CN112878802A - 基于加密球的双窗口结构智能防盗钥匙柜 - Google Patents

基于加密球的双窗口结构智能防盗钥匙柜 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于加密球的双窗口结构智能防盗钥匙柜，包括柜体，柜体内设有控制系统，柜体内设置有横向运动机构和纵向运动机构，纵向运动机构安装在横向运动机构上，机械臂固定连接在纵向运动机构上，加密球固定安装在机械臂上，柜体底部设有多级储物圆盘，多级储物盘用于放置加密球，横向运动机构和纵向运动机构以及机械臂实现加密球三自由度运动，其中加密球包括上半球和下半球，上半球和下半球分别固定连接在两个机械臂上。本发明使用基于加密球的双窗口结构智能防盗钥匙柜的结构，其不可见的内部以及外形相同的加密球设计避免了传统固定位存放钥匙所带来的被跟踪盗窃的风险。

Description

基于加密球的双窗口结构智能防盗钥匙柜
技术领域
本发明属防盗钥匙柜技术领域，尤其涉及一种基于加密球的双窗口结构智能防盗钥匙柜。
背景技术
在社会生活中，人们随身携带的钥匙存在遗失问题十分令人困扰，少数人为避免钥匙遗失造成麻烦的后果，甚至选择出门后就近藏起钥匙，这种方式存在巨大的安全隐患。科学技术的进步使得在平安社会和智慧城市的建设中安装的视频监控系统功能强大，但对于遗失钥匙这种小物件大多数情况下仍是无法找回的。如果能设计一种防止钥匙丢失或定位加密存放钥匙的装置，可为小区用户在存储钥匙方面提供一种更加安全放心的解决方法，提升小区用户体验。
目前，现有的智能存储柜或者钥匙柜基本采用多箱体式的构造，而且固定位置的箱式结构在安全性方面也存在隐患，盗贼若跟踪用户存放钥匙便可轻易将某箱子里的钥匙与用户房门对应起来，针对性盗窃。
发明内容
针对上述不足，本发明提供一种结合加密球以及单一存储口和单一取物口结构的智能防盗钥匙柜，加密球的设计更好的保证了钥匙的安全性，从而有效降低不法分子被盗窃的风险。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种基于加密球的双窗口结构智能防盗钥匙柜，包括柜体，所述柜体内设有控制系统，在所述柜体内设置有横向运动机构和纵向运动机构，所述纵向运动机构安装在所述横向运动机构上，机械臂固定连接在所述纵向运动机构上，加密球固定安装在所述机械臂上，所述柜体底部设有多级储物圆盘，多级所述储物盘用于放置所述加密球，所述横向运动机构和纵向运动机构以及机械臂实现所述加密球三自由度运动，其中所述加密球包括上半球和下半球，所述上半球和下半球分别固定连接在两个机械臂上。
进一步，所述横向运动机构包括两个，其分别固定设置在所述柜体内部一侧的顶端和底端，顶端和底端横向运动机构上设有横向滑块，两横向滑块上分别连接固定块，所述固定块之间连接两个纵向运动机构，所述纵向运动机构上分别设置纵向滑块，所述纵向滑块上连接所述机械手臂，所述机械手臂下端设置多级储物圆盘，其中多级储物圆盘底部转动连接旋转电机的电机轴，所述旋转电机驱动所述储物圆盘进行旋转。
进一步，所述机械臂为气动结构，其连接在所述纵向滑块上的一端设有气缸，另一端设有伸缩机构，通过控制进气口进气量来推动机械臂伸缩运动，机械臂上的齿轮装置连接角位移传感器精确计算测量伸缩运动的距离，反馈控制位移精度以达到要求的伸缩长度，精确进行移动抓取，所述伸缩机构的末端设有旋转轴，所述旋转轴驱动机械手360°旋转，所述旋转轴的末端中间固定连接第二电磁铁，所述旋转轴的末端还设置有敞口式基座，所述基座用于放置所述加密球的上半球和下半球。
进一步，所述上半球和下半球均包括外壳，所述外壳内设有隔间，隔间内包括电池以及第一电磁铁，所述上半球的底部设有向下的凸块，下半球顶部设有与所述凸块匹配的凹槽，所述凸块和凹槽组成卡扣锁对所述上半球和下半球进行锁紧。
进一步，所述隔间内还设有无线通信模块、GPS定位模块、压电式示警传感器，外壳内壁安装有多个电磁线圈，由系统控制线圈带电产生与机械臂线圈相反磁性，实现在多个加密球中的定向抓取。
进一步，所述储物盘的柜体上方还设有一级挡门和二级挡门，所述二级挡门和一级挡门平行设置，所述一级挡门和二级挡门之间设有存储通道，所述一级挡门和二级挡门均包括一侧的固定挡门和另一侧的可移动挡门，所述可移动挡门与所述柜体滑动连接，所述一级挡门和二级挡门的可移动挡门均通过直线电机控制其移动从而控制所述一级挡门和二级挡门开关，一级挡门外设有RFID卡感应器，二级挡门处设有位置传感器和位移传感器，所述位置传感器用于检测球体是否与存储通道对齐，位移传感器检测挡门是否打开，打开后用户可将钥匙通过存储通道放入下半球之中。
进一步，所述储物盘为双环多层结构，内外环均有多个隔开的内嵌球形储物槽，储物盘与旋转电机之间由竖杆及齿轮连接，带动储物盘旋转，所述储物槽底部设有压力传感器，可由槽底部的压力传感器检测球体是否存在。
进一步，所述柜体外部设有取物口，所述机械臂能将加密球移动至所述取物口处。
进一步，所述柜体外部还设有显示屏、摄像头和信息采集模块，其中信息采集模块采集用户信息和采集各类传感器信息将信息发送到信息采集单元，所述信息采集单元通过通信单元将采集到的信息进行指令传送至服务器单元实现智能防盗钥匙柜的联网通信功能，所述控制单元控制通信单元进行数据通信、控制执行单元操纵传动装置运动、控制显示单元显示信息，显示单元通过控制器输出信息至柜体外的显示屏，执行单元由控制单元发出指令，执行单元执行操作达到预定目的。与现有技术相比，本发明的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
本发明与现有钥匙存储柜或智能快递柜技术相比存在的优点包括智能化程度高、安全系数高、柜体开口成本低、功耗低易操作。此设计主要为解决多住户小区用户的钥匙安置，避免遗失困扰。满足用户安全存放钥匙的需求，提升小区用户的体验。
本发明使用基于加密球的双窗口结构智能防盗钥匙柜的结构，其不可见的内部以及外形相同的加密球设计避免了传统固定位存放钥匙所带来的被跟踪盗窃的风险，难以破坏的球体结构设计提供了用户更充裕的时间提前预防，避免了盗贼无差别将钥匙全部盗窃后短时间内通过一个个尝试而得知对应房间的风险。不断优化进步的加密算法技术与二维码防伪技术的发展为二维码的安全性提供了保障，加上GPS定位技术、摄像头监控、加密球、损坏警报等多重安保技术的保障，达到了为设计一种超高安全性的智能防盗钥匙柜让用户使用放心的目标。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明加密球结构示意图；
图3为本发明横向运动机构和纵向运动机构结构示意图；
图4为本发明机械臂结构示意图；
图5为本发明旋转轴结构示意图；
图6为本发明二级挡门结构示意图；
图7为本发明一级挡门结构示意图；
图8为本发明储物盘结构示意图；
图9为本发明储物盘俯视图；
图10为本发明系统结构框图
图中，1-横向运动机构，2-驱动电机，3-纵向运动机构，4-横向滑块，5-纵向滑块，6-备用电池，7-摄像头，8-显示屏，9-取物口，10-信息采集模块，11-直线电机，12-一级挡门，13-RFID卡感应器，14-二级挡门，15-存储通道，16-加密球，17-机械臂，18-储物盘，19-旋转电机，20-上半球，21-下半球，22-外壳，23-隔间，24-电池，25-第一电磁铁，26-凸块，27-凹槽，28-气缸，29-伸缩机构，30-旋转轴，31-第二电磁铁，32-基座，33-固定块，34-固定挡门，35-可移动挡门，36-位移传感器，37-位置传感器，38-内嵌球形储物槽，39-竖杆，40-齿轮，41-压力传感器。
具体实施方式
下面将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。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“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和简化描述，并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的限制。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，本发明提供一种基于加密球的双窗口结构智能防盗钥匙柜，其中柜体内设置有横向运动机构1和纵向运动机构3，所述纵向运动机构3安装在所述横向运动机构1上，机械臂17固定连接在所述纵向运动机构3上，加密球16固定安装在所述机械臂17上，所述柜体底部设有多级储物圆盘，多级所述储物盘18用于放置所述加密球16，所述横向运动机构1和纵向运动机构3以及机械臂16实现所述加密球15三自由度运动，其中所述加密球15包括上半球20和下半球21，所述上半球20和下半球21分别固定连接在两个机械臂17上。在上述实施例中，横向运动机构1包括两个，其分别固定设置在所述柜体内部一侧的顶端和底端，顶端和底端横向运动机构1上设有横向滑块4，两横向滑块4上分别连接固定块33，所述固定块33之间连接两个纵向运动机构3，所述纵向运动机构3上分别设置纵向滑块5，所述纵向滑块5上连接所述机械手臂，所述机械手臂下端设置多级储物圆盘，其中多级储物圆盘底部转动连接旋转电机19的电机轴，所述旋转电机19驱动所述储物圆盘进行旋转，机械臂17为气动结构，其连接在所述纵向滑块5上的一端设有气缸28，另一端设有伸缩机构29，通过控制进气口进气量来推动机械臂17伸缩运动，机械臂17上的齿轮装置连接角位移传感器精确计算测量伸缩运动的距离，反馈控制位移精度以达到要求的伸缩长度，精确进行移动抓取，所述伸缩机构29的末端设有旋转轴30，所述旋转轴30驱动机械手360°旋转，所述旋转轴30的末端中间固定连接第二电磁铁31，所述旋转轴30的末端还设置有敞口式基座32，所述基座32用于放置所述加密球16的上半球20和下半球21。横向运动机构底部设有备用电池6。
顶部与底部的横向运动机构1(丝杆或皮带滑杆等)由两边驱动电机2驱动横向滑块4使纵向运动机构3可以横向运动，同理纵向运动机构3带动纵向滑块5上下运动，机械臂16固定于纵向滑块5上，加上机械臂17的气动伸缩功能实现3自由度运动。机械手臂前端的旋转轴30使其具备360°旋转功能。
储物盘18的柜体上方还设有一级挡门12和二级挡门14，所述二级挡门14和一级挡门12平行设置，所述一级挡门12和二级挡门14之间设有存储通道15，所述一级挡门12和二级挡门14均包括一侧的固定挡门34和另一侧的可移动挡门35，所述可移动挡门35与所述柜体滑动连接，所述一级挡门12和二级挡门14的可移动挡门35均通过直线电机11控制其移动从而控制所述一级挡门12和二级挡门14开关，一级挡门12外设有RFID卡感应器13，二级挡门14处设有位置传感器37和位移传感器36，所述位置传感器37用于检测球体是否与存储通道15对齐，位移传感器36检测挡门是否打开，打开后用户可将钥匙通过存储通道15放入下半球21之中。取物口9挡门和存储口一级、二级挡门14均由直线电机11运动来控制开闭。钥匙存入后由机械臂17将加密球16上下部组装起来放置到储物盘18中球形储物室内，储物室中置有无线充电器为加密球16内电池24充电。然后电机带动储物盘18随机转动一个角度，打乱顺序。备用蓄电池在断电情况下自动启动，维持设备正常运转。识别钥匙上RFID卡后，直线电机11运动，拉动可移动挡门35，解锁二级挡门14。位置传感器37用于检测球体是否与存储通道15对齐。位移传感器36检测挡门是否打开，打开后用户可将钥匙通过存储通道14放入球体之中。一级挡门12与取物口9挡门采用双向直线电机10驱动两边的可移动挡门35，位移传感器36检测挡门是否被打开。
在上述实施例基础上，进一步优选的实施例中，上半球20和下半球21均包括外壳22，所述外壳22内设有隔间23，隔间23内包括电池24以及第一电磁铁25，所述上半球20的底部设有向下的凸块26，下半球21顶部设有与所述凸块26匹配的凹槽27，所述凸块26和凹槽27组成卡扣锁对所述上半球20和下半球21进行锁紧。其中加密球16外壳22采用不被磁铁吸引的高强度合金，大小形状均相同，每个加密球16的编号仅智能钥匙柜系统可知。加密球16隔间23内包括电池24(无线充电)无线通信模块、GPS定位模块、压电式示警传感器以及控制电磁铁带电等功能的集成电路。加密球16外壳22内壁安装有多个电磁线圈，由系统控制线圈带电产生与机械臂17线圈相反磁性，实现在多个加密球16中的定向抓取。通信单元与加密球16之间传输数据指令，控制卡扣锁解锁。
储物盘18为双环多层结构，内外环均有多个隔开的内嵌球形储物槽38，储物盘18与旋转电机19之间由竖杆39及齿轮40连接，带动储物盘18旋转，所述储物槽底部设有压力传感器41，可由槽底部的压力传感器41检测球体是否存在。柜体外部设有取物口9，所述机械臂17能将加密球16移动至所述取物口9处。
柜体外部还设有显示屏8、摄像头7和信息采集模块10，其中信息采集模块10采集用户信息和采集各类传感器信息将信息发送到信息采集单元，所述信息采集单元通过通信单元将采集到的信息进行指令传送至服务器单元实现智能防盗钥匙柜的联网通信功能，所述控制单元控制通信单元进行数据通信、控制执行单元操纵传动装置运动、控制显示单元显示信息，显示单元通过控制器输出信息至柜体外的显示屏8，执行单元由控制单元发出指令，执行单元执行操作达到预定目的。
控制部分包括控制单元、身份识别单元、信息采集单元、通信单元、服务器单元、执行单元、显示单元、加密球单元、供电单元组成。
控制单元：采用但不限于单片机为控制器。也可采用DSP、PLC、计算机等等为控制器。控制单元主要实现对接收到的信号进行分析处理、然后发出指令，实现控制执行单元操纵传动装置运动、控制显示单元显示信息、控制通信单元进行数据通信等功能。
信息采集单元：主要作用是采集二维码、RFID-IC卡、人脸识别、以及指纹等等方式确定用户的身份信息。采集各类传感器信息(如监测柜体与加密球是否被破坏的传感器、确定加密球上下部分是否对齐的传感器、挡门开闭状态监测传感器、机械手臂位置传感器37等等)主要通过扫描装置识别后将信息发送到信息采集单元。
通信单元：拟采用但不限于GSM无线通信模块，也可使用Bluetooth、ISM、RFID、WIFI、ZigBee、CMID2000等无线通信技术，让串口与上位机相连实现数据通信，在上位机上可对数据库进行操作。通过程序设计实现短信、语音以及GPRS数据传输功能等。实现终端与柜体、柜体与加密球间的指令传送功能。
服务器单元：接收来自通信单元的数据，并根据设置的要求实现与APP或者微信公众号之间的数据传输，实现智能防盗钥匙柜的联网通信功能。
显示单元：通过控制器输出可以显示存储二维码、存储柜运行状态、钥匙存储位置剩余情况、无操作时显示投放的广告信息、存取钥匙时的提示信息，还包括智能柜的功能设置，显示屏8(可触控)可选用LCD、LED、CRT、PDP显示屏等等。
执行单元：执行机构包括柜体内一切传动装置，例如丝杆/滑杆以及机械臂17的运动、控制存取窗口挡门的电机运动、储物盘18的旋转、取物时对加密球的定向抓取机械臂17基座32调节加密球位置等等，都由控制单元发出指令，执行单元执行操作达到预定目的。
存钥匙步骤如下：
S1:用户扫描显示屏8上的存储二维码或在APP端与智能钥匙柜建立连接，可自选(二维码、人脸识别、指纹识别)身份验证方法。取得权限后解锁存储口一级挡门12。
S2：将待存取的钥匙放入一级挡门12内的部，RFID感应器识别钥匙上的RFID卡后自动解锁二级挡门14。钥匙顺储物通道滑入下方与通道对齐的加密球钥匙存放空间内。
S3：加密球检测到钥匙后传送数据给智能柜系统，进而控制机械臂17运动，位置传感器37检测加密球上下部分对齐后进行组合并记录数据存到云端。
S4:组合后由系统控制机械臂17运动随机选择将加密球放置多层双环存储圆盘中对应的存储室中，多级存储盘底部电机动作，打乱顺序。
S5：智能柜自动加密后生成取件二维码发送至用户移动端。
取钥匙步骤如下：
S1:在触控屏上点击取钥匙按钮，再点击验证方式(人脸识别、指纹、二维码等)的按钮。进入取件信息及身份验证系统。
S2:信息验证通过后，系统控制机械臂17电磁铁线圈通电，无线控制目标加密球电磁铁线圈通电(磁性相反)。
S3:由系统控制纵向滑块5上机械臂17运动到指定某级储物圆盘对应储物室上方，下降即可抓取到目标加密球。
S4:再由系统发出指令，加密球接收指令解锁卡扣锁，滑块1上的机械手臂将加密球上半部拉开。
S5:纵向滑块5上的机械手将下半加密球送至取物口9，由位置传感器37检测球体是否与取物口9对齐，操作完成后由系统控制打开取物口9挡门供用户取钥匙。
上述实施例只是用于对本发明的举例和说明，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明不局限于上述实施例，根据本发明教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围内。

Claims (9)

1.一种基于加密球的双窗口结构智能防盗钥匙柜，包括柜体，所述柜体内设有控制系统，其特征在于，在所述柜体内设置有横向运动机构和纵向运动机构，所述纵向运动机构安装在所述横向运动机构上，机械臂固定连接在所述纵向运动机构上，加密球固定安装在所述机械臂上，所述柜体底部设有多级储物圆盘，多级所述储物盘用于放置所述加密球，所述横向运动机构和纵向运动机构以及机械臂实现所述加密球三自由度运动，其中所述加密球包括上半球和下半球，所述上半球和下半球分别固定连接在两个机械臂上。
2.根据权利要求1所述的一种基于加密球的双窗口结构智能防盗钥匙柜，其特征在于，所述横向运动机构包括两个，其分别固定设置在所述柜体内部一侧的顶端和底端，顶端和底端横向运动机构上设有横向滑块，两横向滑块上分别连接固定块，所述固定块之间连接两个纵向运动机构，所述纵向运动机构上分别设置纵向滑块，所述纵向滑块上连接所述机械手臂，所述机械手臂下端设置多级储物圆盘，其中多级储物圆盘底部转动连接旋转电机的电机轴，所述旋转电机驱动所述储物圆盘进行旋转。
3.根据权利要求2所述的一种基于加密球的双窗口结构智能防盗钥匙柜，其特征在于，所述机械臂为气动结构，其连接在所述纵向滑块上的一端设有气缸，另一端设有伸缩机构，通过控制进气口进气量来推动机械臂伸缩运动，机械臂上的齿轮装置连接角位移传感器精确计算测量伸缩运动的距离，反馈控制位移精度以达到要求的伸缩长度，精确进行移动抓取，所述伸缩机构的末端设有旋转轴，所述旋转轴驱动机械手360°旋转，所述旋转轴的末端中间固定连接第二电磁铁，所述旋转轴的末端还设置有敞口式基座，所述基座用于放置所述加密球的上半球和下半球。
4.根据权利要求1所述的一种基于加密球的双窗口结构智能防盗钥匙柜，其特征在于，所述上半球和下半球均包括外壳，所述外壳内设有隔间，隔间内包括电池以及第一电磁铁，所述上半球的底部设有向下的凸块，下半球顶部设有与所述凸块匹配的凹槽，所述凸块和凹槽组成卡扣锁对所述上半球和下半球进行锁紧。
5.根据权利要求4所述的一种基于加密球的双窗口结构智能防盗钥匙柜，其特征在于，所述隔间内还设有无线通信模块、GPS定位模块、压电式示警传感器，外壳内壁安装有多个电磁线圈，由系统控制线圈带电产生与机械臂线圈相反磁性，实现在多个加密球中的定向抓取。
6.根据权利要求4所述的一种基于加密球的双窗口结构智能防盗钥匙柜，其特征在于，所述储物盘的柜体上方还设有一级挡门和二级挡门，所述二级挡门和一级挡门平行设置，所述一级挡门和二级挡门之间设有存储通道，所述一级挡门和二级挡门均包括一侧的固定挡门和另一侧的可移动挡门，所述可移动挡门与所述柜体滑动连接，所述一级挡门和二级挡门的可移动挡门均通过直线电机控制其移动从而控制所述一级挡门和二级挡门开关，一级挡门外设有RFID卡感应器，二级挡门处设有位置传感器和位移传感器，所述位置传感器用于检测球体是否与存储通道对齐，位移传感器检测挡门是否打开，打开后用户可将钥匙通过存储通道放入下半球之中。
7.根据权利要求4所述的一种基于加密球的双窗口结构智能防盗钥匙柜，其特征在于，所述储物盘为双环多层结构，内外环均有多个隔开的内嵌球形储物槽，储物盘与旋转电机之间由竖杆及齿轮连接，带动储物盘旋转，所述储物槽底部设有压力传感器，可由槽底部的压力传感器检测球体是否存在。
8.根据权利要求1所述的一种基于加密球的双窗口结构智能防盗钥匙柜，其特征在于，所述柜体外部设有取物口，所述机械臂能将加密球移动至所述取物口处。
9.根据权利要求1所述的一种基于加密球的双窗口结构智能防盗钥匙柜，其特征在于，所述柜体外部还设有显示屏、摄像头和信息采集模块，其中信息采集模块采集用户信息和采集各类传感器信息将信息发送到信息采集单元，所述信息采集单元通过通信单元将采集到的信息进行指令传送至服务器单元实现智能防盗钥匙柜的联网通信功能，所述控制单元控制通信单元进行数据通信、控制执行单元操纵传动装置运动、控制显示单元显示信息，显示单元通过控制器输出信息至柜体外的显示屏，执行单元由控制单元发出指令，执行单元执行操作达到预定目的。
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