CN112762299A - 一种自动移动升降式藏品智能盘点设备 - Google Patents
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Abstract
本发明创造提供了一种自动移动升降式藏品智能盘点设备,包括设备壳体、扫描组件、升降组件、主控机、供电组件、底座组件,所述设备壳体中部设置升降组件,另一侧设置与升降组件固接并用于扫描物品信息的扫描组件,所述设备壳体还固设有整个装置供电的供电组件;所述设备壳体固设于带脚轮的底座组件上方,所述底座组件还包括用于感知周围障碍物的感应部件和控制底座脚轮运动速度的运动部件;所述升降组件、扫描组件、底座组件均与主控机连接。本发明创造所述的主控机和可升降的扫描组件对馆藏内的物品进行检测记录,以感应部件与运动部件配合避开障碍,静音移动,降低了人工盘点的工作量和难度,无需攀爬,操作简单,自动化程度高,方便快捷。
Description
技术领域
本发明创造属于馆藏盘点领域,尤其是涉及一种自动移动升降式藏品智能盘点设备。
背景技术
现有馆藏物品盘点过程中,需要人工手持终端设备,对库藏物品进行一一盘点,才能将所有库藏进行信息盘点汇总,导致盘点工作需要花费较多人工,并且由于物品数量种类众多,导致人工盘点工作量巨大,且存放位置高、低不同、角度不同,对于高处的物品,人工盘点需要攀登梯子来进行,从而给盘点工作带来较大难度;同时现有馆藏物品被放置在场馆各个分馆位置,盘点需要去到不同分馆进行,这样也会带来携带设备来回移动,盘点设备不方便搬运和移动的困扰。
发明内容
有鉴于此,本发明创造旨在提出一种自动移动升降式藏品智能盘点设备,以主控机和可升降的扫描组件对馆藏内的物品进行检测记录,以感应部件与运动部件配合避开障碍,静音移动,降低了人工盘点的工作量和难度,无需攀爬,操作简单,自动化程度高,方便快捷。
为达到上述目的,本发明创造的技术方案是这样实现的:
一种自动移动升降式藏品智能盘点设备,包括设备壳体、扫描组件、升降组件、主控机、供电组件、底座组件,所述设备壳体中部设置升降组件,另一侧设置与升降组件固接并用于扫描物品信息的扫描组件,所述设备壳体还固设有整个装置供电的供电组件;
所述设备壳体固设于带脚轮的底座组件上方,所述底座组件还包括用于感知周围障碍物的感应部件和控制底座脚轮运动速度的运动部件;
所述升降组件、扫描组件、底座组件均与主控机连接。
进一步的,所述扫描组件包括扫描框架和固设在扫描框架外表面的多个扫描模块,顶部所述扫描模块通过用于变换角度的力矩合页固定在扫描模块框体上;
所述设备壳体靠近扫描组件的一侧设置后盖板,所述扫描框架靠近升降组件一侧的后背面上设置滑块,所述后盖板对应滑块设置竖向导轨。
进一步的,所述升降组件包括升降杆、升降模块固定梁,所述固定梁设置于供电组件的上方,所述升降杆下端垂直固接于固定梁的上侧,上端穿过设备壳体中部的过孔,通过扫描组件联接件与扫描框架的上侧固接;所述升降杆临近两端的侧壁上固接用于限制升降杆行程的接触传感器,所述接触传感器与主控机连接。
进一步的,所述升降杆为异型直杆,所述升降杆上端面中心处垂直固接推杆柱台,推杆柱台上套接扫描组件联接件,所述推杆柱台截面尺寸小于升降杆截面尺寸,所述扫描组件联接件为下端面开口的方壳,所述扫描组件联接件内侧底面与升降杆的上端面贴合;
所述扫描组件联接件靠近扫描组件外侧面与扫描组件的后背面贴合固接。
进一步的,所述后盖板靠近扫描组件的表面设置用于放置坦克线槽的凹槽,所述坦克线槽一端固接在凹槽内,一端固接在扫描框架的后背面,所述坦克线槽内部设置有用于信号传输和供电的线缆。
进一步的,所述脚轮为万向静音脚轮,所述底座组件下侧设置有三个脚轮,在设备行进方向前端中部设置有一个自由运动的前轮,后端两侧设置有左轮和右轮,所述左轮和右轮分别由右两个轮毂电机驱动控制,两个所述轮毂电机均与主控机连接,用于调节左轮与右轮的转速差,实现设备直行、左转右转。
进一步的,所述底座组件的感应部件包括用于检测设备周围障碍物的超声波传感器、用于检测设备与障碍物距离的红外传感器和设置于底座组件中心位置用于感知运动过程中设备姿态量信息的IMU传感器。
进一步的,所述设备壳体设有主控机的一侧中部向外侧突出形成突出部,所述突出部的上端面设置外侧向下的倾斜面,所述倾斜面上设置方便观察操作并与主控机连接的人机交互控制的屏幕;
所述突出部对应设备壳体两侧均固设便于推动的扶手。
进一步的,所述设备壳体在突出部的下侧开设前门,所述前门一侧通过门轴与设备壳体铰接,一侧设置控制前门开合的碰珠卡扣。
进一步的,所述供电组件包括电池、供电插座和电源开关,所述电池设置在设备外侧内部下侧,所述供电插座和电源开关通过螺钉固设在设备外壳的外侧下部。
相对于现有技术,本发明创造所述的一种自动移动升降式藏品智能盘点设备具有以下优势:
本发明所述的一种自动移动升降式藏品智能盘点设备,通过扫描模块实现对馆藏物品的识别扫描,设备自带的主控机对物品信息进行汇总整理,将扫描模块固定在升降机构上,实现对高、低不同位置的物品进行识别,顶部扫描模块还可以实现不同俯仰角度的调节,从而实现对高处不同角度的物品进行盘点。同时盘点设备装有带刹车的静音脚轮,在需要移动的时候,感应部件检查周围的障碍物,并调整路线,通过运动部件配合实现执行和转弯避让障碍,实现静音移动和高效的全自动的盘点工作。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解,本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造,并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中:
图1为本发明创造实施例所述的一种自动移动升降式藏品智能盘点设备前侧结构示意图;
图2为本发明创造实施例所述的一种自动移动升降式藏品智能盘点设备后侧示意图;
图3为本发明创造实施例所述的设备壳体内部结构示意图;
图4为本发明创造实施例所述的扫描组件示意图;
图5为本发明创造实施例所述的后背板结构示意图;
图6为本发明创造实施例所述的脚轮运动控制示意图;
图7为本发明创造实施例所述底座组件全局坐标XOY运动模型示意图;
图8为本发明创造实施例所述的设备运动状态与左、右轮速度的关系示意图;
图9为本发明创造实施例所述的底座组件位置及行程控制流程图;
图10为本发明创造实施例所述的工作过程控制流程图;
图11为本发明创造实施例所述的扫描组件联接件底部示意图。
附图标记说明:
1-设备壳体;11-后盖板;111-导轨;112-凹槽;12-坦克线槽;13-突出部;14-扶手;15-前门;2-扫描组件;21-扫描框架;211-后背面;212-滑块;22-扫描模块;23-力矩合页;24-扫描组件联接件;3-升降组件;31-升降杆;311-推杆柱台;32-固定梁;4-主控机;5-供电组件;51-电池;52-供电插座;53-电源开关;6-底座组件;61-脚轮;611-前轮;612-左轮;613-右轮。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明创造和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明创造的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
如图1、图2、图3、图4、图5所示,一种自动移动升降式藏品智能盘点设备,包括设备壳体1、扫描组件2、升降组件3、主控机4、供电组件5、底座组件6,所述设备壳体1中部设置升降组件3,另一侧设置与升降组件固接并用于扫描物品信息的扫描组件2,所述设备壳体1还固设有整个装置供电的供电组件5;
所述设备壳体1固设于带脚轮61的底座组件6上方,所述底座组件还包括用于感知周围障碍物的感应部件和控制底座脚轮61运动速度的运动部件;
所述升降组件3、扫描组件2、底座组件6均与主控机4连接。
所述主控机4主要是进行各种信息数据的处理,可以让每一个功能模块都能更好的来完成它们各自的任务,主控机的型号采用STM32F407,STM32F407可为更多传感器的使用提供了丰富的IO口,除此之外,还有USART以及AD(12位,1us,分时24道)等。
如图1、图2、图3、图4、图5所示,所述扫描组件2包括扫描框架21和固设在扫描框架21外表面的多个扫描模块22,顶部所述扫描模块22通过用于变换角度的力矩合页23固定在扫描模块框体21上;
所述设备壳体1靠近扫描组件2的一侧设置后盖板11,所述扫描框架21靠近升降组件3一侧的后背面211上设置滑块212,所述后盖板11对应滑块212设置竖向导轨111。
力矩合页23可以实现俯仰角度的调节并能够固定角度。
所述扫描模块内设置有射频识别单元一和射频识别单元二,所述射频识别单元一工作于2.4G频段,获取RFID标签信息,信息主要包括盘点启动标签信息、当前区域藏品架的高度信息等;所述射频识别单元二:主要由射频识别控制器和天线组成,工作于UHF频段,用于识别馆藏文物标签信息。
如图1、图2、图3所示,所述升降组件3包括升降杆31、升降模块固定梁32,所述固定梁32设置于供电组件3的上方,所述升降杆31下端垂直固接于固定梁32的上侧,上端穿过设备壳体1中部的过孔,通过扫描组件联接件24与扫描框架21的上侧固接;所述升降杆3临近两端的侧壁上固接用于限制升降杆行程的接触传感器,所述接触传感器与主控机4连接。
所述接触传感器可用于感知限定扫描模块框体移动的最高位置和最低位置,与主控机配合限制升降杆上升和下降的极限位置,从而实现对扫描模块与壳体间连线的保护,避免发生线体的拉扯,保证整机安全可靠性。
如图1、图2、图3、图11所示,所述升降杆31为异型直杆,所述升降杆31上端面中心处垂直固接推杆柱台311,推杆柱台上套接扫描组件联接件24,所述推杆柱台311截面尺寸小于升降杆31截面尺寸,所述扫描组件联接件24为下端面开口的方壳,所述扫描组件联接件内侧底面与升降杆31的上端面贴合;
所述扫描组件联接件24靠近扫描组件2外侧面与扫描组件2的后背面贴合固接。
如图1、图2、图3、图4、图5所示,所述后盖板11靠近扫描组件2的表面设置用于放置坦克线槽12的凹槽112,所述坦克线槽12一端固接在凹槽112内,一端固接在扫描框架21的后背面211,所述坦克线槽12内部设置有用于信号传输和供电的线缆。
坦克线槽12用以保证连线在升降过程中不会被折弯或磨损破坏。
如图1、图2、图3、图6、图7、图8所示,所述脚轮61为万向静音脚轮,所述底座组件下侧设置有三个脚轮,在设备行进方向前端中部设置有一个自由运动的前轮611,后端两侧设置有左轮612和右轮613,所述左轮612和右轮613分别由两个轮毂电机驱动控制,两个所述轮毂电机均与主控机连接,用于调节左轮与右轮的转速差,实现设备直行、左转右转。
双电机独立驱动是用两个相同的电机驱动模块分别驱动设备底盘动力轮的伺服轮毂电机,采用RS232与控制核心处理器STM32F407进行实时通讯,通讯的主要内容包括电机的转速、电机的里程等信息。
设备运动过程中要时刻准确的感知目标点位置,首先需要确定设备不同时刻的位置坐标来实时的描述它的运动位姿,规定设备底盘的几何中心为局部坐标系的坐标原点OR、设备头部指向的正前方作为YR轴、以YR轴为旋转轴再逆时针旋转90°作为XR轴,且满足右手定则,建立设备的全局坐标XOY运动模型。
如果设备实现走直线,则其速度和方向均一致;如果设备实现左转,则右轮的速度要大于左轮的速度;如果设备要实现右转,则左轮的速度要大于右轮的速度,其运动状态与设备轮毂速度的关系如下图所示。
由建立的设备运动模型可知,设备在沿直线运行时理论上是不存在速度误差的;但是,当两个轮毂是单独驱动的时候,因其每一个的轮毂性能不一定是一模一样且受到的地面摩擦等不同的因素而导致这两个单独驱动的轮毂会存在一定的速度误差,此时设备就不会走直线而是进行圆弧运动;假设VL=-VR时,则设备将进行原地转圈的运动状态,需要进行速度差补偿,通过分析可知,设备一旦存在位置偏差值的时候,则通过调整两个独立驱动的速度差值ΔV就能够调整运动中的设备的位置偏移角度,即是将位置的误差数值通过选用的控制算法得出双电机独立驱动的电机的速度修正量,这样就能够让这两个单独驱动的电机之间产生一定的速度差,最后把两个单独驱动的每一个电机的转速均乘上一定的反馈系数放大后再传递给左、右电机,从而实现了两个单独驱动的轮毂电机的差速控制。
如图1、图2、图3、图6、图7、图8、图9所示,所述底座组件6的感应部件包括用于检测设备周围障碍物的超声波传感器、用于检测设备与障碍物距离的红外传感器和设置于底座组件中心位置用于感知运动过程中设备姿态量信息的IMU传感器。
感应部件对多障碍物信息进行感知,并将采集到的周围环境信息以及自身的信息融合处理,以便设备可以理解自身的环境,把这些信息输入到主控机并作出决策以实现避障功能。
在设备机体上安装了三种传感器:一体防水超声波传感器、红外传感器、姿态测量传感器。
超声波传感器与STM32F407接口通过串口连接。超声波传感器经RS232转TTL电路后,把TXD、RXD依次与主控电路STM32F407的PC10、PC11引脚进行接线实现对超声波传感器检测到的障碍物距离数据进行处理。
红外传感器输出的电压值经过A/D电路换为AD值并计算出对应的实际障碍物距离数值,采用的4个红外依次与STM32F407的PA5、PA7、PB0、PB1引脚进行接线实现对红外传感器获取的障碍物距离数据进行处理,其传感器在20~40cm范围内的准确性是最高的。
STM32F407通过串口2与IMU通信,IMU的发送信息TX端口、接收信息RX端口依次与STM32F4的PA3、PA2引脚连接实现信息的收发,完成设备在运动过程中的姿态量信息处理。
首先把超声波和红外传感器采集到的设备周围障碍物的距离数值进行分类讨论处理,当红外检测到的距离小于20cm时作紧急停止运行处理以确保设备本身和障碍物的安全;当超声波与红外传感器检测到的距离差值的绝对值不大于设定的允许误差error(设置允许误差error为2cm)时,其检测距离数据均可以作为输入值;当超声波与红外传感器检测到的距离差值的绝对值大于设定的error时,选取最小的检测距离数值作为输入值。将作为输入量的检测距离数值通过预处理得到左方、前方、右方障碍物距离数值,并将距离设备较近的距离数值作为输入量,避障的过程实际就是控制设备的运动方向避免和障碍物相碰撞;以安装在底盘中心的IMU传感器的旋转中心为目标方向角测量的原点作坐标系xoy,原点和目标点的连线与x轴的夹角为β,则目标角度为(90°-β),根据当时设备周围障碍物的情况来调节左、右轮速度控制设备的转向,使设备的正方向离目标点的角度逐渐减小甚至使其吻合,将处理后的传感器采集到的距离数值和姿态测量传感器采集的目标角度信息一起作为主控机的输入送入到控制器,经过控制器的分析发出控制指令决策设备的实时动作,最终完成避障任务。
如图1、图2、图3所示,所述设备壳体1设有主控机4的一侧中部向外侧突出形成突出部13,所述突出部13的上端面设置外侧向下的倾斜面,所述倾斜面上设置方便观察操作并与主控机4连接的人机交互控制的屏幕;
所述突出部13对应设备壳体两侧均固设便于推动的扶手14。
如图1、图2、图3所示,所述设备壳体1在突出部13的下侧开设前门15,所述前门15一侧通过门轴与设备壳体1铰接,一侧设置控制前门开合的碰珠卡扣。
如图1、图2、图3所示,所述供电组件5包括电池51、供电插座52和电源开关53,所述电池51设置在设备外侧内部下侧,所述供电插座(52)和电源开关53通过螺钉固设在设备外壳1的外侧下部。
工作过程:
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10所示,所述一种自动移动升降式藏品智能盘点设备在规划路径下通过主控机控制设备底部静音脚轮61移动到合适的位置后;通过扫描模块中的射频识别模块一对货架藏品密度、货架高度、货架层数、层高等信息进行收集;
扫描组件2升降盘点,所述扫描组件可以通过升降组件2控制升降对馆藏物品摆放位置的高低不同进行扫描识别,扫描组件2顶端的扫描模块21还可以进行一定角度转动,实现对上侧物品的记录;
主控机4根据货架高度和藏管密度信息,调整升降杆的上升和下降的布进值,将升降杆调整到初始升降盘点位置,同时调整驱动轮的前进速度;
主控机4发出指令,控制升降杆的上升和下降,在升降杆的上升和下降的过程中,扫描模块中的射频识别单元二开始扫描编码,盘点藏品;
当升降杆的位置上升至货架的最高点或者下降至最低点的时候,通过射频识别单元一确定该货架信息是否盘点完成,若果信息没有完成,主控机驱动底座进行下一位置的检测,若信息收集完成,怎该货架盘点完成。
每当设备进行下一个位置检测时,主控机4控制升降组件3将扫描组件下降到下侧,保持装置的平稳后移动到下一个位置进行检测记录。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已,并不用以限制本发明创造,凡在本发明创造的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自动移动升降式藏品智能盘点设备,其特征在于:包括设备壳体(1)、扫描组件(2)、升降组件(3)、主控机(4)、供电组件(5)、底座组件(6),所述设备壳体(1)中部设置升降组件(3),另一侧设置与升降组件固接并用于扫描物品信息的扫描组件(2);
所述设备壳体(1)下侧固设有用于整个装置供电的供电组件(5);
所述设备壳体(1)固设于带脚轮(61)的底座组件(6)上方,所述底座组件还包括用于感知周围障碍物的感应部件和控制底座脚轮(61)运动速度的运动部件;
所述升降组件(3)、扫描组件(2)、底座组件(6)均与主控机(4)连接。
2.根据权利要求1所述的一种自动移动升降式藏品智能盘点设备,其特征在于:所述扫描组件(2)包括扫描框架(21)和固设在扫描框架(21)外表面的多个扫描模块(22),顶部所述扫描模块(22)通过用于变换角度的力矩合页(23)固定在扫描模块框体(21)上;
所述设备壳体(1)靠近扫描组件(2)的一侧设置后盖板(11),所述扫描框架(21)靠近升降组件(3)一侧的后背面(211)上设置滑块(212),所述后盖板(11)对应滑块(212)设置竖向导轨(111)。
3.根据权利要求1所述的一种自动移动升降式藏品智能盘点设备,其特征在于:所述升降组件(3)包括升降杆(31)、升降模块固定梁(32),所述固定梁(32)设置于供电组件(3)的上方,所述升降杆(31)下端垂直固接于固定梁(32)的上侧,上端穿过设备壳体(1)中部的过孔,通过扫描组件联接件与扫描框架(21)的上侧固接;所述升降杆(3)临近两端的侧壁上固接用于限制升降杆行程的接触传感器,所述接触传感器与主控机(4)连接。
4.根据权利要求3所述的一种自动移动升降式藏品智能盘点设备,其特征在于:所述升降杆(31)为异型直杆,所述升降杆(31)上端面中心处垂直固接推杆柱台(311),推杆柱台上套接扫描组件联接件(24),所述推杆柱台(311)截面尺寸小于升降杆(31)截面尺寸,所述扫描组件联接件(24)为下端面开口的方壳,所述扫描组件联接件内侧底面与升降杆(31)的上端面贴合;
所述扫描组件联接件(24)靠近扫描组件(2)外侧面与扫描组件(2)的后背面贴合固接。
5.根据权利要求2所述的一种自动移动升降式藏品智能盘点设备,其特征在于:所述后盖板(11)靠近扫描组件(2)的表面设置用于放置坦克线槽(12)的凹槽(112),所述坦克线槽(12)一端固接在凹槽(112)内,一端固接在扫描框架(21)的后背面(211),所述坦克线槽(12)内部设置有用于信号传输和供电的线缆。
6.根据权利要求1所述的一种自动移动升降式藏品智能盘点设备,其特征在于:所述脚轮(61)为万向静音脚轮,所述底座组件下侧设置有三个脚轮,在设备行进方向前端中部设置有一个自由运动的前轮(611),后端两侧设置有左轮(612)和右轮(613),所述左轮(612)和右轮(613)分别由两个轮毂电机驱动控制,两个所述轮毂电机均与主控机连接,用于调节左轮与右轮的转速差,实现设备直行、左转右转。
7.根据权利要求1所述的一种自动移动升降式藏品智能盘点设备,其特征在于:所述底座组件(6)的感应部件包括用于检测设备周围障碍物的超声波传感器、用于检测设备与障碍物距离的红外传感器和设置于底座组件中心位置用于感知运动过程中设备姿态量信息的IMU传感器。
8.根据权利要求1所述的一种自动移动升降式藏品智能盘点设备,其特征在于:所述设备壳体(1)设有主控机(4)的一侧中部向外侧突出形成突出部(13),所述突出部(13)的上端面设置外侧向下的倾斜面,所述倾斜面上设置方便观察操作并与主控机(4)连接的人机交互控制的屏幕;
所述突出部(13)对应设备壳体两侧均固设便于推动的扶手(14)。
9.根据权利要求7所述的一种自动移动升降式藏品智能盘点设备,其特征在于:所述设备壳体(1)在突出部(13)的下侧开设前门(15),所述前门(15)一侧通过门轴与设备壳体(1)铰接,一侧设置控制前门开合的碰珠卡扣。
10.根据权利要求1所述的一种自动移动升降式藏品智能盘点设备,其特征在于:所述供电组件(5)包括电池(51)、供电插座(52)和电源开关(53),所述电池(51)设置在设备外侧内部下侧,所述供电插座(52)和电源开关(53)通过螺钉固设在设备外壳(1)的外侧下部。
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