CN112998420A - 一种基于机器视觉和物联网的智能衣柜系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉和物联网的智能衣柜系统，包括智能衣柜、晾衣机器人、衣柜上位机、机器人上位机、双向伸缩装置、竖直升降装置、水平移动装置、衣架、衣杆、晾衣架、抽屉、机械手、抽屉叉架等。本发明能实现晾衣、存衣、取衣的自动化，以及悬挂衣服、折叠衣服的智能分类，省时省力，高效实用。

Description

一种基于机器视觉和物联网的智能衣柜系统

技术领域

本发明属于智能衣柜技术领域，具体的说是一种基于机器视觉和物联网的智能衣柜系统。

背景技术

智能衣柜的重点就是实现对衣服的分类管理，让用户不用将大量的时间用于翻找衣服，但现有的智能衣柜基本上都是只有衣柜一个单体，由于机器人技术与人工智能技术尚未成熟，无法完成对家庭种类繁多、厚薄不均的衣物的全自动折叠，进而难以实现对折叠衣服的分类管理，并且这些衣柜自动化与智能化程度低，用户必须按照繁琐的流程去配合衣柜实现存取，故而适用性和实用性受到限制。

发明内容

本发明是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种基于机器视觉和物联网的智能衣柜系统，以期能实现晾衣、存衣、取衣的自动化，以及悬挂衣服、折叠衣服的智能分类，从而达到省时省力，高效实用的目的。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本发明一种基于机器视觉和物联网的智能衣柜系统，包括：智能衣柜和晾衣机器人；所述智能衣柜内部划分为不同衣物类别的存储区和一个抽屉区，各个类别的存储区内安装有衣杆及衣架；所述智能衣柜上的柜门能通过柜门电机旋转启闭，所述晾衣机器人的底端装有全向运动底盘与导航装置；其特点在于：设置有衣柜上位机、机器人上位机；

在所述智能衣柜的两侧壁上装有竖直升降装置；在两侧壁的竖直升降装置之间设置水平移动装置，在所述水平移动装置上设置有双向伸缩装置，在所述双向伸缩装置上分别设置有抽屉叉架与机械手；

在所述衣杆的各悬挂位置处装有衣杆干簧管；

在所述晾衣机器人的顶部装有晾衣架；在所述晾衣架上装有开关；

在所述晾衣架的各悬挂位置处装有晾衣架干簧管；

在所述晾衣架的上表面设置有用于放置抽屉的矩形凹槽；

所述衣架的顶部圆柱的下方设置有限位块，在所述限位块内设置有矩形磁铁，并分别与所述衣杆干簧管和晾衣架干簧管配合使用，用于检测衣服的放入与取出；

在柜门的一侧装有摄像头用于获取机械手所抓取衣物的图像并传给所述衣柜上位机，从而识别出衣服种类与尺寸大小，并通过云端发送给客户端；

所述衣柜上位机接收到客户端发出的存入悬挂衣服指令，并根据识别结果生成其在存储区的悬挂位置编号，从而通过调动所述竖直升降装置、水平移动装置、双向伸缩装置和机械手将相应衣物放入对应编号的悬挂位置；

所述衣柜上位机通过云端获取客户端发送的待存取的悬挂衣服信息与机器人上位机发出的存取悬挂衣服指令集，从而通过调动所述竖直升降装置、水平移动装置、双向伸缩装置和机械手配合晾衣机器人执行存取悬挂衣服的操作，并将存取衣服的信息与状态通过云端发送给客户端，以实现悬挂衣服的存取功能；

所述衣柜上位机通过云端获取客户端所发送的待存取的折叠衣服信息，并接收所述机器人上位机发送的存取折叠衣服指令集后，根据衣服尺寸分配所存储的抽屉并生成抽屉编号，从而通过调动所述竖直升降装置、水平移动装置、双向伸缩装置、抽屉叉架和机械手配合晾衣机器人执行取出待折叠的衣服操作、取出所分配的抽屉操作、抽屉存入操作，以实现将悬挂的衣服放入所分配的抽屉的功能，以及执行取出抽屉操作，以实现将折叠的衣服从抽屉中取出的功能；

所述机器人上位机接收到客户端的晾晒指令，并通过全向运动底盘与导航装置控制晾衣机器人移动到用户所在位置，以便用户待晾晒衣服放置于晾衣架的衣架上后，晾衣机器人再移动到晾衣位置，从而对处于衣架上的衣服执行晾晒操作，并在晾晒完成后，再移动到智能衣柜位置，并通过云端将存入悬挂衣服指令发送给衣柜上位机，从而配合衣柜上位机执行存入悬挂衣服的操作；以实现悬挂衣服的晾晒与存入功能；

所述机器人上位机接收到客户端的取出悬挂衣服指令后，移动至智能衣柜位置，并通过云端将取出悬挂衣服指令发送给衣柜上位机，从而配合智能衣柜执行取出悬挂衣服的操作后，再移动到用户所在位置；以实现悬挂衣服的取出功能；

所述机器人上位机接收到客户端的存入待折叠衣服指令后，移动至智能衣柜位置，并通过云端将存入折叠衣服指令发送给衣柜上位机，从而配合智能衣柜执行取出待折叠衣服后再取出衣柜上位机所分配的抽屉，并将衣服在晾衣架上的位置编号通过云端发送给客户端后，移动至用户所在位置，以便用户取出悬挂衣服后折叠，再将所取出并折叠的衣服编号通过云端发送给客户端后，移动至智能衣柜位置并配合智能衣柜执行抽屉存入的操作；以实现折叠衣服的存入功能；

所述机器人上位机接收到客户端的取出折叠衣服指令后，移动至智能衣柜位置，并通过云端将取出折叠衣服指令发送给衣柜上位机，从而配合智能衣柜执行取出抽屉的操作后，再移动至用户所在位置，使得用户能取出折叠衣服，再移动至智能衣柜位置并配合智能衣柜执行存入抽屉的操作，以实现折叠衣服的取出功能。

本发明所述的一种基于机器视觉和物联网的智能衣柜系统的特点也在于：双向伸缩装置包括：固定板、第一滑轨、第二滑轨、同步轮电机、主动同步轮、从动同步轮、双面齿同步带；

所述固定板与水平移动装置上的连接块相连；

所述固定板与第二滑轨的内侧面分别装有固定板齿条与第二滑轨齿条；

所述固定板与第一滑轨之间、所述第一滑轨与第二滑轨间装有滚珠；

所述第一滑轨上的双面齿同步带的外齿面与固定板的固定板齿条、第二滑轨上的第二滑轨齿条同时啮合，双面齿同步带的内齿面与所述主动同步轮、从动同步轮同时啮合；当同步轮电机正转时，所述主动同步轮驱动所述双面齿同步带正转，并带动固定板的固定板齿条和第二滑轨上的第二滑轨齿条运动，使得所述第一滑轨与第二滑轨沿正向运动，从而使所述双向伸缩装置正向伸缩；当同步轮电机反转时，所述主动同步轮驱使双面齿同步带反转，并带动固定板的固定板齿条和第二滑轨上的第二滑轨齿条运动，使得所述第一滑轨与第二滑轨沿反向运动，从而使双向伸缩装置反向伸缩。

所述第二滑轨的两侧装有抽屉叉架；所述第二滑轨的中间装有卧式电机与机械手；且所述机械手的高度低于所述抽屉叉架，所述机械手上设置有钳爪。

所述衣杆与晾衣架上均有若干个矩形槽，在所述矩形槽内设置有圆柱槽；在所述圆柱槽内设置U形孔；

衣架的顶部圆柱与所述钳爪上的圆弧孔配合实现抓取；

所述限位块下方的连接圆柱放入所述U形孔中，并通过连接圆柱顶部的限位圆柱限位在圆柱槽中，以防止衣架脱落；

所述限位块放置在矩形槽中，以防止衣架转动。

抽屉由箱体、左侧盖板、右侧盖板、滑槽组成；

在所述箱体的顶部两侧设置有滑槽，在所述滑槽中设置有由左侧盖板和右侧盖板组成的抽屉盖；

在所述左侧盖板和右侧盖板上均设置有铰链，在所述铰链的外侧设置有配合抽屉叉架叉取的吊耳，在所述左侧盖板和右侧盖板的外侧设置有把手；

利用所述把手带动所述左侧盖板和右侧盖板在所述滑槽移动，从而形成抽屉盖的启闭结构，且在打开状态下，通过铰链将所述左侧盖板和右侧盖板折到箱体外侧悬挂，并通过吊耳限位。

所述机器人上位机在执行晾晒操作的过程中，控制全向运动底盘进行旋转，使衣服获得均匀晾晒。

所述悬挂衣服的晾晒与存入功能是按如下步骤进行：

步骤a1.所述机器人上位机检测到开关的按下信号后，控制所述全向运动底盘与导航装置工作，使晾衣机器人运动至晾晒位置，所述全向运动底盘接收到机器人上位机的旋转指令并进行缓慢旋转，从而使衣服得到均匀晾晒；

步骤a2.所述机器人上位机根据计时器确认晾晒完成的时间后，控制晾衣机器人移动至智能衣柜位置以准备存入悬挂衣物；

步骤a3.柜门电机接收到衣柜上位机的打开指令后，将柜门旋转打开至90度；

步骤a4.所述衣柜上位机控制竖直升降装置、水平移动装置、双向伸缩装置工作使得机械手到达悬挂在晾衣架上的衣架顶部圆柱处后，卧式电机驱动钳爪夹持住顶部圆柱；

步骤a5.所述衣柜上位机控制所述竖直升降装置移动，从而将衣架限位圆柱从晾衣架圆柱槽中取出；所述衣柜上位机控制所述双向伸缩装置向后收缩，从而将衣架抬离晾衣架；

步骤a6.当所述机器人上位机通过晾衣架上的晾衣架干簧管检测到衣架上的矩形磁铁磁场消失时，表示衣服已被取出，从而通过控制全向运动底盘旋转使得晾衣机器人移动至下一件衣服处；

步骤a7.所述衣柜上位机控制竖直升降装置、水平移动装置、双向伸缩装置工作使所取出的衣服移动到摄像头的前方后，以柜门为背景，控制摄像头获取衣服图片以识别出衣服的种类与尺寸，从而按照种类和尺寸信息将衣服分配至智能衣柜的各存储区，并生成悬挂位置编号；

步骤a8.根据悬挂位置编号，所述衣柜上位机控制竖直升降装置、水平移动装置、双向伸缩装置工作将衣服移动至智能衣柜的衣杆上的悬挂位置；

步骤a9.按照步骤a4-步骤a5的晾衣架上取出衣服的正向过程，执行将衣服存入衣杆的逆向过程，直至衣柜上位机接收到机器人上位机的存放完毕指令后，关闭柜门，从而完成晾晒衣服的存入；

步骤a10.衣柜上位机将所拍摄的衣服图片与衣服种类、尺寸、悬挂位置编号对应后，一起通过云端发送给客户端。

所述悬挂衣服的取出功能是按如下步骤进行：

步骤b1.所述衣柜上位机接收到客户端发出的取衣指令与衣服编号后，控制柜门旋转90度打开；

步骤b2.按照步骤a4、步骤a5、步骤a6、步骤a8的衣服存入衣柜的正向过程，所述上位机与机器人上位机分别控制智能衣柜与晾衣机器人执行衣服从衣柜中取出的逆向过程；

步骤b3.机器人上位机控制全向运动底盘与导航装置工作，使得晾衣机器人运动至用户所在位置；

步骤b4.当所述机器人上位机通过晾衣架上的晾衣架干簧管检测到衣架上的矩形磁铁磁场出现时，表示衣服已从衣杆上取出并存放到晾衣架上，所述机器人上位机通过云端获取相应衣服图片，从而与衣服在晾衣架上的位置编号对应后，一起发送给客户端；

步骤b5.所述机器人上位机控制全向运动底盘旋转使晾衣机器人移动至下一件衣服处；

步骤b6.重复步骤b4-步骤b5直至将衣服全部取出为止，从而完成悬挂衣服的取出。

所述折叠衣服的存入功能是按如下步骤进行：

步骤c1.衣柜上位机接收到客户端发出的折叠衣服存放指令与衣服编号后，控制柜门旋转90度打开；

步骤c2.所述衣柜上位机与机器人上位机分别控制智能衣柜与晾衣机器人按照步骤b2执行悬挂衣服取出的过程；

步骤c3.所述衣柜上位机根据衣服尺寸大小与抽屉剩余的存储量为衣服分配抽屉，并生成所分配的抽屉编号；

步骤c4.所述衣柜上位机控制竖直升降装置、水平移动装置到达抽屉编号所在位置；

步骤c5.所述衣柜上位机控制所述双向伸缩装置向后伸长，使得抽屉叉架到达抽屉的吊耳正下方；

步骤c6.所述衣柜上位机控制竖直升降装置与水平移动装置移动，从而将抽屉从智能衣柜抬离至晾衣机器人矩形凹槽中；

步骤c7.所述机器人上位机控制全向运动底盘与导航装置工作，使晾衣机器人运动至用户所在位置，以便用户将抽屉左侧盖板向左打开，右侧盖板向右打开，当打开至极限位置时，盖板自动下垂；

步骤c8.当所述机器人上位机通过晾衣架上的晾衣架干簧管检测到衣架上的矩形磁铁磁场消失时，表示衣服已从衣杆上取出并存入抽屉中，再通过云端获取折叠衣服的图片，与衣服在晾衣架上的位置编号对应后，从而根据抽屉中已存放衣服的数量进行叠加来获得相应衣服在抽屉中的存放顺序，并将所述存放顺序通过云端发送给客户端；

步骤c9.重复步骤c8直至衣服全部存放完毕为止；

步骤c10.按照步骤c4、步骤c5、步骤c6和步骤c7的抽屉取出的正向过程，所述上位机与机器人上位机分别控制智能衣柜与晾衣机器人执行抽屉存入的逆向过程，从而完成折叠衣服的存入。

所述折叠衣服的取出功能是按如下步骤进行：

步骤d1.衣柜上位机接收到客户端发出的折叠衣服取出指令与衣服编号后，控制柜门旋转90度打开；

步骤d2.所述衣柜上位机与机器人上位机分别控制智能衣柜与晾衣机器人按照步骤c4、步骤c5、步骤c6、步骤c7执行抽屉取出过程，以便用户根据客户端上折叠衣服在抽屉中的存放顺序从抽屉中取出折叠的衣服；

步骤d3.当衣柜上位机通过云端接收到客户端发出的取衣完成指令后，按照步骤c4、步骤c5、步骤c6和步骤c7的抽屉取出的正向过程，所述衣柜上位机与机器人上位机分别控制智能衣柜与晾衣机器人执行抽屉存入的逆向过程，并根据取出的衣服在相应抽屉中的顺序执行减法操作，以对剩余衣服进行重新排序后发送给客户端，从而完成折叠衣服的取出。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明采用物联网技术与机器视觉技术，将智能衣柜、晾衣机器人、客户端联系起来，让用户手动折叠衣服，同时保证除折叠衣服外全过程的自动化，克服了当前自动折叠衣服难，衣服分类管理难，自动化与智能化程度低的问题，从而实现了晾衣、存衣、取衣自动化，悬挂衣服、折叠衣服智能分类管理，大大提高了用户存取衣服的效率，节约了用户的时间。

2、本发明将智能衣柜与晾衣机器人分开，协作完成存取衣物的过程，让用户仅需执行简单的存取操作与折叠操作，解决了目前单一智能衣柜自动化程度低，无法实现自动折叠衣服的问题，从而实现了晾衣、存衣、取衣过程的自动化。

3、本发明通过物联网技术将客户端与智能衣柜、晾衣机器人联系起来，让家庭的每一位成员在手机、平板等移动设备上都能完成衣服的存取、浏览等操作，可进一步将衣服信息与当前的大数据、推荐系统等新兴技术联系起来实现智能推荐、智能搭配衣服，解决了目前智能衣柜智能化程度低、实用性低的问题，从而实现了悬挂衣服、折叠衣服的智能化管理。

4、本发明通过干簧管来检测衣服的存入与取出，将智能衣柜通过机器视觉获得的衣服信息与衣服在机器人上的位置绑定起来，进而获得每一件存入抽屉的衣服的顺序和其他信息，解决了手动折叠衣服信息获取难、难以找到存放的折叠衣服的问题，让用户知道每一件衣服在抽屉中的位置，实现了折叠衣服的智能化管理。

5、本发明使用自主设计的衣架与衣杆，让衣架的正放与反放没有区别，解决了传统衣架从外部存入内部需要旋转方向使得开口对准衣杆的问题，从而减少了机械手的一个旋转自由度，为全过程的自动化与智能化奠定基础，降低了机械装置故障发生的可能性。

附图说明

图1为本发明智能衣柜的结构示意图；

图2为本发明晾衣机器人的结构示意图；

图3为本发明衣架的结构示意图；

图4为本发明衣杆的结构示意图；

图5为本发明晾衣架的结构示意图；

图6为本发明双向伸缩装置的结构示意图；

图7为本发明抽屉的结构示意图；

图8为本发明晾衣机器人与抽屉配合的示意图；

图中标号：1智能衣柜；2晾衣机器人；3摄像头；4竖直升降装置；5水平移动装置；6柜门电机；7双向伸缩装置；8抽屉叉架；9机械手；10衣杆；11衣杆干簧管；12抽屉；13衣柜上位机；14全向运动底盘；15导航装置；16晾衣架；17开关；18晾衣架干簧管；19矩形凹槽；20机器人上位机；21衣架；22矩形磁铁；23柜门；24固定板；25第一滑轨；26第二滑轨；27连接块；28第二滑轨齿条；29同步轮电机；30主动同步轮；31从动同步轮；32双面齿同步带；33滚珠；34卧式电机；35钳爪；36矩形槽；37圆柱槽；38U形孔；39顶部圆柱；40连接圆柱；41限位圆柱；42限位块；43吊耳；44箱体；45左侧盖板；46右侧盖板；47滑槽；48固定板齿条；49铰链。

具体实施方式

本实施例中，一种基于机器视觉和物联网的智能衣柜系统，包括：智能衣柜1和晾衣机器人2；

如图1所示，智能衣柜1两侧设有能通过柜门电机6旋转启闭的柜门23，两侧壁上装有竖直升降装置4，具体实施中可采用滚珠丝杠、齿轮齿条等机构实现竖直方向直线往复运动；

两侧壁的竖直升降装置4之间设置水平移动装置5，具体实施中可采用同步带机构、链条机构实现水平方向直线往复运动；水平移动装置5上通过连接块27装有双向伸缩装置7，双向伸缩装置7上分别设置有抽屉叉架8与机械手9；智能衣柜1内部被划分为不同衣物类别的存储区和一个抽屉区，存储区可按照衣服的长度与种类进行分类，如衬衣区、T恤区、长裤区等等，抽屉区内有若干抽屉，用于存放折叠衣服，各个类别的存储区内均安装有衣杆10及衣架21；

在柜门23的一侧装有摄像头3用于获取机械手9所抓取衣物的图像并传给衣柜上位机13，通过衣柜上位机13中的人工智能芯片利用模板匹配、神经网络、支持向量机等机器视觉技术识别出衣服种类与尺寸大小，并通过云端发送给客户端；

如图2所示；晾衣机器人2的底端装有全向运动底盘14与导航装置15，导航装置可采用激光雷达slam导航或者红外巡线，全向运动底盘可采用三个全向轮组成的底盘或者四个麦克纳姆轮组成的底盘，机器人上位机20在执行晾晒操作的过程中，通过控制全向运动底盘14原地旋转，使衣服能够均匀的受到阳光照射，进而实现均匀晾晒。

在晾衣机器人2的顶部装有晾衣架16，其上装有开关17，晾衣架16的上表面设置有用于放置抽屉12的矩形凹槽19；

如图6所示；双向伸缩装置7包括：与水平移动装置5上的连接块27相连的固定板24、第一滑轨25、第二滑轨26、同步轮电机29、主动同步轮30、从动同步轮31、双面齿同步带32；

固定板24与第一滑轨25之间、第一滑轨25与第二滑轨26间装有滚珠33，使装置的伸缩运动阻力更小；

固定板24与第二滑轨26的内侧面分别装有固定板齿条48与第二滑轨齿条28；

第一滑轨26上的双面齿同步带32的外齿面与固定板24的固定板齿条48、第二滑轨26上的第二滑轨齿条28同时啮合，双面齿同步带32的内齿面与主动同步轮30、从动同步轮31同时啮合；当同步轮电机29正转时，电机驱动主动同步轮30正转进而使得双面齿同步带32正转，并带动固定板24的固定板齿条48和第二滑轨26上的第二滑轨齿条28运动，使得第一滑轨25与第二滑轨26沿正向运动，从而使双向伸缩装置7正向伸缩，若伸缩装置原本处于反向最大长度处，正向运动会使得该装置先收缩再伸长；当同步轮电机29反转时，电机驱动主动同步轮30反转进而使得双面齿同步带32反转，并带动固定板24的固定板齿条48和第二滑轨26上的第二滑轨齿条28运动，使得第一滑轨25与第二滑轨26沿反向运动，从而使双向伸缩装置7反向伸缩，若伸缩装置原本处于正向最大长度处，反向运动会使得该装置先收缩再伸长。该装置正向、反向的最大伸长长度为原长的三倍，通过它可实现衣服和抽屉在衣柜内与机器人间的转移，结构紧凑，大大节约了机械结构在衣柜内的空间。

第二滑轨25的两侧装有抽屉叉架8，中间装有卧式电机34与机械手9；且机械手9的高度低于抽屉叉架8，使得机械手在抓取衣服时抽屉叉架不会触碰到衣杆，机械手9上设置有钳爪35，钳爪中间设置于圆弧孔，用于夹持衣架21。

如图3、图4、图5所示，衣架21的顶部圆柱39的下方设置有限位块42，防止衣服在晾晒和运输的过程中发生旋转，限位块42内设置有矩形磁铁22，并分别与设置于衣杆10和晾衣架16各悬挂位置上的衣杆干簧管11和晾衣架干簧管18配合使用，通过磁场的变化来检测衣服的放入与取出；衣架21的顶部圆柱39与钳爪35上的圆弧孔直径相同，通过机械手的夹持实现抓取；

衣杆10与晾衣架16上均有若干个矩形槽36，矩形槽36内设置有圆柱槽37，圆柱槽37内设置U形孔38；在将衣服放入衣架10或者衣杆16上时，先将限位块42下方的连接圆柱40放入U形孔38中，并通过连接圆柱40顶部的限位圆柱41限位在圆柱槽37中，以防止衣架21脱落；

如图7、图8所示，抽屉12由箱体44、左侧盖板45、右侧盖板46、滑槽47组成；

箱体44的顶部两侧设置有滑槽47，在滑槽47中设置有由左侧盖板45和右侧盖板46组成的抽屉盖；

左侧盖板45和右侧盖板46上均设置有铰链49，铰链49的外侧设置有配合抽屉叉架8叉取的吊耳43，左侧盖板45和右侧盖板46的外侧设置有把手；

利用把手带动左侧盖板45和右侧盖板46在滑槽47移动，从而形成抽屉盖的启闭结构，且在打开状态下，左侧盖板45与右侧盖板46会在重力的作用下自动通过铰链49旋转折到箱体44外侧悬挂，并通过吊耳43限位，防止用户碰到抽屉盖引起抽屉侧翻。

箱体44的长宽略小于晾衣架16顶部的矩形凹槽19，使之可以被矩形凹槽限位，进而使得抽屉叉架8能准确叉取抽屉12上的吊耳43；

按照用户的日常习惯，可以将衣服分为当季衣服悬挂存取和非当季衣服折叠存取两部分进行分类管理；悬挂衣服的晾晒与存入功能是按如下步骤进行：

步骤a1.用户在将洗净的衣服全部放置到晾衣机器人上后，按下开关17，机器人上位机20检测到该信号后，控制全向运动底盘14与导航装置15工作，使晾衣机器人2运动至晾晒位置，全向运动底盘14接收到机器人上位机20的旋转指令并进行缓慢旋转，从而使衣服得到均匀晾晒；

步骤a2.机器人上位机20根据计时器确认晾晒完成的时间后，控制晾衣机器人2移动至智能衣柜位置以准备存入悬挂衣物，晾晒时间可通过app设置亦可添加温湿度传感器等实现智能控制；

步骤a3.柜门电机6接收到衣柜上位机13的打开指令后，将柜门23旋转打开至90度；

步骤a4.衣柜上位机13控制竖直升降装置4、水平移动装置5、双向伸缩装置7工作使得机械手9到达悬挂在晾衣架16上的衣架顶部圆柱39处后，卧式电机34驱动钳爪35夹持住顶部圆柱39；

步骤a5.衣柜上位机13控制竖直升降装置4移动，从而将衣架限位圆柱41从晾衣架16圆柱槽37中取出，再控制双向伸缩装置7向后收缩，从而将衣架21抬离晾衣架16；

步骤a6.当机器人上位机20通过晾衣架16上的晾衣架干簧管18检测到衣架21上的矩形磁铁22磁场消失时，表示衣服已被取出，从而通过控制全向运动底盘14旋转使得晾衣机器人2移动至下一件衣服处；

步骤a7.衣柜上位机13控制竖直升降装置4、水平移动装置5、双向伸缩装置7工作使所取出的衣服移动到摄像头3的前方后，以柜门为背景，控制摄像头3获取衣服图片以识别出衣服的种类与尺寸，从而按照种类和尺寸信息将衣服分配至智能衣柜1的各存储区，并生成悬挂位置编号；

步骤a8.根据悬挂位置编号，衣柜上位机13控制竖直升降装置4、水平移动装置5、双向伸缩装置7工作将衣服移动至智能衣柜1的衣杆10上的悬挂位置；

步骤a9.按照步骤a4-步骤a5的晾衣架上取出衣服的正向过程，执行将衣服存入衣杆的逆向过程，直至衣柜上位机13接收到机器人上位机20的存放完毕指令后，关闭柜门23，从而完成晾晒衣服的存入；

步骤a10.衣柜上位机13将所拍摄的衣服图片与衣服种类、尺寸、悬挂位置编号对应后，一起通过云端发送给客户端。

具体实施中，悬挂衣服的取出功能是按如下步骤进行：

步骤b1.衣柜上位机13接收到客户端发出的取衣指令与衣服编号后，控制柜门23旋转90度打开；

步骤b2.按照步骤a4、步骤a5、步骤a6、步骤a8的衣服存入衣柜的正向过程，上位机13与机器人上位机20分别控制智能衣柜1与晾衣机器人2执行衣服从衣柜中取出的逆向过程；

步骤b3.机器人上位机20控制全向运动底盘14与导航装置15工作，使得晾衣机器人2运动至用户所在位置；

步骤b4.当机器人上位机20通过晾衣架16上的晾衣架干簧管18检测到衣架21上的矩形磁铁22磁场出现时，表示衣服已从衣杆10上取出并存放到晾衣架16上，机器人上位机20通过云端获取相应衣服图片，从而与衣服在晾衣架16上的位置编号对应后，一起发送给客户端；

步骤b5.机器人上位机20控制全向运动底盘14旋转使晾衣机器人2移动至下一件衣服处；

步骤b6.重复步骤b4-步骤b5直至将衣服全部取出为止，从而完成悬挂衣服的取出。

具体实施中，折叠衣服的存入功能是按如下步骤进行：

步骤c1.衣柜上位机13接收到客户端发出的折叠衣服存放指令与衣服编号后，控制柜门23旋转90度打开；

步骤c2.衣柜上位机13与机器人上位机20分别控制智能衣柜1与晾衣机器人2按照步骤b2执行悬挂衣服取出的过程；

步骤c3.衣柜上位机13根据衣服尺寸大小与抽屉12剩余的存储量为衣服分配抽屉，并生成所分配的抽屉编号；

步骤c4.衣柜上位机13控制竖直升降装置4、水平移动装置5到达抽屉编号所在位置；

步骤c5.衣柜上位机13控制双向伸缩装置7向后伸长，使得抽屉叉架8到达抽屉12的吊耳43正下方；

步骤c6.衣柜上位机13控制竖直升降装置4与水平移动装置移动，从而将抽屉12从智能衣柜1抬离至晾衣机器人2矩形凹槽19中；

步骤c7.机器人上位机20控制全向运动底盘14与导航装置15工作，使晾衣机器人2运动至用户所在位置，以便用户将抽屉12左侧盖板45向左打开，右侧盖板46向右打开，当打开至极限位置时，盖板自动下垂；

步骤c8.当机器人上位机20通过晾衣架16上的晾衣架干簧管18检测到衣架21上的矩形磁铁22磁场消失时，表示衣服已从衣杆10上取出并存入抽屉12中，再通过云端获取折叠衣服的图片，与衣服在晾衣架16上的位置编号对应后，从而根据抽屉12中已存放衣服的数量进行叠加来获得相应衣服在抽屉12中的存放顺序，并将存放顺序通过云端发送给客户端；

步骤c9.重复步骤c8直至衣服全部存放完毕为止；

步骤c10.按照步骤c4、步骤c5、步骤c6和步骤c7的抽屉取出的正向过程，上位机13与机器人上位机20分别控制智能衣柜1与晾衣机器人2执行抽屉存入的逆向过程，从而完成折叠衣服的存入。

具体实施中，折叠衣服的取出功能是按如下步骤进行：

步骤d1.衣柜上位机13接收到客户端发出的折叠衣服取出指令与衣服编号后，控制柜门23旋转90度打开；

步骤d2.衣柜上位机13与机器人上位机20分别控制智能衣柜1与晾衣机器人2按照步骤c4、步骤c5、步骤c6、步骤c7执行抽屉取出过程，以便用户根据客户端上折叠衣服在抽屉12中的存放顺序从抽屉中取出折叠的衣服；

步骤d3.当衣柜上位机13通过云端接收到客户端发出的取衣完成指令后，按照步骤c4、步骤c5、步骤c6和步骤c7的抽屉取出的正向过程，上位机13与机器人上位机20分别控制智能衣柜1与晾衣机器人2执行抽屉存入的逆向过程，并根据取出的衣服在相应抽屉中的顺序执行减法操作，以对剩余衣服进行重新排序后发送给客户端，从而完成折叠衣服的取出。

Claims (10)

1.一种基于机器视觉和物联网的智能衣柜系统，包括：智能衣柜(1)和晾衣机器人(2)；所述智能衣柜(1)内部划分为不同衣物类别的存储区和一个抽屉区，各个类别的存储区内安装有衣杆(10)及衣架(21)；所述智能衣柜(1)上的柜门(23)能通过柜门电机(6)旋转启闭，所述晾衣机器人(2)的底端装有全向运动底盘(14)与导航装置(15)；

其特征在于：设置有衣柜上位机(13)、机器人上位机(20)；

在所述智能衣柜(1)的两侧壁上装有竖直升降装置(4)；在两侧壁的竖直升降装置(4)之间设置水平移动装置(5)，在所述水平移动装置(5)上设置有双向伸缩装置(7)，在所述双向伸缩装置(7)上分别设置有抽屉叉架(8)与机械手(9)；

在所述衣杆(10)的各悬挂位置处装有衣杆干簧管(11)；

在所述晾衣机器人(2)的顶部装有晾衣架(16)；在所述晾衣架(16)上装有开关(17)；

在所述晾衣架(16)的各悬挂位置处装有晾衣架干簧管(18)；

在所述晾衣架(16)的上表面设置有用于放置抽屉(12)的矩形凹槽(19)；

所述衣架(21)的顶部圆柱(39)的下方设置有限位块(42)，在所述限位块(42)内设置有矩形磁铁(22)，并分别与所述衣杆干簧管(11)和晾衣架干簧管(18)配合使用，用于检测衣服的放入与取出；

在柜门(23)的一侧装有摄像头(3)用于获取机械手(9)所抓取衣物的图像并传给所述衣柜上位机(13)，从而识别出衣服种类与尺寸大小，并通过云端发送给客户端；

所述衣柜上位机(13)接收到客户端发出的存入悬挂衣服指令，并根据识别结果生成其在存储区的悬挂位置编号，从而通过调动所述竖直升降装置(4)、水平移动装置(5)、双向伸缩装置(7)和机械手(9)将相应衣物放入对应编号的悬挂位置；

所述衣柜上位机(13)通过云端获取客户端发送的待存取的悬挂衣服信息与机器人上位机(20)发出的存取悬挂衣服指令集，从而通过调动所述竖直升降装置(4)、水平移动装置(5)、双向伸缩装置(7)和机械手(9)配合晾衣机器人(2)执行存取悬挂衣服的操作，并将存取衣服的信息与状态通过云端发送给客户端，以实现悬挂衣服的存取功能；

所述衣柜上位机(13)通过云端获取客户端所发送的待存取的折叠衣服信息，并接收所述机器人上位机(20)发送的存取折叠衣服指令集后，根据衣服尺寸分配所存储的抽屉并生成抽屉编号，从而通过调动所述竖直升降装置(4)、水平移动装置(5)、双向伸缩装置(7)、抽屉叉架(8)和机械手(9)配合晾衣机器人(2)执行取出待折叠的衣服操作、取出所分配的抽屉操作、抽屉存入操作，以实现将悬挂的衣服放入所分配的抽屉的功能，以及执行取出抽屉操作，以实现将折叠的衣服从抽屉中取出的功能；

所述机器人上位机(20)接收到客户端的晾晒指令，并通过全向运动底盘(14)与导航装置(15)控制晾衣机器人(2)移动到用户所在位置，以便用户待晾晒衣服放置于晾衣架(16)的衣架(21)上后，晾衣机器人(2)再移动到晾衣位置，从而对处于衣架(21)上的衣服执行晾晒操作，并在晾晒完成后，再移动到智能衣柜位置，并通过云端将存入悬挂衣服指令发送给衣柜上位机(13)，从而配合衣柜上位机(13)执行存入悬挂衣服的操作；以实现悬挂衣服的晾晒与存入功能；

所述机器人上位机(20)接收到客户端的取出悬挂衣服指令后，移动至智能衣柜位置，并通过云端将取出悬挂衣服指令发送给衣柜上位机(13)，从而配合智能衣柜(1)执行取出悬挂衣服的操作后，再移动到用户所在位置；以实现悬挂衣服的取出功能；

所述机器人上位机(20)接收到客户端的存入待折叠衣服指令后，移动至智能衣柜位置，并通过云端将存入折叠衣服指令发送给衣柜上位机(13)，从而配合智能衣柜(1)执行取出待折叠衣服后再取出衣柜上位机(13)所分配的抽屉(12)，并将衣服在晾衣架(16)上的位置编号通过云端发送给客户端后，移动至用户所在位置，以便用户取出悬挂衣服后折叠，再将所取出并折叠的衣服编号通过云端发送给客户端后，移动至智能衣柜位置并配合智能衣柜(1)执行抽屉存入的操作；以实现折叠衣服的存入功能；

所述机器人上位机(20)接收到客户端的取出折叠衣服指令后，移动至智能衣柜位置，并通过云端将取出折叠衣服指令发送给衣柜上位机(13)，从而配合智能衣柜(1)执行取出抽屉的操作后，再移动至用户所在位置，使得用户能取出折叠衣服，再移动至智能衣柜位置并配合智能衣柜(1)执行存入抽屉的操作，以实现折叠衣服的取出功能。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉和物联网的智能衣柜系统，其特征在于：双向伸缩装置(7)包括：固定板(24)、第一滑轨(25)、第二滑轨(26)、同步轮电机(29)、主动同步轮(30)、从动同步轮(31)、双面齿同步带(32)；

所述固定板(24)与水平移动装置(5)上的连接块(27)相连；

所述固定板(24)与第二滑轨(26)的内侧面分别装有固定板齿条(48)与第二滑轨齿条(28)；

所述固定板(24)与第一滑轨(25)之间、所述第一滑轨(25)与第二滑轨(26)间装有滚珠(33)；

所述第一滑轨(26)上的双面齿同步带(32)的外齿面与固定板(24)的固定板齿条(48)、第二滑轨(26)上的第二滑轨齿条(28)同时啮合，双面齿同步带(32)的内齿面与所述主动同步轮(30)、从动同步轮(31)同时啮合；当同步轮电机(29)正转时，所述主动同步轮(30)驱动所述双面齿同步带(32)正转，并带动固定板(24)的固定板齿条(48)和第二滑轨(26)上的第二滑轨齿条(28)运动，使得所述第一滑轨(25)与第二滑轨(26)沿正向运动，从而使所述双向伸缩装置(7)正向伸缩；当同步轮电机(29)反转时，所述主动同步轮(30)驱使双面齿同步带(32)反转，并带动固定板(24)的固定板齿条(48)和第二滑轨(26)上的第二滑轨齿条(28)运动，使得所述第一滑轨(25)与第二滑轨(26)沿反向运动，从而使双向伸缩装置(7)反向伸缩。

3.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉和物联网的智能衣柜系统，其特征在于，所述第二滑轨(25)的两侧装有抽屉叉架(8)；所述第二滑轨(25)的中间装有卧式电机(34)与机械手(9)；且所述机械手(9)的高度低于所述抽屉叉架(8)，所述机械手(9)上设置有钳爪(35)。

4.根据权利要求3所述的一种基于机器视觉和物联网的智能衣柜系统，其特征在于：所述衣杆(10)与晾衣架(16)上均有若干个矩形槽(36)，在所述矩形槽(36)内设置有圆柱槽(37)；在所述圆柱槽(37)内设置U形孔(38)；

衣架(21)的顶部圆柱(39)与所述钳爪(35)上的圆弧孔配合实现抓取；

所述限位块(42)下方的连接圆柱(40)放入所述U形孔(38)中，并通过连接圆柱(40)顶部的限位圆柱(41)限位在圆柱槽(37)中，以防止衣架(21)脱落；

所述限位块(42)放置在矩形槽(36)中，以防止衣架(21)转动。

5.根据权利要求1所述一种基于机器视觉和物联网的智能衣柜系统，其特征在于：抽屉(12)由箱体(44)、左侧盖板(45)、右侧盖板(46)、滑槽(47)组成；

在所述箱体(44)的顶部两侧设置有滑槽(47)，在所述滑槽(47)中设置有由左侧盖板(45)和右侧盖板(46)组成的抽屉盖；

在所述左侧盖板(45)和右侧盖板(46)上均设置有铰链(49)，在所述铰链(49)的外侧设置有配合抽屉叉架(8)叉取的吊耳(43)，在所述左侧盖板(45)和右侧盖板(46)的外侧设置有把手；

利用所述把手带动所述左侧盖板(45)和右侧盖板(46)在所述滑槽(47)移动，从而形成抽屉盖的启闭结构，且在打开状态下，通过铰链(49)将所述左侧盖板(45)和右侧盖板(46)折到箱体(44)外侧悬挂，并通过吊耳(43)限位。

6.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉和物联网的智能衣柜系统，其特征是，所述机器人上位机(20)在执行晾晒操作的过程中，控制全向运动底盘(14)进行旋转，使衣服获得均匀晾晒。

7.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉和物联网的智能衣柜系统，其特征是，所述悬挂衣服的晾晒与存入功能是按如下步骤进行：

步骤a1.所述机器人上位机(20)检测到开关(17)的按下信号后，控制所述全向运动底盘(14)与导航装置(15)工作，使晾衣机器人(2)运动至晾晒位置，所述全向运动底盘(14)接收到机器人上位机(20)的旋转指令并进行缓慢旋转，从而使衣服得到均匀晾晒；

步骤a2.所述机器人上位机(20)根据计时器确认晾晒完成的时间后，控制晾衣机器人(2)移动至智能衣柜位置以准备存入悬挂衣物；

步骤a3.柜门电机(6)接收到衣柜上位机(13)的打开指令后，将柜门(23)旋转打开至90度；

步骤a4.所述衣柜上位机(13)控制竖直升降装置(4)、水平移动装置(5)、双向伸缩装置(7)工作使得机械手(9)到达悬挂在晾衣架(16)上的衣架顶部圆柱(39)处后，卧式电机(34)驱动钳爪(35)夹持住顶部圆柱(39)；

步骤a5.所述衣柜上位机(13)控制所述竖直升降装置(4)移动，从而将衣架限位圆柱(41)从晾衣架(16)圆柱槽(37)中取出；所述衣柜上位机(13)控制所述双向伸缩装置(7)向后收缩，从而将衣架(21)抬离晾衣架(16)；

步骤a6.当所述机器人上位机(20)通过晾衣架(16)上的晾衣架干簧管(18)检测到衣架(21)上的矩形磁铁(22)磁场消失时，表示衣服已被取出，从而通过控制全向运动底盘(14)旋转使得晾衣机器人(2)移动至下一件衣服处；

步骤a7.所述衣柜上位机(13)控制竖直升降装置(4)、水平移动装置(5)、双向伸缩装置(7)工作使所取出的衣服移动到摄像头(3)的前方后，以柜门为背景，控制摄像头(3)获取衣服图片以识别出衣服的种类与尺寸，从而按照种类和尺寸信息将衣服分配至智能衣柜(1)的各存储区，并生成悬挂位置编号；

步骤a8.根据悬挂位置编号，所述衣柜上位机(13)控制竖直升降装置(4)、水平移动装置(5)、双向伸缩装置(7)工作将衣服移动至智能衣柜(1)的衣杆(10)上的悬挂位置；

步骤a9.按照步骤a4-步骤a5的晾衣架(16)上取出衣服的正向过程，执行将衣服存入衣杆的逆向过程，直至衣柜上位机(13)接收到机器人上位机(20)的存放完毕指令后，关闭柜门(23)，从而完成晾晒衣服的存入；

步骤a10.衣柜上位机(13)将所拍摄的衣服图片与衣服种类、尺寸、悬挂位置编号对应后，一起通过云端发送给客户端。

8.根据权利要求7所述的一种基于机器视觉和物联网的智能衣柜系统，其特征是，所述悬挂衣服的取出功能是按如下步骤进行：

步骤b1.所述衣柜上位机(13)接收到客户端发出的取衣指令与衣服编号后，控制柜门(23)旋转90度打开；

步骤b2.按照步骤a4、步骤a5、步骤a6、步骤a8的衣服存入衣柜的正向过程，所述上位机(13)与机器人上位机(20)分别控制智能衣柜(1)与晾衣机器人(2)执行衣服从衣柜中取出的逆向过程；

步骤b3.机器人上位机(20)控制全向运动底盘(14)与导航装置(15)工作，使得晾衣机器人(2)运动至用户所在位置；

步骤b4.当所述机器人上位机(20)通过晾衣架(16)上的晾衣架干簧管(18)检测到衣架(21)上的矩形磁铁(22)磁场出现时，表示衣服已从衣杆(10)上取出并存放到晾衣架(16)上，所述机器人上位机(20)通过云端获取相应衣服图片，从而与衣服在晾衣架(16)上的位置编号对应后，一起发送给客户端；

步骤b5.所述机器人上位机(20)控制全向运动底盘(14)旋转使晾衣机器人(2)移动至下一件衣服处；

步骤b6.重复步骤b4-步骤b5直至将衣服全部取出为止，从而完成悬挂衣服的取出。

9.根据权利要求8所述的一种基于机器视觉和物联网的智能衣柜系统，其特征是，所述折叠衣服的存入功能是按如下步骤进行：

步骤c1.衣柜上位机(13)接收到客户端发出的折叠衣服存放指令与衣服编号后，控制柜门(23)旋转90度打开；

步骤c2.所述衣柜上位机(13)与机器人上位机(20)分别控制智能衣柜(1)与晾衣机器人(2)按照步骤b2执行悬挂衣服取出的过程；

步骤c3.所述衣柜上位机(13)根据衣服尺寸大小与抽屉(12)剩余的存储量为衣服分配抽屉，并生成所分配的抽屉编号；

步骤c4.所述衣柜上位机(13)控制竖直升降装置(4)、水平移动装置(5)到达抽屉编号所在位置；

步骤c5.所述衣柜上位机(13)控制所述双向伸缩装置(7)向后伸长，使得抽屉叉架(8)到达抽屉(12)的吊耳(43)正下方；

步骤c6.所述衣柜上位机(13)控制竖直升降装置(4)与水平移动装置移动，从而将抽屉(12)从智能衣柜(1)抬离至晾衣机器人(2)矩形凹槽(19)中；

步骤c7.所述机器人上位机(20)控制全向运动底盘(14)与导航装置(15)工作，使晾衣机器人(2)运动至用户所在位置，以便用户将抽屉(12)左侧盖板(45)向左打开，右侧盖板(46)向右打开，当打开至极限位置时，盖板自动下垂；

步骤c8.当所述机器人上位机(20)通过晾衣架(16)上的晾衣架干簧管(18)检测到衣架(21)上的矩形磁铁(22)磁场消失时，表示衣服已从衣杆(10)上取出并存入抽屉(12)中，再通过云端获取折叠衣服的图片，与衣服在晾衣架(16)上的位置编号对应后，从而根据抽屉(12)中已存放衣服的数量进行叠加来获得相应衣服在抽屉(12)中的存放顺序，并将所述存放顺序通过云端发送给客户端；

步骤c9.重复步骤c8直至衣服全部存放完毕为止；

步骤c10.按照步骤c4、步骤c5、步骤c6和步骤c7的抽屉取出的正向过程，所述上位机(13)与机器人上位机(20)分别控制智能衣柜(1)与晾衣机器人(2)执行抽屉存入的逆向过程，从而完成折叠衣服的存入。

10.根据权利要求9所述的一种基于机器视觉和物联网的智能衣柜系统，其特征是，所述折叠衣服的取出功能是按如下步骤进行：

步骤d1.衣柜上位机(13)接收到客户端发出的折叠衣服取出指令与衣服编号后，控制柜门(23)旋转90度打开；

步骤d2.所述衣柜上位机(13)与机器人上位机(20)分别控制智能衣柜(1)与晾衣机器人(2)按照步骤c4、步骤c5、步骤c6、步骤c7执行抽屉取出过程，以便用户根据客户端上折叠衣服在抽屉(12)中的存放顺序从抽屉中取出折叠的衣服；

步骤d3.当衣柜上位机(13)通过云端接收到客户端发出的取衣完成指令后，按照步骤c4、步骤c5、步骤c6和步骤c7的抽屉取出的正向过程，所述衣柜上位机(13)与机器人上位机(20)分别控制智能衣柜(1)与晾衣机器人(2)执行抽屉存入的逆向过程，并根据取出的衣服在相应抽屉中的顺序执行减法操作，以对剩余衣服进行重新排序后发送给客户端，从而完成折叠衣服的取出。

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