母与导柱17固连；所述导柱的上端与横梁20固连，下端与第二安装架16固连；所述导柱17的轴向与丝杠的轴向平行；所述第二驱动电机驱动丝杠机构带动安装座11上下运动，实现垂直运动。

进一步的，所述伸缩装置3包括两个平行设置的电动伸缩杆；两个电动伸缩杆均固定在安装座上。

取件时，在一些实施方式中，所述机械手将存放物品的托盘4抓取至传送带2；在另一些实施方式中，所述传送带2上端设有卡槽8，所述机械手将存放物品的托盘4抓取至传送带2上端的卡槽8内。

进一步的，所述存取窗口1与存放托盘4的托架设置在柜体的同一列存放格内，以减小非物品存储空间，增大物品存储空间。

优选的，所述托架结构与存放格结构相同，设置多个卡槽8进行分隔。

进一步的，上下卡槽8之间间距最小调节高度为1.5cm，满足薄的快递文件的存放，可最大程度调节适合的存储空间。

工作时过程：柜体前端设有触摸屏9或控制盒，触摸屏9或控制按盒与处理器相连，所述触摸屏9设有存件和取件界面，或控制按钮设置存件和取件按钮；当物品重量超出设定值时，可在触摸屏9提示报警，或控制盒上通过报警灯提示；存件时，所述处理器在测量装置获得物品尺寸信息后，结合存储物品尺寸的大数据，通过多目标优化算法计算出所需存储空间，并判断出对应存储位置，控制隔板28移动至合适的空间，将位置信息发送给机械臂，处理器控制机械臂将相应尺寸的托盘4插入对应的卡槽8内，将货物存放到对应位置；取件时，所述处理器接收到取件请求后，找出物品所在对应卡槽8位置，并将信息发送给机械臂，控制机械臂从货架抓取物品送至存取窗口1；取件后，将托盘放回原先的托架1-1上。根据村取件的常用尺寸，通过处理器的大数据分析，可自动调整每个存放格的宽度，充分利用好快件箱内部的存储空间，优化存储空间。

Claims (8)

1.一种可调节的自适应大容量自动存取智能快件箱，其特征在于，包括柜体、设置在柜体后端的机械手；所述柜体设有存取窗口（1），存取窗口（1）底部设有传送带（2）；存储窗口（1）顶部设有检测单元（12），所述检测单元（12）用以检测物品的尺寸；所述柜体内设有存放托盘（4）的托架（1-1），托架内存放有多个不同尺寸的托盘（4）；所述柜体内设有多个隔板（28），所述隔板（28）将柜体分隔成多列存放格；所述隔板（28）与柜体之间设有滑动机构，所述隔板（28）与驱动机构相连，驱动机构带动隔板沿滑动机构滑动，以调隔板（28）之间的间距，从而调整每个存放格的宽度；每个隔板（28）沿高度方向上设有多个卡槽（8），用于支撑托盘（4）；所述存取窗口（1）内部设有伸缩机构，伸缩机构连接有推板（22），所述推板（22）的推动方向垂直于传送带（2）输送方向；存件时，检测单元（12）检测到物品的尺寸后，推板（22）伸出将物品推至传送带（2）的一侧，机械手运动抓取托架（1-1）上与物品尺寸相对应的托盘（4）至传送带（2）后端一侧，传送带（2）将物品传输至托盘（4）上，机械手将存放物品的托盘（4）输送至存放格，根据物品的高度，机械手将托盘（4）置于不同的卡槽（8）内；取件时，机械手将存放格内存放物品的托盘（4）抓取至存取窗口（1）内，取件后机械手将托盘（4）放回托架（1-1）上；

所述驱动机构包括第一驱动电机（23）、两条平行设置的第一直齿条（26）、两个第一转动齿轮（24）、第一转动轴（25）、第一安装架（29）；所述第一驱动电机（23）的转轴与第一转动轴（25）相连；所述第一转动轴（25）两端通过轴承与第一安装架（29）相连；所述第一安装架（29）与隔板（28）下端固连；两个第一转动齿轮（24）与第一转动轴（25）相连；每个第一直齿条（26）分别与一个第一转动齿轮（24）配合；所述第一直齿条（26）固定在柜体内下端；所述第一驱动电机（23）带动第一转动轴（25）转动，从而带动两个第一第二转动齿轮（14）沿第一第二直齿条（5）行走，从而带动隔板（28）在柜体内移动，以调整隔板（28）之间的间距；

所述传送带（2）下端设有压力传感，压力传感器检测传送带上的物品的压力，在柜体前端的触摸屏（9）上生成二维码，用户扫描二维码可实现寄件实时支付，完成支付后，存取窗口（1）关闭，传送带（2）传输物品；当物品重量超出设定值时，触摸屏（9）发出报警显示，提示用户超出重量，无法存放。

2.根据权利要求1所述的一种可调节的自适应大容量自动存取智能快件箱，其特征在于，所述伸缩机构为电动缸、电动伸缩杆或电机驱动的丝杠机构。

3.根据权利要求1所述的一种可调节的自适应大容量自动存取智能快件箱，其特征在于，所述滑动机构包括滑轨（27）、滑动环（30）；所述滑轨（27）两端与柜体内上端固连；所述滑轨（27）轴向与第一直齿条（26）长度方向平行；所述滑动环（30）与隔板（28）上端固连；所述滑动环（30）可沿滑轨（27）滑动，在驱动机构驱动下，隔板（28）之间通过滑动机构相对移动。

4.根据权利要求1所述的一种可调节的自适应大容量自动存取智能快件箱，其特征在于，所述传送带（2）采用称重皮带机或皮带秤。

5.根据权利要求1所述的一种可调节的自适应大容量自动存取智能快件箱，其特征在于，所述检测单元（12）为一对红外光栅，一对红外光栅分别设置在传送带（2）的进出口两端；红外光栅分别通过竖直滑动机构实现上下滑动；红外光栅在竖直滑动机构驱动从上向下对物品进行扫描，以获得物品的高度。

6.根据权利要求1所述的一种可调节的自适应大容量自动存取智能快件箱，其特征在于，所述机械手包括水平运动机构、竖直运动机构、伸缩装置（3）；所述伸缩装置（3）与竖直运动机构相连，所述竖直运动机构与水平运行机构相连；所述水平运动机构带动竖直运动机构水平运动，所述竖直运动机构带动伸缩装置（3）运动；存件时，水平运动机构和竖直运动机构将伸缩装置（3）运动至托架（1-1）后端，伸缩装置（3）伸出托举托盘（4）下端；竖直运动机构将伸缩装置（3）上升，取出托盘（4），将托盘（4）输送传送带后端；托盘（4）放置物品后，水平运动机构和竖直运动机构将伸缩装置（3）运动至托架后端，然后将托盘（4）置于卡槽（8）上，竖直运动机构下降，伸缩装置（3）缩回；取件时，水平运动机构和竖直运动机构将伸缩装置（3）运动至物品存放的位置，伸缩装置（3）伸出托举托盘（4）下端；竖直运动机构将伸缩装置（3）上升，取出托盘（4），将托盘（4）输送到存取窗口（1）；物品被取走后，水平运动机构和竖直运动机构将托盘运动至托架（1-1）后端，然后将托盘（4）置于卡槽（8）上，竖直运动机构下降，伸缩装置（3）缩回。

7.根据权利要求6所述的一种可调节的自适应大容量自动存取智能快件箱，其特征在于，所述水平运动机构包括第三驱动电机（13）、两条平行设置的第二直齿条（5）、两个第二转动齿轮（14）、第二转动轴（15）、第二安装架（16）；所述第三驱动电机（13）位于第二安装架（16）内，第三驱动电机（13）的转轴与第二转动轴（15）相连；所述第二转动轴（15）两端通过轴承与第二安装架（16）相连；两个第二转动齿轮（14）与第二转动轴（15）相连；每个第二直齿条（5）分别与一个第二转动齿轮（14）配合；第三驱动电机（13）带动第二转动轴（15）转动，从而带动两个第二转动齿轮（14）沿第二直齿条（5）行走，实现水平运动。

8.根据权利要求6所述的一种可调节的自适应大容量自动存取智能快件箱，其特征在于，所述竖直运动机构，包括第四驱动电机（19）、连接架（21）、安装座（11）、丝杠机构（18）、导柱（17）、横梁（20）；所述连接架（21）的下端与第二安装架（16）固连；连接架（21）的上端与横梁（20）相连；所述横梁（20）与柜体上端固连；所述第四驱动电机（19）固定在第二安装架（16）或横梁（20）上，转动轴与丝杠机构（18）相连；所述丝杠机构（18）的丝杠上、下端分别通过轴承与横梁（20）和第二安装架（16）相连；所述丝杠机构（18）的丝母与安装座（11）固连，且丝母与导柱（17）固连；所述导柱的上端与横梁（20）固连，下端与第二安装架（16）固连；所述导柱（17）的轴向与丝杠的轴向平行；所述第四驱动电机驱动丝杠机构带动安装座（11）上下运动，实现垂直运动。