CN101863362B - 智能存取装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能存取装置，它包括柜体、存储架、分发装置、机械手、定位机构、条码阅读器和主控机，主控机安装于柜体内，通过主控机的控制面板向智能存取装置发送指令，若智能存取装置从控制面板获取是存储指令，则通过条码阅读器读取传递至机械手上的被存放物品上的标识信息，并将其传送至主控机，主控机将该标识信息和主控机分配给该被存放物品的物理存储位置信息一并存储，若智能存取装置从控制面板获取是取出指令，则机械手依据通过控制面板输入的被存放物品的信息项将被存放物品从存储架中取出。本发明具有如下优点：本发明全部采用机械化、电子控制操作，可取代现有技术中的人工存取被存放物品，实现智能化存取。

Description

智能存取装置

【技术领域】

本发明涉及电数字数据处理，尤其涉及一种智能存取装置。

【背景技术】

传统存取物品的方法是依靠人工的方式将被存放物品放置于预先留置的存储架中，并用电脑或者手写本的方式记录该被存放物品存放的位置信息。当使用者需要取出前述被存放物品时，需要先在电脑或者手写本上找出该被存放物品的位置信息，再前往存储架中相应的位置取出被存放物品。

但由于有些被存放物品通常要存放很久，或者经常性的反复存取，因此，给管理人员带来了很大的不便，特别是对于大量的被存放物品在存取时，尤为不方便。该种存取方式劳动强度大，查找的索引方式单一，人工操作易出错，致使查找被存放物品的效率很低。

鉴于以上弊端，实有必要提供一种新的智能存取装置以克服上述缺陷。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种智能存取装置，以克服现有技术中存在的人工操作强度大，查找效率低的问题。

为实现上述目的，本发明一种智能存取装置，它包括柜体、存储架、分发装置、机械手、定位机构、条码阅读器和主控机，其中，

所述存储架设置于柜体内，存储架设有中心轴，存储架可绕该中心轴旋转，存储架提供被存放物品的物理存储位置；

所述分发装置用于收集一个或多个被存放物品，并将被存放物品逐一传递至机械手；

所述定位机构安装于存储架的一侧，其控制机械手在一定范围内作往返运动；

所述条码阅读器安装于机械手上，其用于读取被存放物品上的标识信息；

主控机安装于柜体内，其操作面板嵌设于柜体上，通过主控机的控制面板向智能存取装置发送指令，若智能存取装置从控制面板获取是存储指令，则通过条码阅读器读取传递至机械手上的被存放物品上的标识信息，并将其传送至主控机，主控机将该标识信息和主控机分配给该被存放物品的物理存储位置信息一并存储，若智能存取装置从控制面板获取是取出指令，则机械手依据通过控制面板输入的被存放物品的信息项将被存放物品从存储架中取出。

优选的是，所述存储架为单层或多层圆柱体结构，其层板上设有竖直的间隔一定距离的相互平行的立杆。

优选的是，所述分发装置包括料仓和送料机构，所述的送料机构置于料仓中，其中，所述料仓为一空腔体，其底侧开设有一狭缝槽口，该狭缝槽口仅仅容一个被存放物品穿过，所述的送料机构将最底部的被存放物品通过狭缝槽口推至机械手。

优选的是，所述送料机构包括底座、安装于底座下表面上的第一电机、安装于底座上表面的第一推动块及第一锯齿条，所述第一推动块与第一锯齿条固定连接，第一电机的主轴上安设的第一齿轮与第一锯齿条啮合。

优选的是，所述机械手包括基体、翻转板及夹取装置，所述翻转板上设有沟槽，所述夹取装置基板、安装于基板上的夹子、与基板固定连接的第二齿条及第二电机，所述第二齿条与第二电机主轴上安设的第二齿轮啮合。

优选的是，所述定位机构包括纵向滑带、纵向伺服电机及两根立柱，两根立柱相对固定在一起，立柱的两端之间各设有一滑动轮，纵向滑带套设于两滑动轮上。

优选的是，所述柜体上设有至少一出料仓。

优选的是，所述的出料仓包括子仓和误读子仓，所述的子仓收取校验通过的被存放物品，所述的误读子仓收取校验未通过的被存放物品。

优选的是，所述主控机的操作面板为触摸屏。

相较于现有技术，本发明智能存取装置具有如下优点：本发明全部采用机械化、电子控制操作，可取代现有技术中的人工存取被存放物品，因此，本发明效率高，而且，在取出被存放物品时可通过多种索引入口(信息项)进行查找并自动取出，可以大大提高查找的速度和效率，减少出差率，降低管理人员的劳动强度，实现智能化存取。

【附图说明】

图1为本发明智能存取装置的外观示意图；

图2为本发明智能存取装置的内部结构示意图；

图3为本发明智能存取装置的分发装置的立体示意图；

图4为本发明智能存取装置的分发装置的送料机构的立体示意图；

图5为本发明智能存取装置的定位机构与机械手组合示意图；

图6为本发明智能存取装置的机械手的立体示意图；

图7为本发明智能存取装置的夹取装置的立体示意图；

图8为本发明智能存取装置的夹取装置的部分组件的立体示意图。

【具体实施方式】

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

请参考图1至图8所示，本发明智能存取装置100包括柜体10、存储架20、分发装置30、机械手40、定位机构50、条码阅读器(未标示)、主控机(未标示)及出料仓60。

如图1所示，柜体10呈矩形状，其正面安设有一对柜门11，其中一柜门11上安设带有透明玻璃的窗口12，以便于操作者观察智能存取装置100的内部工作状况，另一柜门11上安设有加放被存放物品的补给口(未标示)及出料仓60，所述出料仓60具有一斜型底面，其包括子仓61和误读子仓62，子仓61用于收取校验通过的被存放物品，误读子仓62用于收取校验未通过的被存放物品。

如图2所示，存储架20设置于柜体10内，其为单层或多层圆柱体结构。存储架20设有中心轴21，其可绕该中心轴21旋转，存储架20的层板22之间还设有若干竖直的间隔一定距离的相互平行的立杆23，所述立杆23将存储架20的每层在圆周方向上隔离呈若干物理存储位置24，每个物理存储位置24与主控机所保存的物理存储位置信息相对应且每个物理存储位置24都只能容置一个被存放物品。

如图3所示，分发装置30包括料仓31和送料机构32，送料机构32置于料仓31底部。料仓31为一空腔体，其大致呈矩形状，用于收容一个或多个被存放物品，料仓31底侧开设有一狭缝槽口33，该狭缝槽口33仅仅容一个被存放物品穿过。由于被存放物品在自然状态下可能会略微膨起(或边缘略微翘起)，从而导致单个的被存放物品不能顺利穿过狭缝槽口33，因而，在本发明智能存取装置100中还设置了压铁装置(未标示)用于压紧被存放物品，压铁装置由电机71、转轴72、拉线73和压铁74组成，在料仓31的侧面设置多个磁接近开关，用于检测压铁74的位置。当然，对于被存放物品如果在自然状态下能保证其厚薄均匀且平整，则也可以不设置压铁装置。

在本发明智能存取装置100中，安装于柜门11上的补给口对应于料仓31，在实际应用中，通常在补给口上安装一个仓门14，料仓31顶部设置有光电传感器，该光电传感器用于检测仓门14的状态，并将仓门14状态信号传递至主控机，当打开仓门14后，主控机控制压铁装置中的电机71转动，将压铁74上的拉线73卷绕到转轴72上，从而拉起压铁74到料仓31的外部，关闭仓门14后，电机71转动放下压铁74压在被存放物品上。

送料机构32用于将料仓31中最底部的被存放物品传递至机械手40上，如结构图4所示，送料机构32包括底座321、安装于底座321下表面上的第一电机322、安装于底座321上表面的第一推动块323、第一锯齿条324及第一导引条325，所述第一推动块323与第一锯齿条324固定连接，第一电机322的主轴上安设的第一齿轮326与第一锯齿条324啮合，第一推动块323在第一导引条325的导引作用下在底座321上作往返滑动。第一推动块323凸出部分的厚度约为一个被存放物品的厚度，在第一推动块323下还装设有一个磁接近开关，可用于确定第一推动块323的初始位置点。第一推动块323顶部还设有滑轮327，滑轮327用于第一推动块323推动最底层被存放物品时，减少第一推动块323顶部与上一个被存放物品的摩擦力。

料仓31底部设置有光电传感器，第一电机322接收到由主控机发出的送料机构32置位信号后，当光电传感器检测到料仓31中有被存放物品，第一电机322便启动，第一电机322的主轴便会带动第一齿轮326，由于第一齿轮326与第一锯齿条324啮合，此时，第一锯齿条324便带动与之固定连接的第一推动块323，第一推动块323在第一导引条325的导引下沿底座321滑动，第一推动块323便将料仓31中最底层的被存放物品完全推至机械手40中，随后，第一电机322反转，第一推动块323快速复位至初始位置处，如此循环，则送料机构32将会不断地将料仓31最底部的被存放物品传递至机械手40。

如图5至图8所示，机械手40包括基体41、翻转板42及夹取装置43。基体41大致呈矩形体状，其中间设有镂空部411，条码阅读器的工作表面对应于该镂空部411，翻转板42上设有沟槽。基体41的前端面上设有一可控制翻转板42旋转一定角度的旋转机构，所述旋转机构包括由一托架44，托架44的顶端设有一带有齿轮的旋转轴45及一电机46，电机46的主轴上设有一齿轮47，前述旋转轴45的齿轮与齿轮47啮合在一起。

所述夹取装置43包括基板431、安装于基板431外端面上的夹子432、与基板431固定连接的第二齿条433及第二电机434，所述第二齿条433与第二电机434主轴上安设的第二齿轮(未标示)啮合在一起。

所述夹子432包括形状大致相似的两夹臂436，夹臂436包括用于夹取被存放物品的夹头437、用于控制夹子实现夹取或者张开夹头的夹尾部438以及用于连接前述夹头和夹尾部的连接部439。在该夹子432的两相对的夹尾部438之间设有一凸轮430，所述凸轮430的轴上安设有第三齿轮435，当与之相配合的电机转动时，电机便会带动第三齿轮435转动，这样凸轮430也便会转动，凸轮430便可控制夹尾部438之间的相对距离，从而实现夹子432的夹取动作。

在实际应用中，机械手40在存储工作状况时的流程是这样的：当智能存取装置100的主控机发出存储指令时，机械手40便会接收到主控机发出的置位信号，此时机械手40在定位机构50的控制下移动与分发装置30在纵向高度一致的位置处，此时，机械手的翻转板42与机械手的基体41呈垂直状态以等待分发装置30将被存放物品推送至翻转板42上，当机械手40上的光电传感器检测到翻转板42上已有被存放物品后，机械手40的旋转机构便会在电机46的带动下，将翻转板42旋转至与机械手的基体41呈平行状态。启动条码阅读器，条码阅读器便会读取被存放物品上的标签信息并传送至主控机，主控机便会分配给该被存放物品一个物理存储位置信息，并将前述的标签信息与物理存储位置信息一并存储在主控机中，机械手40依据主控机分配的物理存储位置信息在定位机构50的控制下移动到对应的存储架20的位置处，启动第二电机434，第二电机434驱动第二齿条433，第二齿条433便会带动夹取装置43一起移动至将被存放物品推送至存储架20中，随后，第二电机反转434，夹取装置43快速复位至初始位置处，如此循环，则机械手40将会不断地将接收到的被存放物品推至存储架20中。

当智能存取装置100的主控机发出取出指令时，主控机便会根据从其操作面板15输入的被存放物品的标签信息或者物理存储位置信息计算出被存放物品在存储架20上的物理存储位置，从而主控机控制定位机构50，定位机构50便控制机械手40移动至存储架20中相应被存放物品对应的物理存储位置，此时，启动第二电机434，第二电机434驱动第二齿条433，第二齿条433便会带动夹子432一起移动至存储架20中被存放物品对应的位置处，再启动所述夹子20上与第三齿轮435相配合的电机，电机便会带动第三齿轮435转动，这样凸轮430也便会转动，凸轮430便可控制夹尾部438之间的相对距离，使夹头437之间的距离变小，从而实现从存储架20中夹取被存放物品，随后，第二电机434反转，所述夹取装置43便将被存放物品从存储架中慢慢转移至翻转板42中，最后，机械手40在定位机构50的控制下，将取出的被存放物品从出料仓60中输出。

为了保证最终取出的被存放物品就是操作者要求取出的物品，故当被存放物品完全从存储架20中取出后且尚未从出料仓60中输出前，安设于机械手40上的条码阅读器便会再次读出该被存放物品的标签信息并传送至主控机，主控机便将该信息与操作面板15输入的标签信息或者物理存储位置信息校验，最后将校验通过的传送至子仓61输出，而校验未通过的从误读子仓62输出。在这个取出被存放物品的过程中，翻转板42由最初的与机械手基体41平行，到最后翻转板42与机械手基体41所成角度大于直角，这样被存放物品在其自身重力作用下，自翻转板42上滑下。

定位机构50安装于存储架20的左侧，其用于控制机械手40的在纵向方向上的上下滑动。定位机构50包括纵向滑带51、纵向伺服电机52、配重块(未图示)及两根立柱(未标示)，两根立柱相对固定在一起，立柱的两端之间各设有一滑动轮53，纵向滑带51套设于两滑动轮53上，固定在一起的立柱将定位机构50分成左右两个部分，在左部分，纵向滑带51穿过机械手40，在右部分，纵向滑带51穿过配重块，两根立柱上还设有凸出的滑轨(未标示)，机械手40上设有的滑槽套设于前述的滑轨上，故，当纵向伺服电机52启动后，随着纵向伺服电机52的左、右转动，从而实现机械手40沿着立柱在一定范围内上下滑动。立柱的上下端都设有磁接近开关，当机械手40运行至上下端时，该磁接近开关将会发出信息至主控机，主控机便能控制纵向伺服电机52转动的圈数。

条码阅读器主要用于读取被存放物品上的标签信息，在实际应用中，被存放物品可能会贴有标签或者直接将被存放物品的信息通过电写入等方式写入被存放物品内或收容于被存放物品的收容盒上，因此，条码阅读器也可根据实际情况换成RF射频接触式或者非接触式读取装置或者其他的数据读取装置。前述标签信息以及通过电写入等方式写入被存放物品内或收容于被存放物品的收容盒上的信息都属于标识信息。

主控机主要包括一电脑处理中心，其用于处理来自分发装置30，机械手40、条码阅读器以及操作面板15所发送的信息，向分发装置30、机械手40以及定位机构50发出操作指令。

本发明智能存取装置100通过嵌设于柜体10上的操作面板15向主控机输入有关信息项或者操作指令，为了使用的方便，可选择触摸屏作为控制面板15。主控机不仅可以通过操作面板15显示有关信息项或操作指令，还可以用于显示本发明的工作状况，如显示“存储中”、“请收取被存放物品”等，这些工作状态与内部各模块的即时状态有关，对于本领域的技术人员来说，可不需要付出创造性劳动即可实施。

结合以上的结构，对本发明的技术方案的操作流程作进一步的说明如下：

A：存放被存放物品

1.启动本发明智能存取装置100，进行初始化，主控机向定位机构50和分发装置30发送置位信号，机械手40移动至分发装置30位置；

2.操作者将一个被存放物品或多个被存放物品放置于分发装置30的料仓中；

3.分发装置30接收主控机所发送的置位信号，则料仓31底部的光电传感器便会判断料仓内是否有待处理的被存放物品，进行如下操作：

31.若料仓31底部的光电传感器探测到有待处理的被存放物品，则继续如下步骤4.

32.否则，智能存取装置100终止操作。

4.分发装置30将最底部的被存放物品推送至机械手40上的翻转板42上(初始化时，翻转板与机械手基体大致垂直)

5.机械手40的翻转板42带同被存放物品翻转至与机械手基体41平行状态，此时机械手40上安装的条码阅读器读取被存放物品上的标签信息；

6.条码阅读器将读取的被存放物品上的标签信息传送至主控机，主控机分配该被存放物品物理存储位置信息，并将前述信息一并存储。

7.定位机构50根据主控机发送的该被存放物品物理存储位置信息，控制机械手40移动至存储架50上对应的物理存储位置。

8.机械手40上的夹取装置43推动该被存放物品至存储架20中，如此循环，便可将多个被存放物品逐个存贮至存储架20中。

B：取出被存放物品

1)由主控机的控制面板15输入所取被存放物品的信息项，即由触摸屏显示设备输入信息项，所输入的信息项可以为被存放物品的标签信息、在存储架20中的物理存储位置等；

2)主控机根据以上输入的信息项，通过计算，找出唯一的一个被存放物品的物理存储位置信息；

3)主控机将查到的物理存储位置信息发送至定位机构50；

4)定位机构50控制机械手40移动至存储架20中对应的位置处，此时，翻转板42与机械手基体41大致平行；

5)机械手40的夹取装置43移动至存储架20中，夹取被存放物品并拖至翻转板42中。

6)机械手40上的条码阅读器读出该被存放物品的标签信息并与主控机要求取出证件的信息项校验；

7)校验通过，则机械手40移动至出料仓的子仓61，并将被存放物品输出，否则，则机械手40移动至出料仓的误读子仓62，并将被存放物品输出，如此循环，便可将多个被存放物品逐个从存储架20中取出。

本发明智能存取装置100可广泛用于存储各种物品，如公民的护照、各种卡片、房产证、病历及图书等，其通常来说，对于形状规则且尺寸一致的被存放物品都可以用本发明智能存取装置100存取，对于形状规则但尺寸不一致的被存放物品，也可将其装入尺寸一致的收容盒中，再将收容盒作为一个整体存放在本发明智能存取装置100中。

本发明智能存取装置，并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (9)

1.一种智能存取装置，其特征在于：它包括柜体、存储架、分发装置、机械手、定位机构、数据读取装置和主控机，其中，

所述存储架设置于柜体内，存储架设有中心轴，存储架可绕该中心轴旋转，存储架提供被存放物品的物理存储位置；

所述分发装置用于收集一个或多个被存放物品，并将被存放物品逐一传递至机械手；

所述定位机构安装于存储架的一侧，其控制机械手在一定范围内作往返运动；

所述数据读取装置安装于机械手上，其用于读取被存放物品上的标识信息；

主控机安装于柜体内，其操作面板嵌设于柜体上，通过主控机的控制面板向智能存取装置发送指令，若智能存取装置从控制面板获取是存储指令，则通过数据读取装置读取传递至机械手上的被存放物品上的标识信息，并将其传送至主控机，主控机将该标识信息和主控机分配给该被存放物品的物理存储位置信息一并存储，若智能存取装置从控制面板获取是取出指令，则机械手依据通过控制面板输入的被存放物品的信息项将被存放物品从存储架中取出。

2.如权利要求1所述的智能存取装置，其特征在于：所述存储架为单层或多层圆柱体结构，其层板上设有竖直的间隔一定距离的相互平行的立杆。

3.如权利要求1所述的智能存取装置，其特征在于：所述分发装置包括料仓和送料机构，所述的送料机构置于料仓中，其中，所述料仓为一空腔体，其底侧开设有一狭缝槽口，该狭缝槽口仅仅容一个被存放物品穿过，所述的送料机构将最底部的被存放物品通过狭缝槽口推至机械手。

4.如权利要求3所述的智能存取装置，其特征在于：所述送料机构包括底座、安装于底座下表面上的第一电机、安装于底座上表面的第一推动块及安装于底座上表面的第一锯齿条，所述第一推动块与第一锯齿条固定连接，第一电机的主轴上安设的第一齿轮与第一锯齿条啮合。

5.如权利要求1所述的智能存取装置，其特征在于：所述机械手包括基体、翻转板及夹取装置，所述翻转板上设有沟槽，所述夹取装置包括基板、安装于基板上的夹子、与基板固定连接的第二齿条和第二电机，所述第二齿条与第二电机主轴上安设的第二齿轮啮合。

6.如权利要求1所述的智能存取装置，其特征在于：所述定位机构包括纵向滑带、纵向伺服电机及两根立柱，两根立柱相对固定在一起，立柱的两端之间各设有一滑动轮，纵向滑带套设于两滑动轮上。

7.如权利要求1所述的智能存取装置，其特征在于：所述柜体上设有至少一出料仓。

8.如权利要求7所述的智能存取装置，其特征在于：所述的出料仓包括子仓和误读子仓，所述的子仓收取校验通过的被存放物品，所述的误读子仓收取校验未通过的被存放物品。

9.如权利要求1所述的智能存取装置，其特征在于：所述主控机的操作面板为触摸屏。

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