CN114267129A - 基于物联网的立体储物系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种基于物联网的立体储物系统，包括储物柜本体以及设置于储物柜本体用于存储和取件的控制单元；所述储物柜本体内设置有多层标准箱承载层，每个标准箱承载层设置一个输出口；每一层标准箱承载层由多个结构相同的标准箱承载驱动单元拼接组成；所述标准箱承载驱动单元包括底板、四个全向轮、四个驱动电机以及驱动控制器；所述四个全向轮可转动设置于底板的上表面且标准箱搁置于四个全向轮上，所述四个驱动电机与四个全向轮一一对应且每一个驱动电机独立驱动相对应的全向轮正转或者反转，所述驱动控制器的控制输出端与四个驱动电机的控制输入端连接，所述驱动控制器与控制单元通信连接，能够使得储物柜不增加高度的基础上能够存储更多的物品。

Description

基于物联网的立体储物系统

技术领域

本发明涉及一种储物设备，尤其涉及一种基于物联网的立体储物系统。

背景技术

现有技术中，对于超市、写字楼或者小区等一般均设置有储物柜，用于快递等进行物品存储，现有的储物柜一般为单格式，即储物柜中设置有多个储物单格，每个单格具有一个柜门，用户通过输入相应的取件码后打开储物柜进行货物存取，但是，上述结构的储物柜使得储物的空间受到限制，所存储的物品少，如果增加储物柜的单格数量，那么将导致储物柜的高度增加，不方便用户使用，如果每个单格存储多个用户的物品，那么将导致用户的物品的安全得不到保障。

因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于物联网的立体储物系统，能够使得储物柜不增加高度的基础上能够存储更多的物品，而且能够方便用户存取，并确保用户物品的安全。

本发明提供的一种基于物联网的立体储物系统，包括储物柜本体以及设置于储物柜本体用于存储和取件的控制单元；

所述储物柜本体内设置有多层标准箱承载层，每个标准箱承载层设置一个输出口；

每一层标准箱承载层由多个结构相同的标准箱承载驱动单元拼接组成；

所述标准箱承载驱动单元包括底板、四个全向轮、四个驱动电机以及驱动控制器；

所述四个全向轮可转动设置于底板的上表面且标准箱搁置于四个全向轮上，所述四个驱动电机与四个全向轮一一对应且每一个驱动电机独立驱动相对应的全向轮正转或者反转，所述驱动控制器的控制输出端与四个驱动电机的控制输入端连接，所述驱动控制器与控制单元通信连接；

所述标准箱承载驱动单元还包括电子标签读写器，所述电子标签读写器的输出端与控制单元连接且用于读取设置于标准箱的电子标签的信息；

控制单元通过如下方式控制标准箱运转：

S1.控制单元将每个标准箱承载驱动单元的电子标签读写器进行位置标定并向电子标签读写器反馈位置信息，电子标签读写器存储位置信息；

S2.控制单元将对应于输出口的标准箱承载驱动单元设置为常空位置，该常空位置为对应于输出口的标准箱承载驱动单元保持不放置标准箱的状态；

S3.向控制单元输入储物信息，将被存储物品存储标准箱后，将存入物品后的标准箱放置于常空位置，控制单元通过常空位置的标准箱承载驱动单元的电子标签读写器向电子标签写入存货信息，且控制单元输出包含存货信息的取物码；

S4.控制单元判断当前标准箱承载层中标准箱是否存入物品，根据存有物品的标准箱以及空闲标准箱的位置规划当前常空位置的标准箱的存放运转轨迹，根据存放运转轨迹将当前存入物品的标准箱转运至运转轨迹中的目标位置；

S5.向控制单元输入取物码，控制单元通过电子标签读写器获取各标准箱的电子标签信息，电子标签读写器将所获取的电子标签信息以及电子标签读写器自身的位置信息一并发送至控制单元；

S6.控制单元判断电子标签读写器发送的信息中是否包含有取物码中的存货信息，如有，则获取对应的电子标签读写器的位置信息，根据位置信息规划取物轨迹，根据取物轨迹将目标标准箱运转至常空位置。

进一步，所述四个全向轮中相邻两个全向轮的轴线相互垂直且正对两个全向轮的轴线共线。

进一步，所述底板为正方形结构，所述全向轮的轴线与底板对角线重合。

进一步，所述相邻两个标准箱承载驱动单元上的全向轮距离的最小值小于标准箱的宽度。

进一步，所述控制单元包括处理器、存储器、移动通信模块以及触控显示器；

所述处理器的输入端与电子标签读写器的输出端通信连接，所述处理器与存储器通信连接，所述处理器通过移动通信模块与管理平台通信连接，所述处理器与触控显示器通信连接，所述处理器的控制输出端与驱动控制器的控制输入端连接。

本发明的有益效果：通过本发明，能够使得储物柜不增加高度的基础上能够存储更多的物品，而且能够方便用户存取，并确保用户物品的安全。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的储物柜结构示意图。

图2为本发明标准箱承载驱动单元结构示意图。

图3为图2中的俯视图。

图4为本发明的标准箱移动分析示意图。

图5为本发明的电气结构示意图。

图6为本发明的标准箱承载驱动单元一种分布实施例示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明做出进一步详细说明：

本发明提供的一种基于物联网的立体储物系统，包括储物柜本体以及设置于储物柜本体1用于存储和取件的控制单元；

所述储物柜本体1内设置有多层标准箱承载层，每个标准箱承载层设置一个输出口2；当然，输出口设置于仓门，当目标标准箱运动到常空的空位上时，仓门打开，当取货时，仓门关闭，需要归还标准箱时，需要通过触控显示器输入归还标准箱，此时仓门再次打开，归还完后，立即关闭，其仓门的驱动控制由现有技术实现；

每一层标准箱承载层由多个结构相同的标准箱承载驱动单元拼接组成；

所述标准箱承载驱动单元包括底板4、四个全向轮5、四个驱动电机以及驱动控制器；其中，驱动电机和驱动控制器设置在底板的下表面(图中未示出)；驱动电机和全向轮之间的传动连接通过现有技术完成，在此不进行赘述；

所述四个全向轮可转动设置于底板的上表面且标准箱搁置于四个全向轮上，所述四个驱动电机与四个全向轮一一对应且每一个驱动电机独立驱动相对应的全向轮正转或者反转，所述驱动控制器的控制输出端与四个驱动电机的控制输入端连接，所述驱动控制器与控制单元通信连接；

所述标准箱承载驱动单元还包括电子标签读写器6，所述电子标签读写器的输出端与控制单元连接且用于读取设置于标准箱的电子标签的信息；电子标签设置于标准箱的外侧底部；

控制单元通过如下方式控制标准箱运转：

S1.控制单元将每个标准箱承载驱动单元的电子标签读写器进行位置标定并向电子标签读写器反馈位置信息，电子标签读写器存储位置信息；

S2.控制单元将对应于输出口的标准箱承载驱动单元设置为常空位置，该常空位置为对应于输出口的标准箱承载驱动单元保持不放置标准箱的状态；

S3.向控制单元输入储物信息，将被存储物品存储标准箱后，将存入物品后的标准箱放置于常空位置，控制单元通过常空位置的标准箱承载驱动单元的电子标签读写器向电子标签写入存货信息，且控制单元输出包含存货信息的取物码；

S4.控制单元判断当前标准箱承载层中标准箱是否存入物品，根据存有物品的标准箱以及空闲标准箱的位置规划当前常空位置的标准箱的存放运转轨迹，根据存放运转轨迹将当前存入物品的标准箱转运至运转轨迹中的目标位置；

S5.向控制单元输入取物码，控制单元通过电子标签读写器获取各标准箱的电子标签信息，电子标签读写器将所获取的电子标签信息以及电子标签读写器自身的位置信息一并发送至控制单元；

S6.控制单元判断电子标签读写器发送的信息中是否包含有取物码中的存货信息，如有，则获取对应的电子标签读写器的位置信息，根据位置信息规划取物轨迹，根据取物轨迹将目标标准箱运转至常空位置。

通过上述结构，能够使得储物柜不增加高度的基础上能够存储更多的物品，而且能够方便用户存取，并确保用户物品的安全。

本实施例中，所述四个全向轮5中相邻两个全向轮5的轴线相互垂直且正对两个全向轮的轴线共线，并且，所述底板为正方形结构，所述全向轮的轴线与底板对角线重合，通过上述结构，在全向轮转动时能够使得标准箱按照设定的方向运动到输出口处便于用户取用。

本实施例中，所述底板4为正方形结构，所述全向轮5的轴线与底板4对角线重合，通过上述结构，能够确保标准箱的运动方向的准确性，便于标准箱按照既定的方向运动。

本实施例中，相邻两个标准箱承载驱动单元上的全向轮距离的最小值小于标准箱的宽度，如图4所示，A和B两个标准箱承载驱动单元的全向轮距离最小值分为别为A2和B1的距离L1、B4和A3的距离L2，其中，L1和L2是相等的，但是，标准箱的长度和宽度不大于底板的长度和宽度，通过上述结构便于标准箱在相邻两个标准箱承载驱动单元之间移动，防止标准箱从全向轮跌落。。

本实施例中，所述控制单元包括处理器、存储器、移动通信模块以及触控显示器；

所述处理器的输入端与电子标签读写器的输出端通信连接，所述处理器与存储器通信连接，所述处理器通过移动通信模块与管理平台通信连接，所述处理器与触控显示器通信连接，所述处理器的控制输出端与驱动控制器的控制输入端连接；其中，移动通信模块采用现有的4G或者5G通信模块，当然，移动通信模块也可以采用以太网模块、ZigBee模块等进行替代，控制器采用现有的单片机。

当然，如果整个立体储物柜用作生鲜食品存储时，则需要在储物柜中设置恒温制冷设备，该恒温制冷设备为现有的冰箱的制冷设备相同，属于现有技术，恒温制冷设备由处理器进行控制，比如开启、关断等。

以下进一步详细说明：

首先我们来看看如何实现标准箱在不同的标准箱承载驱动单元上运动：

如图4所示：图4中以两个相邻的标准箱承载单驱动单元A和B为例进行说明：

当标准箱从A移动到B时，那么A标准箱承载驱动单元上的全向轮A1正转，全向轮A2正转，全向轮A3和A4反转，由于摩擦的作用，全向轮会向标准箱施加力，其其受力分析如图4所示：

当全向轮A1正转时，会向标准箱施加力FA1，此时在图示的水平向右和竖直向上产生两个分力FA11和FA12；全向轮A2同样会向标准箱施加力FA2，此时产生的分力为水平向右分力FA21和水平向下分力FA22；

对于全向轮A3和全向轮A4来说，对标准箱所产生的力分别为FA3和FA4，FA3和FA4分别产生水平向右分力FA32、竖直向上分力FA31、水平向右分力FA41和竖直向下分力FA42；由于这些力同时存在，那么FA11和FA42抵消，FA22和FA31抵消，因此，标准箱在图示的竖直方向上不运动，而FA12、FA21、FA32以及FA41这四个水平力低价，从而形成水平向右的推动力，将标准箱推向B；

同时，对于标准箱承载驱动单元B来说，其受理分析与A的受理分析相同，从而其产生一个水平拉力，将标准箱拉向B，当标准箱完全达到B后，则各个全向轮停止工作。

当然，如果从A运动到B，那么其控制原理也类似，因此，在存储器中存储有控制表，该控制表中存储有各个标准箱承载驱动单元各个全向轮的转动方向以及标准箱移动方向，当得知标准箱移动方向，就可以直接调用该移动方向上的各个全向轮的转动方向，全向轮的转速一般都是既定的。

对于判断标准箱是否完全达到B，则通过现有的定位设备实现，比如：在标准箱的底部外侧壁设置永磁体，在底板上设置常开磁力开关，当常开磁力开关与永磁体正对时，常开磁力开关闭合，常开磁力开关设置在两个电阻串联组成的分压电路中，当常开磁力开关闭合后，两个电阻之间的公共连接点具有电压输出，驱动控制器检测该电压信号，从而得出标准箱完全置于B上，B上的驱动控制器向处理器发送相关信息，由处理器向其他标准箱承载驱动单元输出停止工作命令，全向轮停止转动，当然，定位设备还可以为光电开关等。

对于运转轨迹的会规划：则如图6所示，图6中假定的是每个标准箱承载层具有9个标准箱承载驱动单元，其布局方式为九宫格式，那么控制单元根据这个布局图建立一个平面坐标系，该平面坐标系的原点可以任意设定，一般标准箱承载层的定点作为原点，即图6的左下角为坐标原点，然后控制单元对各个承载驱动单元进行标号，如图是：L11表示第一承载层处于位置点1的标准箱承载驱动单元，该标号就显示了对应的标准箱承载驱动单元所处的位置，且该位置不能变化；L18所对应的标准箱承载单元位于出口处，则设定为常空位置，该位置不放置标准箱，当需要存物品时：假定L17、L14、L13均为空闲状态，即该标准箱没有存储物品，此时，用户通过触控显示器输入存物请求指令，则控制单元通过电子标签读写器读取各个电子标签的信息，找出空闲的标准箱，并确定出位置最近的空闲标准箱：此时判断为L17为最近，则控制单元指控制L17和L18的全向轮动作，将L17上的标准箱运动至L18处，此时打开仓门，进行存物，存入后，用户通过触控显示器输入物品信息以及物主信息，然后通过L18的读写器将物品信息写入当前标准箱的电子标签中，然后控制单元控制仓门关闭，且将存入物品后的标准箱返回至L17，L18被再次空置；假如L11、L13为空闲，那么此时，与L18的距离相同，那么控制单元则任一选定一个空闲的标准箱，然后规划出路径：比如：L13上的标准箱的路径为L13-L14-L19-L18，那么控制单元将控制L12、L13、L14、L15、L18以及L19的标准箱承载驱动单元的所有全向轮动作，根据标准箱的移动方向控制相应全向轮的转动方向，所涉及的标准箱依次动作，直至L13上的空闲标准箱移动至L18上。

在取货时，其取物轨迹与存物轨迹的原理相同。

当然，在实际中，标准箱承载驱动单元的个数可以远远多于9个，其路径的复杂度也会增加，但是，其原理相同，在此不加以赘述。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种基于物联网的立体储物系统，其特征在于：包括储物柜本体以及设置于储物柜本体用于存储和取件的控制单元；

所述储物柜本体内设置有多层标准箱承载层，每个标准箱承载层设置一个输出口；

每一层标准箱承载层由多个结构相同的标准箱承载驱动单元拼接组成；

所述标准箱承载驱动单元包括底板、四个全向轮、四个驱动电机以及驱动控制器；

所述四个全向轮可转动设置于底板的上表面且标准箱搁置于四个全向轮上，所述四个驱动电机与四个全向轮一一对应且每一个驱动电机独立驱动相对应的全向轮正转或者反转，所述驱动控制器的控制输出端与四个驱动电机的控制输入端连接，所述驱动控制器与控制单元通信连接；

所述标准箱承载驱动单元还包括电子标签读写器，所述电子标签读写器的输出端与控制单元连接且用于读取设置于标准箱的电子标签的信息；

控制单元通过如下方式控制标准箱运转：

S1.控制单元将每个标准箱承载驱动单元的电子标签读写器进行位置标定并向电子标签读写器反馈位置信息，电子标签读写器存储位置信息；

S2.控制单元将对应于输出口的标准箱承载驱动单元设置为常空位置，该常空位置为对应于输出口的标准箱承载驱动单元保持不放置标准箱的状态；

S3.向控制单元输入储物信息，将被存储物品存储标准箱后，将存入物品后的标准箱放置于常空位置，控制单元通过常空位置的标准箱承载驱动单元的电子标签读写器向电子标签写入存货信息，且控制单元输出包含存货信息的取物码；

S4.控制单元判断当前标准箱承载层中标准箱是否存入物品，根据存有物品的标准箱以及空闲标准箱的位置规划当前常空位置的标准箱的存放运转轨迹，根据存放运转轨迹将当前存入物品的标准箱转运至运转轨迹中的目标位置；

S5.向控制单元输入取物码，控制单元通过电子标签读写器获取各标准箱的电子标签信息，电子标签读写器将所获取的电子标签信息以及电子标签读写器自身的位置信息一并发送至控制单元；

S6.控制单元判断电子标签读写器发送的信息中是否包含有取物码中的存货信息，如有，则获取对应的电子标签读写器的位置信息，根据位置信息规划取物轨迹，根据取物轨迹将目标标准箱运转至常空位置。

2.根据权利要求1所述基于物联网的立体储物系统，其特征在于：所述四个全向轮中相邻两个全向轮的轴线相互垂直且正对两个全向轮的轴线共线。

3.根据权利要求2所述基于物联网的立体储物系统，其特征在于：所述底板为正方形结构，所述全向轮的轴线与底板对角线重合。

4.根据权利要求3所述基于物联网的立体储物系统，其特征在于：所述相邻两个标准箱承载驱动单元上的全向轮距离的最小值小于标准箱的宽度。

5.根据权利要求4所述基于物联网的立体储物系统，其特征在于：所述控制单元包括处理器、存储器、移动通信模块以及触控显示器；

所述处理器的输入端与电子标签读写器的输出端通信连接，所述处理器与存储器通信连接，所述处理器通过移动通信模块与管理平台通信连接，所述处理器与触控显示器通信连接，所述处理器的控制输出端与驱动控制器的控制输入端连接。

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