CN111115092B - 一种快递入户的系统 - Google Patents

Abstract

一种快递入户的系统，本发明使用一台行驶在轨道上的小车将用户快递包裹投送至用户家，也可以将用户需要寄出的包裹从家里发出。基于此目的本发明提供的分系统包括主副货仓转盘、小车转盘、小车、轨道、墙柜及大件柜。各分系统密切配合共同完成包裹收发任务提升用户体验，促进网购及外卖市场的健康发展。

Description

一种快递入户的系统

技术领域

本发明涉及快递包裹及外卖的收发领域，具体涉及一种快递入户的系统。

背景技术

随着网购和外卖的普及，给人们的生产生活带来极大的便利，近年快递订单增长迅速，随之而来的是巨量包裹及外卖需要快递员派送，导致快递员的工作量大幅增加以及和用户之间的作息差别而不能将每一个包裹送到用户手中。因此增加快递网点和快递柜是现有的解决方法，然而这只是让包裹和用户的距离缩短一点而已，无人车快递车和无人机又面临效率、使用环境、载荷及天气的问题，没有从根本上解决快递送达的问题。

发明内容

主货仓转盘与游乐场的摩天轮类似，在货仓转盘护罩水平位置的一边设置有货仓转盘仓门和屏显以及扫码器，还有中控电路，中控电路集成有多个继电器、电流检测装置以及通信模块。其转盘主体在货仓转盘护罩中由转盘电机的齿轮驱动绕货仓转盘轴旋转，货仓转盘轴一端水平垂直固定在货仓转盘支腿由其独立支撑。转盘电机纵向垂直固定在转盘电机支架的法兰上，齿轮驱动货仓转盘圈齿转动。货仓转盘圈齿垂直于电机转轴的侧边位置设置有制动槽及RFID标签。电磁楔由永磁铁、电磁铁及楔子构成，永磁铁和楔子相连成为动态体，电磁铁和底座固定，永磁铁磁极是固定的，通过改变电磁铁的磁极方向从而使双方相互吸引或排斥带动楔子做伸缩动作。电磁楔与标签阅读器并列设置于转盘电机侧边。标签阅读器读取RFID标签信息发送至电脑，电脑判断出所读RFID标签对应的并列内侧货仓和外侧货仓以及与其对称的内外侧货仓处在水平待发位置并由楔子滑入制动槽使主货仓转盘停转。外侧货仓外缘两端设置有转盘货仓轴套，转盘货仓轴穿过转盘货仓轴套固定在货仓转盘支架的顶端。内侧货仓以相同结构并列设置在外侧货仓的内测货仓转盘支架上。货仓转盘支架呈放射状多个固定在货仓转盘支架底座一端的货仓转盘支架插孔内，货仓转盘支架底座通过轴承以有货仓转盘支架插孔一端靠近货仓转盘支腿安装在货仓转盘轴上。货仓转盘轴远离货仓转盘支腿一端固定有连轴架水平垂直于货仓转盘轴。连轴架一端固定于货仓转盘轴一端固定有水平垂直于其的小车转盘轴。连轴架的反向延长线上设置有转盘电机支架与其固定。转盘电机支架的末端设置有一对转盘电机，外侧的转盘电机通过货仓转盘圈齿驱动主货仓转盘，货仓转盘圈齿的外圈靠近内侧货仓并与货仓转盘支架固定。副货仓转盘为主货仓转盘的容量扩展，其结构与主货仓转盘相同，但其独立安装不与小车转盘的轴相连。

小车转盘与游乐场的摩天轮类似，小车转盘圈齿的外圈靠近转盘轨道并与小车转盘支架固定，转盘电机支架上内侧的转盘电机通过小车转盘圈齿驱动小车转盘。小车转盘支架外末端设置有转盘轨道另一端固定在小车转盘支架底座一端的小车转盘支架插孔内，多个呈放射状分布。小车转盘支架底座有小车转盘支架插孔的一端向外通过轴承安装在小车转盘轴上。小车转盘支架底座开孔装入正负受电碳刷与设置在小车转盘轴外缘的正负授电环摩擦接触传输电流。转盘轨道的中间部位轨道开口的两侧各设有一个片弹簧转盘轨道电极为小车提供充电电源。转盘轨道支架上部为口径略大于小车口径的圆环，圆环上边缘通过一短轴与小车转盘支架顶端平行相连使其在重力的作用下绕短轴做偏心旋转，转盘轨道支架下部垂直延长一段然后直角转弯再延长托举转盘轨道，上述结构可使小车顺利驶入并与圆环对齐，小车底部的电极与片弹簧转盘轨道电极对接传输电流。小车转盘支架与货仓转盘支架都是在其所在转盘内对称成对设置，即一对支架在一条直线上。假设以一对同在水平位置的两个对称转盘轨道支架的两个固定轴连线长度为直径的圆为A，以一对同在水平位置的两个对称内侧货仓的两个固定轴连线长度为直径的圆为B，以一对同在水平位置的两个对称外测货仓的两个固定轴连线长度为直径的圆为C，则圆A的直径长度为圆B直径与圆C直径之和的二分之一，圆A与圆B和圆C同时相切。实际情况就是处在同一水平位置的一对小车开口会与同处水平位置的一端外侧货仓开口和与其对称的另一端内侧货仓的开口完全对接。小车转盘与游乐场的摩天轮类似，其其转盘主体在小车转盘保护罩中由转盘电机的齿轮驱动小车转盘圈齿绕小车转盘轴转动，其启停控制与主货仓转盘相同。小车转盘保护罩的水平位置两边各有一个小车转盘出口，转盘轨道在小车转盘出口处与平轨对接使小车自由通过。

小车的作用是将包裹从货仓转移到墙柜的运输工具，其主体为一个横放的桶状物，小车货仓在环形支架中自由转动。环形支架类似于滚动轴承，由外圈、内圈、滚动体、保持架构成，外圈与两个小车支腿连接，两个小车支腿都垂直于地面，内圈固定在小车货仓的二分之一处。小车货仓的内部设置有绕两根传送带转轴转动的传送带，传送带转轴的两端细化插入两边传送带支架的下延伸传送带转轴支架的圆孔中，这样传送带转轴的上边缘就与传送带支架平齐并形成高度等于传送带转轴直径长度的空间，空间内设置有传送带电机、电磁楔以及螺杆电机。传送带支架的外侧设置有传送带滚轮，传送带滚轮在向小车货仓内部突出的两条水平传送带轨道上滚动。两根传送带转轴的其中一根中间位置设有传送带转轴齿轮，传送带电机的齿轮与传送带转轴齿轮啮合驱动传送带转轴，进而带动传送带转动。传送带电机固定在靠近传送带转轴的传送带电机支架侧边。两条传送带支架的中间位置设置有螺杆电机支架，垂直并连接两条传送带支架。螺杆支架设置在上下传送带的内部紧贴其下缘，两端固定在小车货仓内壁平行于螺杆电机支架并在其侧下方。螺杆电机支架下端设有螺杆电机底座，电磁楔竖直楔子朝下侧边固定在螺杆电机底座，螺杆电机水平放置底部固定在螺杆电机底座。电磁楔与螺杆电机水平并列设置。螺杆电机的输出轴是一根螺杆，螺杆旋入固定在螺杆支架的螺母，由螺杆电机驱动传送带支架延传送带轨道做往复运动。滑杆一端固定于螺杆支架一端穿入设置在螺杆电机底座位于电磁楔正下方的孔洞，滑杆中部上方设置有制动槽。滑杆与螺杆二者平行并垂直于螺杆支架。小车货仓的两端出口各有一个口径略小于货仓出口口径的圆形小车货仓旋转门。小车货仓旋转门的下部内侧贴合一个齿轮盘，齿轮盘的直径略小于转轴183到货仓底部的最大长度。齿轮盘轴支架两端固定在两边传送带支架的近顶端，与传送带支架一起做往复运动。弧形支架向下弯曲中间部位设置有齿轮盘轴，齿轮盘轴从齿轮盘的圆心穿过，从而使小车货仓旋转门绕齿轮盘轴做偏心旋转。小车货仓门电机与电磁楔设置于齿轮盘轴两旁的齿轮盘轴支架下方，小车货仓门电机的齿轮与齿轮盘啮合驱动小车货仓旋转门转动。齿轮盘的内侧边缘设置有一对中心对称的制动槽。小车货仓旋转门的外侧设置有两对电极突起，上面一对以小车货仓旋转门圆心对称，下面一对二者之间距离小于齿轮盘的直径。四个电极突起的连线为一个上宽下窄的等腰梯形。

小车有两根轮轴，二者二分之一等分处与小车支腿下端固定，二者平行且垂直于小车支腿，两根轮轴的两端各有一对平驶大轮及一对垂升齿轮，垂升齿轮固定在平驶大轮的内测与其同轴同步转动，平驶大轮由类似于电瓶车永磁电机驱动，线圈绕在定子上与轮轴固定，磁铁排列在轮圈内侧成为转子。小车有两根滚轮支架，二者二分之一等分处与小车支腿中部固定，二者平行且垂直于小车支腿，两根滚轮支架的两端各有一对滚轮，滚轮紧贴齿轨内壁为垂升齿轮与齿条的啮合提供压力。环形支架的最低部设置有两个作用于上下两个方向的并列电磁楔，向下的电磁楔与轨道上的制动槽配合制动，向上的电磁楔与设置在小车货仓外侧的三个制动槽配合制动，三个制动槽一个设置在最低点，另外两个在小车货仓的中间，二者连线为水平线并穿过小车货仓横截面的圆心。

传送带以下空间安装蓄电池、标签阅读器以及中控电路，中控电路集成有多个继电器、电流检测装置以及通信模块，这样小车货仓的重心就偏向下部，小车货仓就会在环形支架中转动使传送带始终处于水平位置。传送带以下所占体积小于以上部分体积，这样会有更多空间运输包裹。

轨道系统包括转盘轨道、平轨、道岔以及齿轨。转盘轨道本质就是一段平轨，平轨轨面的中间设置有排水孔，轨面的上方有轨道保护罩，保护罩的中间设置有轨道开口，这样小车的平驶大轮就可以在保护罩内的轨面上行驶，小车支腿则延轨道开口移动。平轨由平轨支腿支撑，平轨支腿下端固定在地面，上端有支撑座，支腿的高度应保证下方的通过性，。平轨的两个端头在支撑座对接，在平轨和侧护板之间实以垫子夹紧。道岔呈Y型和列车铁轨道岔类似。道岔的作用是改变小车的行驶路径，当小车行驶至道岔中控电路将一侧的车轮电机短路，车轮电机变成了一个发电机，由于正负极短路形成短路电流，此时电机会产生很大的阻力，小车行驶方向偏转切入一侧轨道。此原理也用于电瓶车的防盗。齿轨是在小车进行爬升时所用轨道，由于爬升所需扭矩剧增，所以轨道面由平轨的平轨面换成齿轨的齿条轨面，齿条厚度大于平驶大轮的半径，从而使平驶大轮腾空，由垂升齿轮与齿条啮合传动。垂升齿轮的半径远小于平驶大轮的半径，因此获得扭矩的增加。由于齿轨是垂直固定在楼房窗户侧边的墙体上，所以无需平轨的排水孔，除此以外外两者结构相同。在小车由平驶过渡到垂直爬升段之间，设有一段弧形齿轨在这段弧形齿轨保护罩表面设置有摩擦条，其作用是与小车货仓底部摩擦产生迟滞力，助力小车货仓内的传送带达到水平位置，并由电磁楔锁止。

墙柜是一个口径与小车货仓相同的水平放置的桶状物，墙柜货仓大于其两端口径的外圈设置有环形轨道，半圆的弧形仓盖在其中滑动从上部开合墙柜货仓，墙柜货仓的一端由墙柜货仓旋转门开合，另一端封堵，环形轨道外圈与墙柜支架固定，墙柜支架安装在墙体。墙柜货仓旋转门设置有四个电极孔，四者的所在位置正好与小车货仓和墙柜货仓对接后的电极突起重合，由于主货仓转盘和副货仓转盘中的外侧货仓和内侧货仓没有旋转门，而只有受电盘，因此小车货仓的下面两个电极突起只能与受电盘上的两个电极孔重合。

由于轨道运行的高度超过了一楼窗户的高度，所以一楼的一楼墙柜就设置在靠近二楼墙柜的下方。一楼墙柜的货仓一端设有旋转门，另一端敞开由一楼墙柜支架的侧边封堵。半圆的弧形支架上部设有提升转轴，提升转轴由蜗杆减速电机驱动，并带动两个绞盘提升一楼墙柜，一楼墙柜支架安装在墙体。蜗杆减速电机的电源由一楼用户提供。

货仓传送带设置在内侧货仓、外侧货仓、一楼墙柜及墙柜，其工作方式与小车货仓传送带相同，因此结构也有相同之处，区别之处在于货仓传送带无需往复运动，因此货仓传送带的框架是固定的，只需一个电机驱动转轴带动传送带转动即可。还有不同在于电源的获得方式不同，小车货仓的传送带通过小车内部的电池直接驱动，而货仓传送带则需通过货仓对接，电极导通后从小车的电池获得电源。

墙柜与一楼墙柜的旋转门通过一个短轴固定在墙柜旋转门支架，墙柜旋转门支架设置在货仓口沿。短轴的高度为货仓传送带的转轴到底部的一半。内侧货仓与外侧货仓由于在保护罩中运动所以无需旋转门，在货仓的口沿部设置有受电盘支架并以短轴与受电盘连接，受电盘的直径等于货仓传送带的转轴到底部的距离。

大件柜设置在主货仓转盘和副货仓转盘的旁边，可以存放小车运输不了的大件包裹由用户自取。大件柜由柜体、电子秤、置物架以及柜门。置物架不与柜体接触设置于电子秤的上方，由电子秤称取置物架的重量，并由电脑记录每一个包裹的重量。

附图说明

图1为本发明提供的转盘主视图

图2为本发明提供的转盘转轴详图

图3为本发明提供的转盘转轴主视图

图4为本发明提供的转盘前视图

图5为本发明提供的圈齿详图

图6为本发明提供的转盘货仓详图

图7为本发明提供的电磁楔详图

图8为本发明提供的平轨详图

图9为本发明提供的轨道主视图

图10为本发明提供的齿轨详图

图11为本发明提供的道岔详图

图12为本发明提供的环形支架详图

图13为本发明提供的小车传送带移动结构主视图

图14为本发明提供的小车传送带移动结构详图

图15为本发明提供的传送带详图

图16为本发明提供的小车主视图

图17为本发明提供的小车旋转门详图

图18为本发明提供的转盘轨道详图

图19为本发明提供的小车与墙柜对接视图

图20为本发明提供的墙柜详图

图21为本发明提供的一楼墙柜详图

图22为本发明提供的齿轨与墙柜安装视图

图23为本发明提供的大件柜主视图

图中：主货仓转盘101、货仓转盘护罩102、货仓转盘支架103、货仓转盘支架底座104、货仓传送带105、货仓转盘电机支架106、货仓转盘圈齿107、内侧货仓108、货仓转盘支腿109、外侧货仓110、小车转盘111、小车转盘保护罩112、转盘轨道支架113、转盘轨道114、小车转盘支架115、小车转盘支架底座116、小车转盘圈齿117、小车转盘出口118、小车转盘轴119、小车货仓120、小车121、扫码器122、屏显123、置物架124、柜门125、货仓转盘轴126、货仓转盘支架插孔127、轴承128、副货仓转盘129、正负授电环130、正负受电碳刷131、墙体132、窗户133、小车转盘支架插孔134、墙柜货仓135、弧形仓盖136、转盘电机137、标签阅读器138、电磁楔139、货仓转盘仓门140、轨道开口141、平轨142、平轨支腿143、连轴架144、轨道保护罩145、齿轮146、法兰147、转盘货仓轴148、转盘货仓轴套149、受电盘150、受电盘支架151、电极孔152、永磁铁153、电磁铁154、楔子155、制动槽156、排水孔157、侧护板158、支撑座159、RFID标签160、齿轨161、摩擦条162、滚轮163、小车支腿164、滚轮支架165、齿条166、轮轴167、垂升齿轮168、平驶大轮169、环形支架170、道岔171、传送带支架172、传送带轨道173、螺杆电机支架174、螺杆电机底座175、螺杆电机176、传送带滚轮177、滑杆178、螺杆支架179、螺杆180、传送带181、孔洞182、传送带转轴183、传送带电机支架184、传送带转轴齿轮185、传送带电机186、传送带转轴支架187、小车货仓旋转门188、电极突起189、墙柜货仓旋转门190、墙柜支架191、墙柜192、环形轨道193、电极孔194、墙柜旋转门支架195、一楼墙柜支架196、提升转轴197、蜗杆减速电机199、一楼墙柜200、侧边201、弧形支架202、转盘轨道电极205、齿轮盘206、齿轮盘轴207、小车货仓门电机208、齿轮盘轴支架209、柜体210、电子秤211。

具体实施方式

快递员携包裹到达主货仓转盘101处将包裹识别码展示给扫码器122扫描，电脑识别包裹信息并上传至服务器之后，找出空货仓，同时指定一台小车121承担运输任务。电脑开启货仓转盘电机137开始驱动转盘以顺时针旋转直至标签阅读器138发现所需转盘货仓的RFID标签160，电脑启动电磁楔139制动，待楔子155滑入制动槽156卡住货仓转盘，转盘电机137堵转，电流增大超出设定阀值，电流检测装置检出后计算机切断电机电源同时开货仓转盘仓门140门，门开后快递员将包裹放入转盘货仓并关门入库完成。在货仓转盘转动的同时小车转盘111也转动直至标签阅读器138发现所需小车121的RFID标签160，电脑启动电磁楔139制动，待楔子155滑入制动槽156卡住转盘，转盘电机137堵转，电流增大超出设定阀值，电流检测装置检出后计算机切断电机电源小车121就位。接着小车121执行接收包裹的程序，小车货仓120中的螺杆电机176转动，由于螺杆支架179是固定在小车货仓120内壁，所以传送带支架172就会伸向转盘货仓。小车货仓旋转门188下面两个电极突起189就会插入受电盘150的电极孔152导通电源然后小车货仓旋转门188旋转180度并由电磁楔139制动，随即两个货仓的传送带同向转动，将包裹转移到小车货仓120。然后小车货仓旋转门188反向旋转180度，传送带181回缩至小车货仓120内部包裹接收完成。然后小车121启动车轮延转盘轨道114驶出小车转盘111，小车121延规划好的路径选择岔道方向行驶至齿轨161，小车121行驶过程中会遇到多个RFID标签160，小车121读取标签信息并上传至服务器，此标签是为了判定小车121所处位置，当多个小车121行驶在轨道上，服务器会为小车121发出避让指令。小车121延齿轨161垂直爬升，当遇到目标墙柜所对应的RFID标签160时小车121通过环形支架170底部电磁楔139制动。接着小车121执行向墙柜192转移包裹的程序，小车货仓120中的螺杆电机176转动，由于螺杆支架179是固定在小车货仓120内壁，所以传送带支架172就会伸向墙柜货仓135。小车货仓旋转门188上的四个电极突起189就会插入墙柜货仓旋转门190的四个电极孔194导通电源然后两个旋转门同步旋转180度并由电磁楔139制动，随即两个货仓的传送带同向转动，将包裹由小车货仓120转移到墙柜货仓135。然后两个旋转门反向旋转180度关闭仓门，传送带181回缩至小车货仓120内部包裹转移完成。小车121原路返回至小车转盘111等待下一个任务。用户需要寄件时用手机软件通知服务器，服务器将以上流程进行反向操作就可以把用户需要寄出的包裹转移到转盘货仓，由快递员取件寄出。

大件柜存放有小车121运输不了的大件包裹由用户自取。快递员用扫码器122读取包裹信息并上传，柜门125打开快递员将包裹放入置物架124，然后手动录入包裹所在置物架124的位置并关好柜门。电脑通过电子秤211记录此包裹的重量，在用户取件时对比重量变化可以达到防盗的目的。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种快递入户的系统，其特征在于，所述系统包括：主货仓转盘（101）和副货仓转盘（129），所述主货仓转盘（101）为旋转的圆盘，圆盘的货仓转盘轴（126）一端独立固定在货仓转盘支腿（109）上，圆盘由多根放射状的货仓转盘支架（103）构成，货仓转盘支架（103）顶端有成对安装的内侧货仓(108)和外侧货仓(110)，内侧货仓(108)和外侧货仓(110)重心偏移使得内侧货仓(108)和外侧货仓(110)的货仓传送带(105)始终处于水平位置；所述主货仓转盘(101)的货仓转盘轴(126)与小车转盘(111)的小车转盘轴(119)通过连轴架(144)连接，所述小车转盘(111)为旋转的圆盘，小车转盘(111)的重量转移到主货仓转盘(101)的货仓转盘轴(126)上，小车转盘(111)的圆盘由多根放射状的小车转盘支架(115)构成，小车转盘支架(115)顶端有转盘轨道(114)，转盘轨道(114)重心偏移使得小车货仓(120)中的传送带(181)始终处于水平位置；所述转盘轨道(114)停放有小车(121)，所述小车(121)包含小车货仓(120)、环形支架(170)以及车轮，小车货仓(120)结构为水平横放的圆管，其两端设有小车货仓旋转门(188)，小车货仓(120)内部设有往复运动的水平传送带(181)，环形支架(170)套在小车货仓(120)外的中间部位，二者之间有滚动体以及保持架，可使小车货仓（120）在环形支架（170）内随意转动，所述小车（121）行驶在转盘轨道（114）、平轨（1４2）、道岔（171）以及齿轨（161），靠近所述齿轨（161）的二楼以上楼层设有墙柜（192），所述墙柜（192）是一个储存包裹的桶状货仓，口径与小车货仓（120）相同，靠近齿轨（161）一端设有墙柜货仓旋转门（190），门上设有四个电极孔（194），墙柜货仓（135）内部设有传送带，包裹由主货仓转盘（101）和副货仓转盘（129）转移至小车转盘（111）中的小车货仓（120），小车（121）携带包裹经过轨道将包裹投递至安装在用户的墙体（132）墙柜中。

2.根据权利要求1所述的一种快递入户的系统，其特征在于，所述货仓转盘支架（103）上设有货仓转盘圈齿（107）并由转盘电机（137）驱动，货仓转盘圈齿（107）上的RFID标签（160）提供位置信息由电磁楔（139）制动，副货仓转盘（129）为主货仓转盘（101）的容量扩展，二者结构相同。

3.根据权利要求1所述的一种快递入户的系统，其特征在于，所述小车转盘支架（115）上设有小车转盘圈齿（117）并由转盘电机（137）驱动，小车转盘圈齿（117）上的RFID标签（160）提供位置信息由电磁楔（139）制动，小车转盘（111）的电源由设置在小车转盘（111）的小车转盘轴（119）上的正负受电碳刷（131）获得。

4.根据权利要求1所述的一种快递入户的系统，其特征在于，所述小车（121）车轮包括平驶大轮（169）和垂升齿轮（168），平驶大轮（169）扭矩小在水平轨道行驶，垂升齿轮（168）直径小扭矩大不打滑行驶在墙体上的垂直齿轨（161）。

5.根据权利要求1所述的一种快递入户的系统，其特征在于，所述转盘轨道（114）设有转盘轨道电极（205），其本质就是一段平轨，所述平轨（142）的轨面中间设置有排水孔（157），轨面的上方有轨道保护罩（145），轨道保护罩（145）的中间设置有轨道开口（141），所述齿轨（161）垂直安装在楼房外墙，其本质是轨面换成齿条的平轨。

6.根据权利要求1所述的一种快递入户的系统，其特征在于，所述墙柜包括一楼墙柜（200）和二楼以上墙柜（192），一楼墙柜（200）设置在二楼靠近二楼墙柜（192）的下方，从一楼用户家里接电源驱动蜗杆减速电机（199）。

7.根据权利要求1所述的一种快递入户的系统，其特征在于，所述主货仓转盘（101）、副货仓转盘（129）、小车转盘（111）、轨道设有RFID标签（160）。

8.根据权利要求1所述的一种快递入户的系统，其特征在于，所述主货仓转盘（101）、副货仓转盘（129）及小车转盘（111）由一个中控电路控制，小车（121）有单独的中控电路，两个中控电路有独立的通信模块，使用蜂窝通信上传数据至服务器并接收服务器下达的指令，所述中控电路的电流检测装置，检测电机电流变化，当电机堵转电流增大超出设定阈值，切断电机电源。

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