CN107187480A - 自动升降智能购物车 - Google Patents

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吴轶超
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Abstract

本发明公开了一种自动升降智能购物车，包括车体与车体下四角安装的各一个脚轮(1)；所述的车体包括三层腔体：上层的置物腔、中层的驱动设备腔与下层的重物腔；所述的驱动设备腔设有升降驱动机构，置物腔的底板(2)安装于升降驱动机构的移动部件上下升降移动；底板(2)的四角设有限制底板(2)升降的导向机构；所述的置物腔的上边缘四周两边相对各设有两套对射型光电传感器(3)，控制器通过对射型光电传感器(3)检测置物腔物品情况控制升降驱动机构带动底板(2)升降。结构简单，根据物品的多少自动升降，机构控制灵活，方便使用。

Description

自动升降智能购物车
技术领域
本发明涉及机械结构技术领域，尤其涉及一种自动升降智能购物车。
背景技术
由于目前的购物车车筐底部较低，放取商品的不便，尤其是对腰椎不好和老年人群，更加不方便。现有的购物车一般为固定式，深度为750mm～900mm。不同人群需要的弯腰程度也都不相同。165～170cm人群弯腰角度为50°～55°，170～175cm人群弯腰角度为50°～60°，175～180cm人群弯腰角度为55°～60°，180以上人群弯腰人群为35°～45°，给人们造成极大的不便。
现有的升降购物车有设有升降栏的购物车有以下专利201410265250.8、201220318195.0、201220346923.9与201620157175.8。这些升降购物车均需要人工干预，时时刻刻注意物品的高度，人工升降，有的结构复杂，控制不灵活，不方便使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种自动升降智能购物车，结构简单，根据物品的多少自动升降，机构控制灵活，方便使用。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种自动升降智能购物车，包括车体与车体下四角安装的各一个脚轮1；所述的车体包括三层腔体：上层的置物腔、中层的驱动设备腔与下层的重物腔；
所述的驱动设备腔设有升降驱动机构，置物腔的底板2安装于升降驱动机构的移动部件上下升降移动；底板2的四角设有限制底板2升降的导向机构；
所述的置物腔的上边缘四周两边相对各设有两套对射型光电传感器3，控制器通过对射型光电传感器3检测置物腔物品情况控制升降驱动机构带动底板2升降。
所述的控制器通过对射型光电传感器3检测置物腔物品情况控制升降驱动机构带动底板2升降过程包括：
置物腔放入物品时，当四套对射型光电传感器3的检测光线同时被物品遮挡住时，控制器控制升降驱动机构带动底板2下降；
下降过程中，当一套对射型光电传感器3的检测光线没有被物品遮挡住，控制器控制升降驱动机构带动底板2停止下降；
由置物腔取出物品时，当四套对射型光电传感器3的检测光线同时没有被物品遮挡住时，控制器控制升降驱动机构带动底板2上升；
上升过程中，当一套对射型光电传感器3的检测光线被物品遮挡住，控制器控制升降驱动机构带动底板2停止上升。
所述的置物腔底部设有下行程开关S6，当底板2下降过程中到达下极限位置，触碰下行程开关S6，控制器控制升降驱动机构带动底板2停止下降。
所述的置物腔上部设有上行程开关S7，当底板2上升过程中到达上极限位置，触碰上行程开关S7，控制器控制升降驱动机构带动底板2停止上升。
所述的升降驱动机构包括两套丝杠-螺母传动机构、电机4、主动带轮5、齿形带13与从动带轮6；
丝杠-螺母传动机构包括旋转丝杠7与滑移螺母8，两根旋转丝杠7安装于驱动设备腔中部左右两侧；置物腔的底板2安装于两个滑移螺母8上；电机4安装于驱动设备腔内，主动带轮5安装于一根旋转丝杠7下部，电机4输出轴通过连轴器11与安装主动带轮5的旋转丝杠7下轴端连接，从动带轮6安装于另一根旋转丝杠7下部，电机4通过主动带轮5、齿形带13驱动从动带轮6，带动旋转丝杠7同步转动，驱动滑移螺母8带动底板2升降。
所述的导向机构包括导向立柱9与导向套10，导向立柱9上下两端固定于置物腔上下面，导向套10套于导向立柱9并固定于底板2的四角。
所述的控制器包括主控制模块以及与主控制模块连接的物品检测模块、面板操作模块、行程检测模块、电机驱动模块和状态指示模块，还包括电源模块；
主控制模块通过物品检测模块检测物品状况，通过行程检测模块检测底板2的行程，根据面板操作模块设定的状态通过电机驱动模块驱动升降驱动机构的电机4工作；
状态指示模块指示工作状态，电源模块为其它各模块供电。
所述的物品检测模块包括激光发射管供电模块与激光接收管模块，激光发射管供电模块连接对射型光电传感器3的发射管；激光接收管模块连接对射型光电传感器3的接收管。
所述的状态指示模块包括状态指示灯、上升指示灯与下降指示灯。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的一种自动升降智能购物车，结构简单，根据物品的多少自动升降，机构控制灵活，方便使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的自动升降智能购物车的结构示意图；
图2A为本发明实施例提供的自动升降智能购物车的主视结构示意图；
图2B为本发明实施例提供的自动升降智能购物车的左视结构示意图；
图2C为本发明实施例提供的自动升降智能购物车的俯视结构示意图；
图3为本发明实施例提供的自动升降智能购物车的控制器的原理框图；
图4为本发明实施例提供的自动升降智能购物车的控制器的主控制模块原理示意图；
图5为本发明实施例提供的自动升降智能购物车的控制器的物品检测模块的激光发射管供电模块原理示意图；
图6为本发明实施例提供的自动升降智能购物车的控制器的物品检测模块的激光接收管模块原理示意图；
图7为本发明实施例提供的自动升降智能购物车的控制器的面板操作模块原理示意图；
图8为本发明实施例提供的自动升降智能购物车的控制器的操作面板结构示意图；
图9为本发明实施例提供的自动升降智能购物车的控制器的复位电路原理示意图；
图10为本发明实施例提供的自动升降智能购物车的控制器的行程检测模块原理示意图；
图11为本发明实施例提供的自动升降智能购物车的控制器的电机驱动模块原理示意图；
图12为本发明实施例提供的自动升降智能购物车的控制器的状态指示模块原理示意图；
图13为本发明实施例提供的自动升降智能购物车的控制器的电源模块原理示意图；
图14为本发明实施例提供的自动升降智能购物车的控制流程示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。
实施例一
如图1所示，一种自动升降智能购物车，包括车体与车体下四角安装的各一个脚轮1；所述的车体包括三层腔体：上层的置物腔、中层的驱动设备腔与下层的重物腔；上层的置物腔用于装人们购买的物品，中层的驱动设备腔用于安装智能购物车的驱动设备，下层的重物腔前、左与右开放，可以放置较重的物品。
所述的驱动设备腔设有升降驱动机构，置物腔的底板2安装于升降驱动机构的移动部件上下升降移动；升降驱动机构包括两套丝杠-螺母传动机构、电机4、主动带轮5、齿形带13与从动带轮6；丝杠-螺母传动机构包括旋转丝杠7与滑移螺母8，滑移螺母8是升降驱动机构的移动部件；两根旋转丝杠7安装于驱动设备腔中部左右两侧；具体的上端通过轴承与轴承座等零件安装于置物腔上框架左右边缘；下端通过轴承与轴承座等零件安装于置物腔下框架左右边缘，两根旋转丝杠7下轴端伸到驱动设备腔中。置物腔的底板2安装于两个滑移螺母8上；电机4安装于驱动设备腔内，具体的安装于驱动设备腔下框架边缘。主动带轮5安装于一根旋转丝杠7下部，电机4输出轴通过连轴器11与安装主动带轮5的旋转丝杠7下轴端连接；从动带轮6安装于另一根旋转丝杠7下部，这根旋转丝杠7下轴端通过轴承与轴承座等零件安装于驱动设备腔下框架边缘。电机4通过主动带轮5齿形带13驱动从动带轮6，带动旋转丝杠7同步转动，驱动滑移螺母8带动底板2升降。
同时，为了张紧齿形带，这里还包括有张紧轴14与张紧带轮12，张紧轴14与张紧带轮12安装于驱动设备腔，用于张紧齿形带。
这里的升降部分可选择丝杠升降，液压升降，气压升降，弹簧升降等方式，均是本专利的保护范围。但是由于液压升降和气压升降装置较为复杂和沉重，故不适用；弹簧升降装置难以实现自动升降功能，所以丝杠升降装置是较佳的方式。
这里的传动部分可选择同步带轮传动，链轮传动，齿轮传，动蜗轮蜗杆传动等方式，均是本专利的保护范围。但是由于齿轮传动对距离的要求过于严苛，动涡轮蜗杆传动传动效率太小，链轮过于沉重且一般不适用于水平安装，所以同步带是较佳的方式。
底板2的四角设有限制底板2升降的导向机构；所述的导向机构包括导向立柱9与导向套10，导向立柱9上下两端固定于置物腔上下面，具体的导向立柱9上下端分别固定于置物腔上下框架四边角边处；导向套10套于导向立柱9并固定于底板2的四角。
如图2所示，所述的置物腔的上边缘四周两边相对各设有两套对射型光电传感器3，控制器通过对射型光电传感器3检测置物腔物品情况控制升降驱动机构带动底板2升降。
如图3所示，上述的控制器包括主控制模块以及与主控制模块连接的物品检测模块、面板操作模块、行程检测模块、电机驱动模块和状态指示模块，以及电源模块；如图4所示，主控制模块采用集成电路芯片STC12c5a60s2，其外围电路可以根据其使用手册设计。
物品检测模块采用了两套对射型光电传感器3，也就是图5所示的激光发射管供电模块与图6所示的激光接收管模块。该传感器对环境光线适应能力强，可以使用电位器进行检测距离上的调节，适用距离在2cm到50cm，采用5V供电的模式，该传感器由一对红外线发射与接收管作为感应部分，发射管发射出一定频率的红外线，当检测方向遇到障碍物(反射面)时，红外线反射回来被接收管接收，经过比较器电路处理之后，绿色指示灯会亮起，同时信号输出接口输出数字信号(一个低电平信号)。
如图7所示的面板操作模块，参考图8所示的操作面板，提供手动操作的功能，“上升”键控制底板2手动上升，“下降”键控制底板2手动下降，“状态切换”键在购物与结账间切换，“复位”键可以使系统复位，复位电路参考图9所示。
如图10所示，是行程检测模块，采用了两个行程开关，下行程开关S6与上行程开关S7。行程检测也就是限位，采用碰撞行程开关来实现，行程开关最前端开关有碰撞时行程开关输出低电平，没有碰撞，输出高电平。该行程开关使用较为简单的结构构成是由发光二极管和1K电阻串联再与10K电阻并联实现。
如图11所示，是电机驱动模块。
如图12所示，状态指示模块，具体的包括状态指示灯、上升指示灯与下降指示灯；D1是上升指示灯，D2是下降指示灯，D3是购物与结账状态指示灯，D4为复位指示灯。
电源模块如图13所示，包括供电电源与开关两部份。使用的是5A75WDC-DC可调降压稳压电源模块。该模块使用了3A电流输出降压开关型集成稳压芯片LM2596,采用150KHz的内部振荡频率，属于第二代开关电压调节器，功耗小、效率高,可调输出电压范围在1.2V～37V±4％。这里使用时将24V电压降到5V给单片机供电，驱动单片机正常运行。
工作过程中，主控制模块通过物品检测模块检测物品状况，通过行程检测模块检测底板2的行程，根据面板操作模块设定的状态通过电机驱动模块驱动升降驱动机构的电机4工作；状态指示模块指示工作状态，电源模块为其它各模块供电。
如图14所示，具体的，所述的控制器通过对射型光电传感器3检测置物腔物品情况控制升降驱动机构带动底板2升降过程包括：
设备的设置，首先将电源打开，主控制模块开始运行进入初始化程序，将底板2上移，当底板2接触到上面的限位器也就是上行程开关S7时，上行程开关S7输出从高电平变为低电平，外部中断接受到低电平，判断是否响应中断，响应中断后进入手动模式，如果“上升”键按下，方向变为上升，并且由电机驱动模块驱动升降驱动机构的步进电机4运转，松开按键后，步进电机4停止。“下降”键同理。按“状态切换”键，当“状态切换”键按下，购物与结账状态反转，既如果处于购物则变成结账，如果是结账则变成购物，并且如果处在手动模式则退出手动模式。“复位”键是将平台降低到最低点，触碰限位器后进入手动模式。
购物时，置物腔放入物品时，随着物品的一一放入，当四套对射型光电传感器3的检测光线同时被物品遮挡住时，控制器按收到的对射型光电传感器3信号，由电机驱动模块控制升降驱动机构带动底板2下降；
下降过程中，当一套对射型光电传感器3的检测光线没有被物品遮挡住，控制器按收到的对射型光电传感器3信号，由电机驱动模块控制升降驱动机构带动底板2停止下降；
这里，所述的置物腔底部设有下行程开关S6，当底板2下降过程中到达下极限位置，触碰下行程开关S6，控制器控制升降驱动机构带动底板2停止下降。
结账时，相反，由置物腔取出物品时，当四套对射型光电传感器3的检测光线同时没有被物品遮挡住时，控制器按收到的对射型光电传感器3信号，由电机驱动模块控制升降驱动机构带动底板2上升；
上升过程中，当一套对射型光电传感器3的检测光线被物品遮挡住，控制器按收到的对射型光电传感器3信号，由电机驱动模块控制升降驱动机构带动底板2停止上升。
这里，所述的置物腔上部设有上行程开关S7，当底板2上升过程中到达上极限位置，触碰上行程开关S7，控制器控制升降驱动机构带动底板2停止上升。
保护措施，为防止传感器失灵或未能及时传导信号，一方面我们设置了极限开关，也就是下行程开关S6与上行程开关S7。当底板2达到极限开关位置时，电机4会自动停止，倒回一定距离，保证整体机构不会出现损坏。例如，当底板2撞到上极限位置，电机4停止，倒转，平台下降一定距离。另一方面，我们设置了“复位”键，按下“复”位键，可使底板2回到中间位置。
可见，本发明的自动升降智能购物车，可以根据物品自动识别，载物平台自动升降。该机构能够自动检测物品的位置进行自动升降，以便顾客在选取、放置商品和结账时，不需弯腰放取商品。适用于广大弯腰不便的人群，使其能够方便省力的去选购商品和付款时提取商品，有一次轻松与愉快的购物体验。这是一次贴近生活的创新，与所有商场有着密切的联系，具有广大前景。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种自动升降智能购物车，包括车体与车体下四角安装的各一个脚轮(1)；其特征在于，所述的车体包括三层腔体：上层的置物腔、中层的驱动设备腔与下层的重物腔；
所述的驱动设备腔设有升降驱动机构，置物腔的底板(2)安装于升降驱动机构的移动部件上下升降移动；底板(2)的四角设有限制底板(2)升降的导向机构；
所述的置物腔的上边缘四周两边相对各设有两套对射型光电传感器(3)，控制器通过对射型光电传感器(3)检测置物腔物品情况控制升降驱动机构带动底板(2)升降。
2.根据权利要求1所述的自动升降智能购物车，其特征在于，所述的控制器通过对射型光电传感器(3)检测置物腔物品情况控制升降驱动机构带动底板(2)升降过程包括：
置物腔放入物品时，当四套对射型光电传感器(3)的检测光线同时被物品遮挡住时，控制器控制升降驱动机构带动底板(2)下降；
下降过程中，当一套对射型光电传感器(3)的检测光线没有被物品遮挡住，控制器控制升降驱动机构带动底板(2)停止下降；
由置物腔取出物品时，当四套对射型光电传感器(3)的检测光线同时没有被物品遮挡住时，控制器控制升降驱动机构带动底板(2)上升；
上升过程中，当一套对射型光电传感器(3)的检测光线被物品遮挡住，控制器控制升降驱动机构带动底板(2)停止上升。
3.根据权利要求2所述的自动升降智能购物车，其特征在于，所述的置物腔底部设有下行程开关(S6)，当底板(2)下降过程中到达下极限位置，触碰下行程开关(S6)，控制器控制升降驱动机构带动底板(2)停止下降。
4.根据权利要求2所述的自动升降智能购物车，其特征在于，所述的置物腔上部设有上行程开关(S7)，当底板(2)上升过程中到达上极限位置，触碰上行程开关(S7)，控制器控制升降驱动机构带动底板(2)停止上升。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的自动升降智能购物车，其特征在于，所述的升降驱动机构包括两套丝杠-螺母传动机构、电机(4)、主动带轮(5)、齿形带(13)与从动带轮(6)；
丝杠-螺母传动机构包括旋转丝杠(7)与滑移螺母(8)，两根旋转丝杠(7)安装于驱动设备腔中部左右两侧；置物腔的底板(2)安装于两个滑移螺母(8)上；电机(4)安装于驱动设备腔内，主动带轮(5)安装于一根旋转丝杠(7)下部，电机(4)输出轴通过连轴器(11)与安装主动带轮(5)的旋转丝杠(7)下轴端连接，从动带轮(6)安装于另一根旋转丝杠(7)下部，电机(4)通过主动带轮(5)、齿形带(13)驱动从动带轮(6)，带动旋转丝杠(7)同步转动，驱动滑移螺母(8)带动底板(2)升降。
6.根据权利要求5所述的自动升降智能购物车，其特征在于，所述的导向机构包括导向立柱(9)与导向套(10)，导向立柱(9)上下两端固定于置物腔上下面，导向套(10)套于导向立柱(9)并固定于底板(2)的四角。
7.根据权利要求1、2、3或4所述的自动升降智能购物车，其特征在于，所述的控制器包括主控制模块以及与主控制模块连接的物品检测模块、面板操作模块、行程检测模块、电机驱动模块和状态指示模块，还包括电源模块；
主控制模块通过物品检测模块检测物品状况，通过行程检测模块检测底板(2)的行程，根据面板操作模块设定的状态通过电机驱动模块驱动升降驱动机构的电机(4)工作；
状态指示模块指示工作状态，电源模块为其它各模块供电。
8.根据权利要求7所述的自动升降智能购物车，其特征在于，所述的物品检测模块包括激光发射管供电模块与激光接收管模块，激光发射管供电模块连接对射型光电传感器(3)的发射管；激光接收管模块连接对射型光电传感器(3)的接收管。
9.根据权利要求7所述的自动升降智能购物车，其特征在于，所述的状态指示模块包括状态指示灯、上升指示灯与下降指示灯。
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