CN101670933B - 一种物品自动存取系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种物品自动存取系统，该系统包括：存取装置，包括能够在轨道上滑动的立柱，能够沿着所述立柱上下移动的升降台，设在所述升降台上的机械手，设在所述机械手上的扫描器；货架，设在所述轨道的一侧或两侧，由横梁及立柱片构成，其存放空间划分为若干个物品存放单元；区域码单元，设在货架的横梁上或所述物品存放单元的周边附近，数量与所述物品存放单元的个数相对应，供所述扫描器扫描；入库输送机和出库输送机，分别设在地轨的一侧或两侧。本发明能够实现单本图书或光盘等小尺寸物品或类似物品的存取完全自动化或无人化操作，适用于如无人值守的24小时开放的图书馆等。

Description

一种物品自动存取系统

技术领域

本发明涉及一种存取系统，具体涉及一种单本图书、光盘等小尺寸物品或类似物品的自动存取系统。 

背景技术

目前在市场上，图书自动存取系统的应用主要在北美、欧洲及日本等发达国家。但所使用的图书自动存取系统不是单本图书的自动存取系统，他们是将多本图书人工集放于箱盒中，然后再将盛有图书的箱盒由堆垛机自动存放于货架中。当有读者借书时，需由堆垛机将整箱盒的书从货架中取出，然后由人工将读者所需的书从该箱盒中取出交给读者。因此，这种图书自动存取系统不能实现完全自动化，也即不能实现无人化操作。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现单本图书或光盘等小尺寸物品或类似物品的存取完全自动化或无人化操作的，适用于如无人值守24小时开放的图书馆的物品自动存取系统，以解决现有技术中的上述缺陷。 

为实现上述目的，本发明的技术方案是采用一种物品自动存取系统，该系统包括：存取装置，包括能够在导轨上滑动的立柱，能够沿着所述立柱上下移动的升降台，设在所述升降台上的机械手，设在所述机械手上的扫描器；货架，设在所述导轨的一侧或两侧，所述货架上设有若干个物品存放单元；区域码单元，设在货架上或所述物品存放单元的周边附近以标识每一所述物品存放单元的位置，以使所述扫描器扫描后定位所述机械手；入库输送机和出库输送机，分别设在所述导轨的一侧或两侧。 

其中，所述货架包括横梁及立柱片，在横梁上设有支撑部件和间隔部件，由该间隔部件划分出货架的若干物品存放单元。 

其中，所述间隔部件由若干板状间隔片构成，所述支撑部件为平面状支撑板，所述间隔片的一端与所述支撑板连接，另一端与横梁连接，所述间隔片的板面设有缺口，所述缺口的形状与所述机械手的形状相对应，相邻两个间隔片之间构成所述物品存放单元。 

其中，所述间隔部件为梳状分隔条；所述支撑部件上设有与所述梳状分隔条区分出的空间位置相对应的槽，所述梳状分隔条的梳子腿划分两相邻物品存放单元。 

其中，所述货架包括横梁及立柱片，在横梁上设有若干物品套，所述物品套的一侧设有开口，两个侧壁上设有缺口，该缺口的形状与机械手的形状相对应，所述物品套构成所述物品存放单元。 

其中，所述货架包括若干物品箱，物品箱内设有间隔部件。 

其中，所述间隔部件由若干板状间隔片构成，相邻两个间隔片之间构成所述物品存放单元；或所述间隔部件由位于物品箱内腔上部的梳状分隔条及位于物品箱内腔底部的若干槽构成，相邻两个槽之间构成所述物品存放单元；或所述间隔部件由若干物品套构成，所述物品套构成所述物品存放单元。 

其中，所述升降台上设有暂存架，用于暂时存放物品。 

其中，所述区域码单元包括： 

主区域码，由一维码或二维码构成，设在区域码单元的正中间，存储有物品存放单元位置信息，所述存取装置上的机械手根据该物品位置信息对待存取物品的存取位置进行精确定位和货位确认；第一区域码，由一维码或二维码构成，设在区域码单元的左上角，存储有相对主区域码的相对位置信息，当扫描器的扫描束落到该第一区域码时，根据扫描到的该相对位置信息，使扫描器朝主区域码的方向移动；第二区域码，由一维码或二维码构成，设在区域码单元的左下角，存储有相对主区域码的相对位置信息，当扫描器的扫描束落到该第二区域码时，根据扫描到的该相对位置信息，使扫描器朝主区域码的方向移动；第三区域码，由一维码或二维码构成，设在区域码单元的右上角，存储有相对主区域码的相对位置信息，当扫描器的扫描束落到该第三区域码时，根据扫描到的该相对位置信息，使扫描器朝主区域码 的方向移动；第四区域码，由一维码或二维码构成，设在区域码单元的右下角，存储有相对主区域码的相对位置信息，当扫描器的扫描束落到该第四区域码时，根据扫描到的该相对位置信息，使扫描器朝主区域码的方向移动；第五区域码，由一维码或二维码构成，设在区域码单元的正上部，所述第一区域码与第三区域码的中间，存储有相对主区域码的相对位置信息，当扫描器的扫描束落到该第五区域码时，根据扫描到的该相对位置信息，使扫描器朝主区域码的方向移动；第六区域码，由一维码或二维码构成，设在区域码单元的正下部，所述第二区域码与第四区域码的中间，存储有相对主区域码的相对位置信息，当扫描器的扫描束落到该第六区域码时，根据扫描到的该相对位置信息，使扫描器朝主区域码的方向移动。 

其中，所述入库输送机上设有入库翻转机构，用于翻转物品，以便于所述机械手抓取；所述出库输送机上设有出库翻转机构，用于翻转物品，以便于所述出库输送机搬送。 

本发明能够实现单本图书或光盘等小尺寸物品或类似物品的存取完全自动化或无人化操作，适用于如无人值守24小时开放的图书馆的物品自动存取系统等。 

本发明独有的既可精确定位又可位址确认的条码或二维码结构，与存取装置上的机械手完全同步的扫描器，对每个货位进行高精确度定位和绝对位址确认，比常规的自动存取系统大大提高了准确性和可靠性，可避免由于存取装置和货架等的制造、安装误差、以及地基不均匀沉降等因素带来的系统运行的不稳定性。 

在存取装置的升降台上设计的有多个货位的物品暂存处，使存取装置一次循环作业可存或取多个货架位址的小尺寸物品，可大大提高入出库效率。 

附图说明

图1是本发明的实施例1所涉及的物品存取系统的俯视图； 

图2是本发明的实施例1所涉及的货架的主视图； 

图3是本发明的实施例1所涉及的存取装置的主视图； 

图4是本发明的实施例1所涉及的货架中某一层存放空间的主视图； 

图5是图4的A部分的其中一种结构的放大示意图； 

图6是图5的侧视图； 

图7是图6中B部分的放大示意图； 

图8是图6中C部分的放大示意图； 

图9是图6中D部分的放大示意图； 

图10是图4的A部分的另一种结构的放大示意图； 

图11是图10的侧视图； 

图12是图10的支撑部件的放大示意图； 

图13是设置在货架存放空间内的物品套的侧视图； 

图14是图13的E部分的放大示意图； 

图15是图13的物品套的拉出状态的示意图； 

图16是区域码单元的结构示意图； 

图17是本发明的实施例2所涉及的货架的俯视图。 

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。 

实施例1 

在本实施例中，采用地轨11作为导轨。 

如图1所示，本实施例所涉及的物品存取系统包括地轨11，能够在地轨11上滑动的存取装置10，设在地轨11两侧的货架20，设在货架20旁边的入库输送机30和出库输送机40。在入库输送机30与一侧货架20之间设有入库翻转机构31，在出库输送机40与另一个货架20之间设有出库翻转机构41。入库时，物品100经入库传送机30传送至入库翻转机构31，经入库翻转机构31翻转至合适的角度后，由滑动至入库翻转机构31附近的存取装置10搬送至货架20上；出库时，存取装置10滑动到待取出的物品100的附近，抓取物品100之后搬送至出库翻转机 构41上，物品100经出库翻转机构41翻转后搬送到出库输送机40上。 

图1中示出了在地轨11的两侧分别设置货架20的结构，但还可以根据需要将货架20全部设在地轨11的一侧。将所有的货架20设在地轨11的一侧时，优选的是在货架20的一侧设置入库输送机30和入库翻转机构31，在货架20的另一侧设置出库输送机40和出库翻转机构41。 

下面对货架20，存取装置10的结构进行详细的说明。 

图3为本实施例所涉及的存取装置10的主视图，如图3所示，存取装置10包括立柱12、能够沿着立柱12上下移动的升降台13、设在升降台13上的机械手14、设在机械手14下方或周边附近与机械手14完全同步的扫描器15。立柱12能够沿着地轨11移动，考虑到搬送时立柱12的稳定性，还可以设置天轨17，从而使立柱12同时沿着地轨11和天轨17往复移动。图中给出的立柱为双立柱，同样也可以为单立柱。并且其中的机械手14可以为水平关节式机械手，也可以为垂直关节式机械手、直角坐标式机械手或其它组合形式的机械手。本实施例中，还可以在承载台13的一侧设置暂存架16，用于暂时存放待搬送物品100。 

货架20主要由横梁、立柱片、层拉结构及背拉杆等组成。图2中给出了2跨6层式货架，但其只是本实施例的一种形式，根据设置空间的大小可以具体选择货架的跨数和层数，如3跨6层式货架、5跨5层式货架等等。 

图4是实施例1所涉及的货架中某一层存放空间的主视图，图5是图4的A部分的其中一种结构的放大示意图。图5中给出的间隔部件为若干间隔片21，货架20的存放空间被间隔片21划分为若干用于放置物品100的物品存放单元22。每个物品存放单元22的下侧或上侧或周边附近设有区域码单元23。对于区域码单元23的具体结构在后文中进行说明。图6是图5的侧视图，图7是图6中B部分的放大示意图，图8是图6中C部分的放大示意图，图9是图6中D部分的放大示意图，如图7、图9所示，间隔片21为板状部件，其一侧设有缺口21a，缺口21a的形 状与机械手14的形状相对应。如图7所示，间隔片21的下侧通过定位柱21b与固定在两个横梁20a上的支撑板26连接，支撑板26为平面形状，其后方和前方设有折弯部26a、26b，后方的折弯部26a与间隔片21的下侧后方连接，以固定间隔片21，前方的折弯部26b与后方的折弯部26a可以在发生振动时防止物品100从存放单元22中滑落。支撑板26由铁板或注塑而成的注塑板或其他材料制成。如图6、8所示，间隔片21的上部通过连接部件27与上侧的一个横梁20a连接。所述连接部件27其横截面呈如图8所示的形状，一端板面与横梁20a铆接，另一端板面呈梳子形状，利用梳子形状的两相邻梳子腿定位与间隔片21一体的定位柱21b，以进行固定。同样，所述连接部件27可以由铁板或注塑而成的注塑板或其他材料制成。 

图10为图4的A部分的另一种结构，其中的间隔部件为分隔条29。分隔条29其横截面呈如图11所示的形状，一侧板面与横梁20a铆接，另一侧板面呈梳子形状，梳子形状的每个梳子腿划分两相邻物品存放单元22，以存放物品100。分隔条29可以由铁板或注塑而成的注塑板或其他材料制成。支撑部件28设在下侧的两根横梁20a上。如图10、12所示，支撑部件28形成有若干槽28a，具体可以将铁板弯折出若干隆起部28b来形成所述的槽28a，还可以通过其他方式形成所述的槽，如将塑料直接注塑成如图12所示的样子。 

并且，还可以在货架20的每层存放空间内设置物品套50，图13是设置在货架存放空间内的物品套50的侧视图，如图13所示，物品套50为一侧开口的立方体形状，两个侧壁上设有缺口，缺口的形状与机械手14的形状相对应。物品套50的上侧通过连接件与横梁20a连接。连接件51其截面呈如图13所示的形状，两侧分别与两个横梁20a连接，中间设有与物品套50配套的导向槽，与物品套50一体的导向柱52伸入与之对应的导向槽内，以进行导向。连接件51可以由铁板或注塑板或其他材料制成。如图14所示，在物品套50的下端设有支撑板53，支撑 板53设在两个横梁20a的上部，其板面上同样设有与物品套50配套的导向槽，与物品套50一体的导向柱52伸入与之对应的导向槽内，以进行导向。支撑板53同样可以由铁板、注塑板或其他材料制成。物品套50通过上下定位导向柱52受连接件51与支撑板53的导向作用，可朝前侧伸出成如图15所示的状态。每个物品套50构成一个物品存放单元22。 

下面对区域码单元23的结构进行详细说明。 

区域码单元23设在货架20的横梁上或物品存放单元22的周边附近，每个物品存放单元22对应一个区域码单元23。如图16所示，区域码单元包括主区域码23a，由一维码或二维码构成，设在区域码单元23的正中间，存储有物品位置信息，所述存取装置10上的机械手14根据该物品位置信息对待存取物品的存取位置进行精确定位和货位确认；第一区域码23b，由一维码或二维码构成，设在区域码单元23的左上角，存储有相对主区域码23a的相对位置信息，当扫描器15的扫描束24落到该第一区域码23b时，根据扫描到的该相对位置信息，使扫描器15朝主区域码23a的方向移动；第二区域码23c，由一维码或二维码构成，设在区域码单元23的左下角，存储有相对主区域码23a的相对位置信息，当扫描器15的扫描束24落到该第二区域码23c时，根据扫描到的该相对位置信息，使扫描器15朝主区域码23a的方向移动；第三区域码23d，由一维码或二维码构成，设在区域码单元23的右上角，存储有相对主区域码23a的相对位置信息，当扫描器15的扫描束24落到该第三区域码23d时，根据扫描到的该相对位置信息，使扫描器15朝主区域码23a的方向移动；第四区域码23e，由一维码或二维码构成，设在区域码单元23的右下角，存储有相对主区域码23a的相对位置信息，当扫描器15的扫描束24落到该第四区域码23e时，根据扫描到的该相对位置信息，使扫描器15朝主区域码23a的方向移动；第五区域码23f，由一维码或二维码 构成，设在区域码单元23的正上部，所述第一区域码23b与第三区域码23d的中间，存储有相对主区域码23a的相对位置信息，当扫描器15的扫描束24落到该第五区域码23f时，根据扫描到的该相对位置信息，使扫描器15朝主区域码23a的方向移动；第六区域码23g，由一维码或二维码构成，设在区域码单元23的正下部，所述第二区域码23c与第四区域码23e的中间，存储有相对主区域码23a的相对位置信息，当扫描器15的扫描束24落到该第六区域码23g时，根据扫描到的该相对位置信息，使扫描器15朝主区域码23a的方向移动。 

上述主区域码23a、第一区域码23b、第二区域码23c、第三区域码23d、第四区域码23e、第五区域码23f、第六区域码23g为一维码或二维码。 

下面对本发明的工作原理进行说明： 

入库时，存取装置10接收上位机的控制指令(这里所说的控制指令包含物品的位置信息等)，滑动到入库输送机30的附近，待物品100经入库翻转机构31翻转成合适的角度后(具体为90°)抓取物品。根据接收的物品100的位置信息，移动到与该物品100对应的货架20的前方。但是由于安装误差、制造误差或存取装置10的滑动误差，存取装置10不能恰好移动到与该物品100对应的物品存放单元22的正前方，而可能移动到正前方附近，此时，存取装置10上与机械手14完全同步的扫描器15的扫描束24会落到如图16所示的位置。在这种状态下，扫描器15仅能扫描第二区域码23c处，但是由于第二区域码23c上存储有相对主区域码23a的相对位置信息，存取装置10上的机械手14会根据扫描到的存储在第二区域23c的相对位置信息，继续朝右侧的主区域码23a的方向移动(此时仅机械手动作)，若扫描器15的扫描束24落到第三区域码23d处，则扫描器15根据扫描到的存储在第三区域23d的相对位置信息，继续朝左侧的主区域码23a的方向移动(此时仅机械手动作)，若扫描器15的扫描束24落到第五区域码23f处，则扫描器15根据扫描到的存储在第五区域23f 上的相对位置信息，朝下侧的主区域码23a方向移动(此时仅机械手动作)，直至扫描束24与主区域码23a完全重合。此时，若物品存放单元22为由间隔片21或分隔条构成的存放单元的话，机械手14将单件物品100直接放入到物品存放单元22内。若物品存放单元22为由物品套50构成的存放单元的话，可以直接放入到物品存放单元22内。也可以将物品套50拉出至图15所示的状态后放入到物品套50后将物品套50推入货架20内，其推拉过程由机械手14完成。出库与入库过程相同，此处不再赘述。 

以上，在入库过程中，对存取装置10(具体为机械手14)抓取一个物品100后直接放入货架20的过程进行了说明，但本实施例不限于此。存取装置10还可以在入库输送机30上抓取多个物品100后暂时存放到设在升降台13上的暂存架16上，之后根据待存入物品100的存放位置的远近，依次从暂存架16上抓取物品100后放入货架20上，出库过程也一样。 

实施例2 

在实施例1中，对物品100垂直于地轨11的存放方式进行了说明，但在本实施例中，如图17所示，物品100的存放方式与地轨11平行。 

如图17所示，当物品100的存放方式与地轨11平行时，货架200包括若干物品箱201，物品箱201的存放空间与实施例1的货架20的存放空间相同，由间隔部件划分出若干存放单元。在存取物品100时，机械手14或另外的机械手(未图示)首先将物品箱201拉出至图17所示的状态，具体为拉出到存取装置的升降台(未图示)上，之后与地轨11平行地存取物品箱201内的物品100。待物品100存取后，机械手14或另外的机械手(未图示)将物品箱201推回到原来的位置。 

以上为本发明的最佳实施方式，依据本发明公开的内容，本领域的普通技术人员能够显而易见地想到一些雷同、替代方案，但这些方案均应落入本发明的保护范围。 

Claims (9)

1.一种物品自动存取系统，其特征在于，该系统包括：

存取装置(10)，包括能够在导轨上滑动的立柱(12)，能够沿着所述立柱(12)上下移动的升降台(13)，设在所述升降台(13)上的机械手(14)，设在所述机械手(14)上的扫描器(15)；

货架(20)，设在所述导轨的一侧或两侧，所述货架(20)上设有若干个物品存放单元(22)；

区域码单元(23)，设在货架(20)上或所述物品存放单元(22)的周边附近以标识每一所述物品存放单元(22)的位置，以使所述扫描器(15)扫描后定位所述机械手(14)；所述区域码单元(23)包括：主区域码(23a)，由一维码或二维码构成，设在区域码单元(23)的正中间，存储有物品存放单元(22)位置信息，所述存取装置(10)上的机械手(14)根据该物品位置信息对待存取物品的存取位置进行精确定位和货位确认；第一区域码(23b)，由一维码或二维码构成，设在区域码单元(23)的左上角，存储有相对主区域码(23a)的相对位置信息，当扫描器(15)的扫描束(24)落到该第一区域码(23b)时，根据扫描到的该相对位置信息，使扫描器(15)朝主区域码(23a)的方向移动；第二区域码(23c)，由一维码或二维码构成，设在区域码单元(23)的左下角，存储有相对主区域码(23a)的相对位置信息，当扫描器(15)的扫描束(24)落到该第二区域码(23c)时，根据扫描到的该相对位置信息，使扫描器(15)朝主区域码(23a)的方向移动；第三区域码(23d)，由一维码或二维码构成，设在区域码单元(23)的右上角，存储有相对主区域码(23a)的相对位置信息，当扫描器(15)的扫描束(24)落到该第三区域码(23d)时，根据扫描到的该相对位置信息，使扫描器(15)朝主区域码(23a)的方向移动；第四区域码(23e)，由一维码或二维码构成，设在区域码单元(23)的右下角，存储有相对主区域码(23a)的相对位置信息，当扫描器(15)的扫描束(24)落到该第四区域码(23e)时，根据扫描到的该相对位置信息，使扫描器(15)朝主区域码(23a)的方向移动；第五区域码(23f)，由一维码或二维码构成，设在区域码单元(23)的正上部，所述第一区域码(23b)与第三区域码(23d)的中间，存储有相对主区域码(23a)的相对位置信息，当扫描器(15)的扫描束(24)落到该第五区域码(23f)时，根据扫描到的该相对位置信息，使扫描器(15)朝主区域码(23a)的方向移动；第六区域码(23g)，由一维码或二维码构成，设在区域码单元(23)的正下部，所述第二区域码(23c)与第四区域码(23e)的中间，存储有相对主区域码(23a)的相对位置信息，当扫描器(15)的扫描束(24)落到该第六区域码(23g)时，根据扫描到的该相对位置信息，使扫描器(15)朝主区域码(23a)的方向移动；

入库输送机(30)和出库输送机(40)，分别设在所述导轨的一侧或两侧。

2.如权利要求1所述的物品自动存取系统，其特征在于，所述货架(20)包括横梁及立柱片，在横梁上设有支撑部件和间隔部件，由该间隔部件划分出货架(20)的若干物品存放单元(22)。

3.如权利要求2所述的物品自动存取系统，其特征在于，

所述间隔部件由若干板状间隔片(21)构成，所述支撑部件为平面状支撑板(26)，

所述间隔片(21)的一端与所述支撑板(26)连接，另一端与横梁连接，所述间隔片(21)的板面设有缺口(21a)，所述缺口(21a)的形状与所述机械手(14)的形状相对应，

相邻两个间隔片(21)之间构成所述物品存放单元(22)。

4.如权利要求2所述的物品自动存取系统，其特征在于，

所述间隔部件为梳状分隔条；

所述支撑部件上设有与所述梳状分隔条区分出的空间位置相对应的槽，所述梳状分隔条的梳子腿划分两相邻物品存放单元(22)。

5.如权利要求1所述的物品自动存取系统，其特征在于，所述货架(20)包括横梁及立柱片，在横梁上设有若干物品套(50)，

所述物品套(50)的一侧设有开口，两个侧壁上设有缺口(21a)，该缺口(21a)的形状与机械手(14)的形状相对应，所述物品套(50)构成所述物品存放单元(22)。

6.如权利要求1所述的物品自动存取系统，其特征在于，所述货架(20)包括横梁及立柱片，在横梁上设有物品箱(201)，物品箱(201)内设有间隔部件。

7.如权利要求6所述的物品自动存取系统，其特征在于，

所述间隔部件由若干板状间隔片(21)构成，相邻两个间隔片(21)之间构成所述物品存放单元(22)；

或所述间隔部件由位于物品箱(201)内腔上部的梳状分隔条及位于物品箱(201)内腔底部的若干槽构成，相邻两个槽之间构成所述物品存放单元(22)；

或所述间隔部件由若干物品套(50)构成，所述物品套(50)构成所述物品存放单元(22)。

8.如权利要求1所述的物品自动存取系统，其特征在于，所述升降台(13)上设有暂存架(16)，用于暂时存放物品(100)。

9.如权利要求1～8中任一项所述的物品自动存取系统，其特征在于，

所述入库输送机(30)上设有入库翻转机构(31)，用于翻转物品(100)，以便于所述机械手(14)抓取；

所述出库输送机(40)上设有出库翻转机构(41)，用于翻转物品(100)，以便于所述出库输送机(40)搬送。

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