CN110065748B - 一种机械手辅助的货物旋转式自动存取方法及立体货柜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机械手辅助的货物旋转式自动存取方法及立体货柜。现有货柜存取口多，存放包裹费时费力。本发明存取货的方法如下：打开盖板后，由驱动电机驱动货柜旋转，从而由货物存放口一次性存货；取货时，扫描证件或输入取货号，机械爪自动将货物送至取货箱。本发明立体货柜，包括盖体、座体、转轴、货柜、驱动电机、支撑杆、滑轨、取货箱、升降装置和机械爪；升降装置包括双轴电机、滑轮和滑块；机械爪包括电动推杆、步进电机、丝杠、基座、连杆和爪子。本发明简化了存取口，提高空间利用率，便于智能式自动存取。
Description
技术领域
本发明属于快递物流领域，尤其涉及一种机械手辅助的货物旋转式自动存取方法及立体货柜。
背景技术
目前，网购越来越流行，小型包裹的存取数量越来越大，尤其是学校、公司等人口较多，较为密集的区域。一些菜鸟驿站一天常常需要处理成千上万的小型包裹，这要耗费大量的人力物力；传统货柜都是平面式货柜，对于包裹的存取很不方便。对于小型包裹的自助存取，市面上虽有不少平面式智能货柜，但由于其存取口较多，工作人员需分散存放包裹，费时费力；而且部分存取口位置较高，存取甚为不便；此外，由于是平面式的货柜，其空间利用率远不如立体式货柜。
发明内容
本发明的目的是提供一种机械手辅助的货物旋转式自动存取方法及立体货柜，简化存取口，提高空间利用率，便于智能式自动存取。
本发明的技术方案如下：
本发明一种机械手辅助的货物旋转式自动存取方法，包括存货和取货两个过程；
存货的过程具体如下：
1、工作人员通过钥匙手动开启盖体侧部位于货物存放口处的盖板；
2、操作控制面板，通过控制模块控制驱动电机旋转，从而将有空置储存舱体的存货区域旋转至货物存放口，将货物放入该存货区域的空置储存舱体内；其中，货柜设有沿周向均布的n个存货区域，每块存货区域由m个储存舱体组成，n≥6，m≥6。
3、若位于货物存放口处的存货区域的所有储存舱体均已放入货物，且仍需存放货物时，回到步骤2；货物全部放入完毕后，手动关闭盖板。
取货的过程具体如下：
①取货者在身份识别器处扫描证件或在控制面板上输入取货号，从而控制模块读取取货信息；
②控制模块控制驱动电机，从而带动与取货人取货信息对应的存货区域旋转到取货舱口处；
③控制模块控制盖体顶部位于取货舱口处的电动舱门打开；
④控制模块控制双轴电机旋转，双轴电机驱动滑轮，从而带动滑块以及机械爪沿着滑轨移动到与取货人取货信息对应的储存舱体正上方；然后，控制模块控制电动推杆的活塞杆推出，从而带动机械爪整体下降至与取货人取货信息对应的储存舱体内；接着，控制模块控制步进电机旋转，步进电机驱动丝杠，从而带动基座向上移动，并经连杆带动机械爪的各个爪子闭合，实现货物抓取；
⑤控制模块控制电动推杆，从而带动机械爪整体向上移出储存舱体和取货舱口，然后，控制模块控制双轴电机使滑块以及机械爪沿着滑轨移动到取货箱正上方；
⑥控制模块控制电动推杆，从而带动机械爪向下移动至靠近取货箱，然后控制模块控制步进电机反转，从而实现机械爪的各个爪子张开，货物落入取货箱内；
⑦驱动电机、步进电机、双轴电机和电动推杆均复位；
⑧控制模块判别货物取完t时间内有无取货信息从身份识别器或控制面板输入，t在10～15s内取值，若有，则执行步骤⑨；否则执行步骤⑩；
⑨重复执行步骤①、②、④、⑤、⑥、⑦、⑧；
⑩控制模块控制电动舱门关闭。
本发明一种机械手辅助的货物旋转式自动存取立体货柜，包括盖体、座体、转轴、货柜、驱动电机、支撑杆、滑轨、取货箱、升降装置和机械爪。座体固定在支撑平台上，盖体可拆卸固定在座体上；盖体的两端均固定有封闭板；四根支撑杆阵列排布；盖体一侧的两根支撑杆顶部与一根滑轨焊接，另一侧的两根支撑杆顶部与另一根滑轨焊接；四根支撑杆底部均与支撑平台焊接；所述的转轴通过轴承支承在轴承座上，轴承座固定在座体上；驱动电机的底座与盖体固定，驱动电机的输出轴与转轴固定；货柜置于盖体和座体内，并固定在转轴上；盖体的底部设有弧形面，座体顶部设有弧形面，两弧形面与圆形货柜的径向间距相等，均小于10mm；所述盖体的侧部开设有货物存放口，盖板底部与盖体位于货物存放口下方位置处通过铰链连接；盖板顶部与盖体通过锁连接；所述盖体的顶部开设取货舱口；取货舱口处设置电动舱门；所述的货柜设有沿周向均布的n个存货区域，每块存货区域由m个储存舱体组成，n≥6，m≥6，相邻储存舱体之间通过隔板分隔。所述座体的一端设有取货箱，取货箱固定在支撑平台上；前部的封闭板上设有控制面板，控制面板与控制模块通讯连接，驱动电机的控制信号端与控制模块连接；电动舱门由控制模块控制。
所述的升降装置包括双轴电机、滑轮和滑块；所述双轴电机的底座与滑块固定，双轴电机的两端输出轴上均固定有滑轮，两个滑轮与两根滑轨分别构成滑动副。双轴电机的控制信号端与控制模块连接。
所述的机械爪包括电动推杆、步进电机、丝杠、基座、连杆和爪子；所述电动推杆的缸体固定在滑块底部，步进电机的底座固定在电动推杆的活塞杆上；步进电机的输出轴与丝杠固定；基座与丝杠构成螺旋副；四根连杆的一端均与基座铰接，另一端与四个爪子中部分别铰接；四个爪子沿周向均布，尾部均与步进电机的底座铰接；步进电机的控制信号端均与控制模块连接。
所述支承转轴的轴承由端盖轴向限位，端盖与封闭板通过螺钉连接。
所述的取货箱内设有缓冲垫。
所述前部的封闭板上还设有身份识别器，身份识别器的信号输出端与控制模块连接。
所述的两根滑轨均穿过滑块的内腔，双轴电机的底座固定在滑块内腔。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明能够通过减少货物存取口，减轻工作人员的负担；
2、本发明能够通过立体式的货架，提高空间利用率；
3、本发明能够通过立体式的货架，提高便利性，取货人只需在底部便可轻松取货；
4、本发明采取一个存、取口，相对于传统货架避免了取货位置过高，不利于取货者取包裹的缺点。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的侧视图；
图3是本发明去除盖体后的侧视图；
图4是本发明的升降装置示意图；
图5是本发明的机械爪结构立体图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
如图1、2和3所示，一种机械手辅助的货物旋转式自动存取立体货柜，包括盖体1、座体16、转轴15、货柜14、驱动电机30、支撑杆6、滑轨7、取货箱10、升降装置和机械爪27。座体16固定在支撑平台28上，盖体1可拆卸(通过螺栓)固定在座体16上；盖体1的两端均固定有封闭板5；四根支撑杆6阵列排布；盖体1一侧的两根支撑杆6顶部与一根滑轨7焊接，另一侧的两根支撑杆6顶部与另一根滑轨7焊接；四根支撑杆6底部均与支撑平台28焊接；转轴15通过轴承支承在轴承座13上，轴承座13固定在座体16上；端盖对该轴承轴向限位，并与封闭板5通过螺钉连接；驱动电机30的底座与盖体1固定，驱动电机的输出轴与转轴15固定；货柜14置于盖体1和座体16内，并固定在转轴15上；驱动电机驱动货柜14进行转动；盖体1的底部设有弧形面，座体16顶部设有弧形面，两弧形面与圆形货柜14的径向间距相等，均小于10mm；由于有盖体1和座体16覆盖住货柜14，所以包裹在货柜14中朝下时，不会发生跌落。盖体1侧部开设有货物存放口2，盖板4底部与盖体1位于货物存放口下方位置处通过铰链3连接；盖板4上翻覆盖货物存放口2后，盖板4顶部可与盖体1(通过锁)锁定；盖体1顶部开设取货舱口31；取货舱口31处设置电动舱门；货柜14设有沿周向均布的六个存货区域，分别记为A、B、C、D、E、F；每块存货区域由六个储存舱体组成，分别记为a、b、c、d、e、f，相邻储存舱体之间通过隔板29分隔。座体16一端设有取货箱10，取货箱10固定在支撑平台28上；取货箱10内设有缓冲垫，缓冲垫用于存放包裹的缓冲，避免机械爪放下包裹时取货箱对包裹造成的损伤；前部的封闭板5上设有身份识别器11和控制面板12，身份识别器11的信号输出端与控制模块17连接，控制面板12与控制模块通讯连接，驱动电机的控制信号端与控制模块17连接；电动舱门由控制模块控制。
如图1和4所示，升降装置包括双轴电机(双轴伸异步电动机)20、滑轮19和滑块9；两根滑轨7均穿过滑块9的内腔；双轴电机20的底座固定在滑块9内腔，双轴电机20的两端输出轴18上均固定有滑轮19，两个滑轮19与两根滑轨7分别构成滑动副。双轴电机20的控制信号端与控制模块17连接。
如图1和5所示，机械爪27包括电动推杆24、步进电机8、丝杠25、基座23、连杆21和爪子22；电动推杆24的缸体固定在滑块9底部，步进电机8的底座固定在电动推杆24的活塞杆26上；步进电机8的输出轴与丝杠25固定；基座23与丝杠21构成螺旋副；四根连杆21的一端均与基座23铰接，另一端与四个爪子22中部分别铰接；四个爪子22沿周向均布，尾部均与步进电机8的底座铰接；步进电机8的控制信号端均与控制模块17连接。
该机械手辅助的货物旋转式自动存取立体货柜自动存取货物的方法，包括存货和取货两个过程；
存货的过程具体如下：
1、由工作人员手工操作，通过钥匙手动开启盖板4打开货物存放口2；
2、操作控制面板12，通过控制模块控制驱动电机旋转，从而将有空置储存舱体的存货区域旋转至货物存放口2，将货物放入该存货区域的空置储存舱体内；
3、若位于货物存放口2处的存货区域的所有储存舱体均已放入货物，且仍需存放货物时，回到步骤2；货物全部放入完毕后，手动关闭盖板4。
取货的过程具体如下：
①取货者在身份识别器11处扫描证件或在控制面板12上输入取货号，从而控制模块17读取取货信息；这里，输入取货号作为身份识别出现问题无法顺利读取取货人信息时的另一个读取途径；
②控制模块17控制驱动电机30转动驱动转轴15，从而带动与取货人取货信息对应的存货区域旋转到取货舱口31处；
③控制模块17控制电动舱门打开；
④控制模块17控制双轴电机20旋转，双轴电机20驱动滑轮19，从而带动滑块9以及机械爪27沿着滑轨7移动到与取货人取货信息对应的储存舱体正上方；然后，控制模块17控制电动推杆24的活塞杆26推出，从而带动机械爪27整体下降至与取货人取货信息对应的储存舱体内；接着，控制模块17控制步进电机8旋转，步进电机8驱动丝杠25，从而带动基座23向上移动，从而经连杆21带动机械爪27的各个爪子闭合，实现货物抓取；
⑤控制模块17控制电动推杆24，从而带动机械爪27整体向上移出储存舱体，然后，控制模块17控制双轴电机20使滑块9以及机械爪27沿着滑轨7移动到取货箱10正上方；
⑥控制模块17控制电动推杆24，从而带动机械爪27向下移动至靠近取货箱10，然后控制模块17控制步进电机8反转，从而实现机械爪27的各个爪子张开，货物落入取货箱10内；取货箱内的缓冲垫能够有效防止货物损坏；
⑦驱动电机、步进电机8、双轴电机20和电动推杆24均复位；
⑧控制模块判别货物取完15s内有无取货信息从身份识别器11或控制面板12输入，若有，则执行步骤⑨；否则执行步骤⑩；
⑨重复执行步骤①、②、④、⑤、⑥、⑦、⑧，避免短时间内重复开关电动舱门；
⑩电动舱门关闭。
Claims (6)
1.一种机械手辅助的货物旋转式自动存取方法，包括存货和取货两个过程；其特征在于：
存货的过程具体如下：
步骤1、工作人员通过钥匙手动开启盖体侧部位于货物存放口处的盖板；
步骤2、操作控制面板，通过控制模块控制驱动电机旋转，从而将有空置储存舱体的存货区域旋转至货物存放口，将货物放入该存货区域的空置储存舱体内；其中，货柜设有沿周向均布的n个存货区域，每块存货区域由m个储存舱体组成，n≥6，m≥6；
步骤3、若位于货物存放口处的存货区域的所有储存舱体均已放入货物，且仍需存放货物时，回到步骤2；货物全部放入完毕后，手动关闭盖板；
取货的过程具体如下：
①取货者在身份识别器处扫描证件或在控制面板上输入取货号，从而控制模块读取取货信息；
②控制模块控制驱动电机，从而带动与取货人取货信息对应的存货区域旋转到取货舱口处；
③控制模块控制盖体顶部位于取货舱口处的电动舱门打开；
④控制模块控制双轴电机旋转，双轴电机驱动滑轮，从而带动滑块以及机械爪沿着滑轨移动到与取货人取货信息对应的储存舱体正上方；然后，控制模块控制电动推杆的活塞杆推出，从而带动机械爪整体下降至与取货人取货信息对应的储存舱体内；接着，控制模块控制步进电机旋转，步进电机驱动丝杠，从而带动基座向上移动，并经连杆带动机械爪的各个爪子闭合，实现货物抓取；
⑤控制模块控制电动推杆，从而带动机械爪整体向上移出储存舱体和取货舱口，然后，控制模块控制双轴电机使滑块以及机械爪沿着滑轨移动到取货箱正上方；
⑥控制模块控制电动推杆，从而带动机械爪向下移动至靠近取货箱，然后控制模块控制步进电机反转，从而实现机械爪的各个爪子张开，货物落入取货箱内；
⑦驱动电机、步进电机、双轴电机和电动推杆均复位；
⑧控制模块判别货物取完t时间内有无取货信息从身份识别器或控制面板输入，t在10～15s内取值，若有，则执行步骤⑨；否则执行步骤⑩；
⑨重复执行步骤①、②、④、⑤、⑥、⑦、⑧；
⑩控制模块控制电动舱门关闭。
2.一种机械手辅助的货物旋转式自动存取立体货柜，包括盖体、座体、货柜和取货箱，座体固定在支撑平台上，盖体可拆卸固定在座体上；盖体的两端均固定有封闭板；其特征在于：还包括转轴、驱动电机、支撑杆、滑轨、升降装置和机械爪；四根支撑杆阵列排布；盖体一侧的两根支撑杆顶部与一根滑轨焊接，另一侧的两根支撑杆顶部与另一根滑轨焊接；四根支撑杆底部均与支撑平台焊接；所述的转轴通过轴承支承在轴承座上，轴承座固定在座体上；驱动电机的底座与盖体固定，驱动电机的输出轴与转轴固定；货柜置于盖体和座体内，并固定在转轴上；盖体的底部设有弧形面，座体顶部设有弧形面，两弧形面与圆形货柜的径向间距相等，均小于10mm；所述盖体的侧部开设有货物存放口，盖板底部与盖体位于货物存放口下方位置处通过铰链连接；盖板顶部与盖体通过锁连接；所述盖体的顶部开设取货舱口；取货舱口处设置电动舱门；所述的货柜设有沿周向均布的n个存货区域，每块存货区域由m个储存舱体组成，n≥6，m≥6，相邻储存舱体之间通过隔板分隔；所述座体的一端设有取货箱，取货箱固定在支撑平台上；前部的封闭板上设有控制面板，控制面板与控制模块通讯连接，驱动电机的控制信号端与控制模块连接；电动舱门由控制模块控制；
所述的升降装置包括双轴电机、滑轮和滑块；所述双轴电机的底座与滑块固定，双轴电机的两端输出轴上均固定有滑轮，两个滑轮与两根滑轨分别构成滑动副；双轴电机的控制信号端与控制模块连接；
所述的机械爪包括电动推杆、步进电机、丝杠、基座、连杆和爪子；所述电动推杆的缸体固定在滑块底部，步进电机的底座固定在电动推杆的活塞杆上；步进电机的输出轴与丝杠固定；基座与丝杠构成螺旋副；四根连杆的一端均与基座铰接，另一端与四个爪子中部分别铰接；四个爪子沿周向均布，尾部均与步进电机的底座铰接；步进电机的控制信号端均与控制模块连接。
3.根据权利要求2所述的一种机械手辅助的货物旋转式自动存取立体货柜，其特征在于：所述支承转轴的轴承由端盖轴向限位，端盖与封闭板通过螺钉连接。
4.根据权利要求2所述的一种机械手辅助的货物旋转式自动存取立体货柜，其特征在于：所述的取货箱内设有缓冲垫。
5.根据权利要求2所述的一种机械手辅助的货物旋转式自动存取立体货柜，其特征在于：所述前部的封闭板上还设有身份识别器，身份识别器的信号输出端与控制模块连接。
6.根据权利要求2所述的一种机械手辅助的货物旋转式自动存取立体货柜，其特征在于：所述的两根滑轨均穿过滑块的内腔，双轴电机的底座固定在滑块内腔。
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