CN211055934U - 用于无人机配送的自动化无人柜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开用于无人机配送的自动化无人柜，包括柜体，柜体内设有多层存货仓，每层存货仓设有多个存货柜，每个存货柜均设有货位口；柜体上设有存/取货口和与存/取货口连通的测试台，测试台包括称重装置、三维体积测量装置和存货扫描装置；柜体内设有竖直运输通道，每层存货仓设有与竖直运输通道连通的水平运输通道，竖直运输通道与测试台的出口侧连通，水平运输通道与存货柜的货位口连通；还包括在竖直运输通道内做垂直升降运动的升降机和在竖直运输通道和水平运输通道内运输的货物运输机，以及控制升降机和货物运输机的控制柜；柜体的上端设有与竖直运输通道的顶部连通的无人机停机坪。本实用新型配送成本较低，时效性高。
Description
技术领域
本实用新型属于无人社区配送技术领域，具体涉及用于无人机配送的自动化无人柜。
背景技术
近年来，随着线上购物市场越来越大，消费者不能及时取货成了影响商品配送的一大难题，不仅影响了用户体验，也大大降低了快递员配送商品效率，造成了一定的劳动力浪费。针对此需求，目前在城市各小区、学校等居民密集区出现了大量的快递柜，甚至是电商为提高用户体验设立的自提柜。当前，市场上的快递柜一般是由第三方或快递公司设立，其为所有快递公司提供临时存放商品服务；自提柜则是一般由电商设立，仅用于本公司商品配送，并支持货到付款服务。其共同点是柜体均为单排矩形箱柜，快递员在柜中存入所配送的商品，并以短信形式将取货验证码发送给消费者，消费者则可在其方便的时间取走商品。现有快递柜或自提柜适用于有人配送，配送成本较高，时效性不好，需要进一步的改进。
实用新型内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型目的在于提供用于无人机配送的自动化无人柜。
本实用新型所采用的技术方案为：
用于无人机配送的自动化无人柜，包括柜体，柜体内设有多层存货仓，每层存货仓设有多个存货柜，每个存货柜均设有货位口；
所述柜体上设有存/取货口和与存/取货口连通的测试台，测试台包括称重装置、三维体积测量装置和存货扫描装置；
所述柜体内设有竖直运输通道，每层存货仓设有与竖直运输通道连通的水平运输通道，竖直运输通道与测试台的出口侧连通，水平运输通道与当前层存货仓存货柜的每个货位口均连通；
所述用于无人机配送的自动化无人柜还包括在竖直运输通道内做垂直升降运动的升降机和在竖直运输通道和水平运输通道内运输的货物运输机，以及控制升降机和货物运输机的控制柜，称重装置、三维体积测量装置和存货扫描装置与控制柜连接传输测量数据；
所述柜体的上端设有与竖直运输通道的顶部连通的无人机停机坪；
所述柜体还设有供电装置。
在上述技术方案的基础上，用于无人机配送的自动化无人柜，每层所述存货仓设有多层组合存货柜，每层组合存货柜设有多个存货柜，存货柜沿水平方向依次设置，且沿水平方向设置的一排存货柜的货位口方向一致。
在上述技术方案的基础上，用于无人机配送的自动化无人柜，所述测试台靠近存/取货口的一侧设有相对测试台向远离存/取货口方向滑动的第一抵块，测试台远离存/取货口的一侧设有相对测试台向靠近存/取货口方向滑动的第二抵块，测试台远离存/取货口的一侧为出口侧，第一抵块和第二抵块由控制柜控制滑动。
在上述技术方案的基础上，用于无人机配送的自动化无人柜，所述竖直运输通道内设有上横梁、下横梁和连接上横梁和下横梁的立柱，立柱设有导轨；
所述升降机包括起升驱动电机、绳轮、滑轮组、钢丝绳、载物台和安全保护装置，其中，起升驱动电机固定连接在上横梁上，绳轮与起升驱动电机的输出轴连接，钢丝绳绕在绳轮和滑轮组上并与载物台连接，载物台与导轨连接，载物台通过起升驱动电机的动力牵引下相对导轨做垂直升降运动，起升驱动电机和安全保护装置均与控制柜连接。
在上述技术方案的基础上，用于无人机配送的自动化无人柜，所述货物运输机包括机体和设于机体上的运输控制器，以及与运输控制器连接用于驱动机体行走的驱动装置，运输控制器与控制柜通信连接，机体上设有两个相对设置且相对机体做垂直升降运动的夹持件，夹持件由运输控制器控制。
在上述技术方案的基础上，用于无人机配送的自动化无人柜，所述机体上还设有与运输控制器连接的取货扫描装置，夹持件上还设有与运输控制器连接的接近开关。
在上述技术方案的基础上，用于无人机配送的自动化无人柜，所述无人机停机坪设有与竖直运输通道连通的自动运输带，自动运输带由控制柜控制工作，当载物台垂直升降到柜体上端时，货物运输机将货物转移到自动运输带。
在上述技术方案的基础上，用于无人机配送的自动化无人柜，所述供电装置包括供电柜和电池充电储存仓，供电柜连接市电；
所述电池充电储存仓设于柜体上端，电池充电储存仓内设有无线充电装置、电池和机械手装置，无线充电装置连接市电，电池充电储存仓设有仓盖和用于控制仓盖打开和关闭的自动开关器，自动开关器由控制柜控制，电池充电储存仓设有用于安装电池的取放槽，无线充电装置设于电池充电储存仓的仓底，机械手装置设于取放槽内，机械手装置包括气泵和与气泵连接的气动伸缩杆，机械手装置由控制柜控制。
在上述技术方案的基础上，用于无人机配送的自动化无人柜，所述柜体的顶部设有防雨棚，防雨棚设有供无人机进出的天窗，和控制天窗打开和关闭的自动开关器，自动开关器由控制柜控制，柜体上还设有与控制柜连接的无人机扫描装置。
在上述技术方案的基础上，用于无人机配送的自动化无人柜，所述用于无人机配送的自动化无人柜还包括多个红外传感器，红外传感器与控制柜连接向控制柜实时返回监视数据。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型的用于无人机配送的自动化无人柜，配送成本较低，时效性高，控制柜对自动化无人柜所有存取货物进行管理和存货柜分配，对数据进行统计分析，负责协调各个部分的运行，控制和监视整个自动化无人柜的运行，控制第一抵块、第二抵块、升降机、货物运输机、自动运输带、天窗、仓盖等现场设备运行，完成货物存货、取货作业，通过监视画面，以动态显示现场设备的载货状态、运行位置、货物信息、货位信息等实时信息。
附图说明
图1是本实用新型-实施例用于无人机配送的自动化无人柜的立体结构示意图。
图2是本实用新型-实施例用于无人机配送的自动化无人柜的系统框图。
图中：101-柜体；102-存/取货口；103-测试台；104-竖直运输通道；105-水平运输通道；106-升降机；107-存货柜；108-无人机停机坪；109-自动运输带；110-防雨棚。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。
实施例：
如图1-2所示，本实施例的用于无人机配送的自动化无人柜，包括柜体101，柜体内设有多层存货仓，每层存货仓设有多层组合存货柜，每层组合存货柜设有多个存货柜，且存货柜沿水平方向设有多个存货柜107，每个存货柜107均设有货位口，且沿水平方向设置的一排存货柜107的货位口方向一致，方便货物存取，存货柜107的外侧设有自动开关柜门，自动开关柜门由控制柜控制开关，自动开关柜门是针对用户自取设置的。
柜体101上设有存/取货口102，存/取货口102连通测试台103，测试台103包括称重装置、三维体积测量装置和存货扫描装置，用于获取货物的长宽高、重量和订单号，称重装置、三维体积测量装置和存货扫描装置与控制柜连接将测量数据传输至控制柜，本实施例中，存/取货口102设于柜体101的下端。
测试台103靠近存/取货口的一侧设有相对测试台103向远离存/取货口方向滑动的第一抵块，测试台103远离存/取货口的一侧设有相对测试台103向靠近存/取货口方向滑动的第二抵块，测试台103远离存/取货口的一侧为出口侧，第一抵块和第二抵块由控制柜控制滑动。本实施例中，第一抵块和第二抵块均为L形。
物流、快递行业对所承运的货物通常是以货物的重量或体积的大小进行计费，对体积的计费有时也折算成体积重，例如：长×宽×高(cm)/6000＝体积重(kg)，在货物的体积重和实重之间取大值作为计算运费的依据。因此，快递配送员首先通过存/取货口102将货物进行投递，然后通道测试台103的称重装置、三维测量装置和存货扫描装置获取货物的长宽高、重量和订单号。
三维体积测量装置运用3D扫描技术快速获取货物的长宽高，称重装置快速获取货物的重量，其优势在于尺寸测量精度和称重精度更高，尺寸平均精度达到3mm，称重精度为10g，存货扫描装置快速获取订单号。通过第一抵块将货物一角格挡至定位原点，再通过三维体积测量装置在三个坐标轴方向进行扫描，分别测量货物的长度、宽度和高度。测量数据传输至控制柜，控制柜将测量数据传输至后台信息系统，在后台数据库中快速检索订单号，实时添加或修改数据。
柜体101内设有竖直运输通道104，每层存货仓设有水平运输通道105，其中竖直运输通道104与测试台103的出口侧连通，竖直运输通道104与每层水平运输通道105均连通，水平运输通道105与当前层存货仓的每层组合存货柜中沿水平方向设置的一排存货柜107的货位口均连通。
用于无人机配送的自动化无人柜还包括在竖直运输通道104内做垂直升降运动的升降机106，和在竖直运输通道104和水平运输通道105内运输的货物运输机。
竖直运输通道104内设有上横梁、下横梁和连接上横梁和下横梁的立柱，上横梁和下横梁由钢板和型钢焊接而成，截面性能好，下横梁的两侧设有运行轮轴孔，运行轮轴孔在落地镗铣床一次装夹加工完成，确保主动滑轮和被动滑轮轮轴线的平行，从而提高了整机运行平稳性，立柱由方钢管制作而成，在方钢管的两侧焊接有扁钢导轨，导轨表面进行硬化处理，耐磨性能好。
升降机106包括起升驱动电机、绳轮、滑轮组、钢丝绳、载物台和安全保护装置，其中，起升驱动电机固定连接在上横梁上，绳轮与起升驱动电机的输出轴连接，钢丝绳绕在绳轮、滑轮组上并与载物台连接，载物台与导轨连接，载物台通过起升驱动电机的动力牵引下相对导轨做垂直升降运动，起升驱动电机和安全保护装置均与控制柜连接。
载物台上表面设有滑轨，水平运输通道105内设有滑轨，当载物台垂直升降到任一层水平运输通道105时，载物台的滑轨与水平运输通道105内的滑轨衔接。
货物运输机包括机体和设于机体上的运输控制器，以及与运输控制器连接用于驱动机体行走的驱动装置，运输控制器与控制柜通信连接，机体的下表面设有与滑轨配合的滑槽，机体上设有两个相对设置且相对机体做垂直升降运动的夹持件，夹持件由运输控制器控制，两个夹持件实现夹包动作，机体可做旋转、垂直升降、伸缩等动作，机体上还设有与运输控制器连接的取货扫描装置，可将指定货物取出，或将货物送入空存货柜107。
机体包括底板，通过旋转装置设于底板上的垂直升降件，与垂直升降件连接的水平伸缩件，两个夹持件与水平伸缩件连接，旋转装置、垂直升降件和水平伸缩件均由运输控制器控制，夹持件上还设有与运输控制器连接的接近开关。
接近开关为光电式接近开关，通过光电识别以及光通讯信号的转化，实现运输控制器的自动控制，同时，采用优化的调速方法，减少货物运输机减速及停机时的冲击，大大缩短货物运输机的起动、停止的缓冲距离，提高了货物运输机的运行效率。
柜体101的上端设有与竖直运输通道104的顶部连通的无人机停机坪108，无人机停机坪108设有与竖直运输通道104连通的自动运输带109，当载物台垂直升降到柜体101上端时，货物运输机将货物转移到自动运输带109上，由自动运输带109将货物转移到无人机的快递箱中，自动运输带109由控制柜控制工作。
柜体101设有供电装置，供电装置包括供电柜和电池充电储存仓，供电柜连接市电，将市电通过变压器转换后供测试台103、升降机106和控制柜使用。
电池充电储存仓设于柜体101上端，电池充电储存仓内设有无线充电装置、电池和机械手装置，电池供货物运输机和无人机使用，无线充电装置连接市电，设置无线充电方式，减少充电时间造成的惩罚成本，提升无人机的飞行动力和货物运输机的存取货效率，电池采用可更换、充电迅速、无污染、能源密度高的氢燃料可充电电池。
电池充电储存仓设有仓盖和用于控制仓盖打开和关闭的自动开关器，自动开关器由控制柜控制，电池充电储存仓设有用于安装电池的取放槽，无线充电装置设于电池充电储存仓的仓底，机械手装置设于取放槽内，机械手装置包括气泵和与气泵连接的气动伸缩杆，机械手装置由控制柜控制。
柜体101的顶部设有防雨棚110，防雨棚110设有太阳能充电板，太阳能充电板通过充电控制单元连接蓄电池，蓄电池与供电装置连接。防雨棚防止雨水渗透自动化无人柜内部，导致设备损坏。
防雨棚110设有供无人机进出的天窗，和控制天窗打开和关闭的自动开关器，自动开关器由控制柜控制。
在本实施例中，竖直运输通道104设于柜体101的中部，在实际应用中，无人机停机坪108位于竖直运输通道104顶部的两侧，两侧无人机停机坪108均设置有一架无人机，同样，在对应位置有自动运输带109、天窗和电池充电储存仓等配套设施，一台无人机用于日常配送作业，另一台作为备用机，用于各类特殊场景，共同支撑社区无人机配送系统的运行。
柜体101上还设有与控制柜连接的无人机扫描装置。
无人机扫描装置通过接收无人机上机载射频标签返回的RFID无线电讯号并反馈给控制柜，用于检测无人机与本自动化无人柜的相对位置和状态，并驱动天窗的自动开关器实现天窗的打开和关闭。
本实施例中，为了节省开关动作占用的空间，天窗采用一种自动开关的平移式天窗，自动开关器包括机械移动机构和控制电路板，控制电路板与控制柜连接并控制机械移动机构开关天窗，机械移动机构包括罩壳和罩壳盖板，罩壳内设有电机、减速机构，控制电路板也设于罩壳内，电机的输出轴连接减速机构，减速机构连接天窗。
用于无人机配送的自动化无人柜，还包括多个红外传感器，用于监视货物在该自动化无人柜内的运行位置，和在该自动化无人柜内整个运行周期内的实时情况，红外传感器与控制柜连接向控制柜实时返回监视数据。
一般在存/取货口102、测试台103、载物台、每层水平运输通道105、每个存货柜107和自动运输带109处均设有红外传感器。
控制柜是本自动化无人柜的控制中心，对自动化无人柜所有存取货物进行管理和存货柜107分配，对数据进行统计分析，负责协调各个部分的运行，控制和监视整个自动化无人柜的运行，控制自动开关柜门、第一抵块、第二抵块、升降机106、货物运输机、自动运输带109、天窗、仓盖等现场设备运行，完成货物存货、取货作业。控制柜还连接人机交互装置，人机交互装置包括触摸显示屏和存取扫码装置，人机交互装置用于配送员、用户与本自动化无人柜之间的交互。
控制柜与后台信息系统通信连接，后台信息系统可处理货物信息、用户交互信息、无人机停机对接信息等，控制万向叉装机、输送带、防雨棚的中央开启部的开关以及控制停机坪等的开关，通过无线发射装置与上级进行信息交互、状态反馈等。
用于无人机配送的自动化无人柜，存取作业流程如下：
Step1、货物由配送人员运送至社区后，从自动化无人柜存/取货口进行快递投放，三维体积测量装置运用3D扫描技术快速获取货物的长宽高，称重装置快速获取货物的重量，存货扫描装置快速获取订单号，将测量数据传输至控制柜，控制柜将测量数据传输至后台信息系统；
若测量数据不符合该自动化无人柜的存货柜存储规格，后台信息系统将反馈投放失败的退回信息，利用第一抵块将货物退回至存/取货口；
Step2、若测量数据符合该自动化无人柜的存货柜存储规格，后台信息系统将反馈投放成功和空存货柜位置信息，利用第二抵块将货物推送至载物台上，控制柜发送上升指令，控制升降机运送货物至指定层水平运输通道停下，控制柜发送运输指令，控制货物运输机旋转到指定角度，完成存货前期准备工作；
Step3、到达指定存货柜前，货物运输机夹包载物台上的货物，将货物提升使货物悬空，沿着载物台的滑轨和水平运输通道的滑轨行走，当行走到指定存货柜时，将货物下降，然后将货物释放在指定存货柜内；
Step4、货物运输机接收到控制柜的取货指令时，通过取货扫描装置扫描获取订单号，将测量数据传输至控制柜，控制柜将测量数据传输至后台信息系统，待后台信息系统反馈货物信息准确后，执行取货作业，货物运输机夹包存货柜内的货物，将货物提升使货物悬空；
Step5、货物运输机沿着水平运输通道的滑轨和载物台的的滑轨行走至载物台，控制柜发送上升指令，控制升降机运送货物至柜体上端的无人机停机坪停下，将货物释放在自动运输带上，由自动运输带将货物转移到无人机的快递箱中；
Step6、无人机的快递箱关闭后，由后台信息系统发送配送指令，并通过控制柜控制天窗打开；
Step7、无人机扫描装置通过无人机载射频标签扫描无人机，当无人机驶入(驶离)无线电波磁场范围后，无人机扫描装置则读取(未读取)到无人机信息，由控制柜将无人机信息传输至后台信息系统，发送指令控制天窗打开(关闭)；
Step8、无人机在单次配送结束后，通过电池电量计检测电量是否低于设定的阈值，若是，则向后台信息系统实时反馈无人机的电池电量状态信息，并启动另一台无人机进行临时补充配送作业，此时由后台信息系统发送“更换电池”指令，控制电池充电储存仓的仓盖打开，控制机械手装置打开无人机的电池盖，将电池充电储存仓中的已充电的电池装入无人机电池舱盖内，并将对电量不足的电池进行无线充电。
电池盖的开关一般是按钮控制的，这种机构由三个零件组成，分别为顶杆、转盘和滑槽，滑槽中有辅助的弹簧，当按动按钮时，给顶杆施加压力，顶杆沿滑槽运动压迫转盘向下运动，当转盘与滑槽的啮合处脱离时，顶杆头部的特征部分在与转盘的斜面接触处产生的径向力强迫转盘旋转，使转盘与滑槽再次啮合，当再次按压按钮时，重复以上动作。
本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.用于无人机配送的自动化无人柜，其特征在于：包括柜体(101)，柜体内设有多层存货仓，每层存货仓设有多个存货柜(107)，每个存货柜均设有货位口；
所述柜体上设有存/取货口(102)和与存/取货口连通的测试台(103)，测试台包括称重装置、三维体积测量装置和存货扫描装置；
所述柜体内设有竖直运输通道(104)，每层存货仓设有与竖直运输通道连通的水平运输通道(105)，竖直运输通道与测试台的出口侧连通，水平运输通道与当前层存货仓每个存货柜的货位口均连通；
所述用于无人机配送的自动化无人柜还包括在竖直运输通道内做垂直升降运动的升降机(106)和在竖直运输通道和水平运输通道内运输的货物运输机，以及控制升降机和货物运输机的控制柜，称重装置、三维体积测量装置和存货扫描装置与控制柜连接传输测量数据；
所述柜体的上端设有与竖直运输通道的顶部连通的无人机停机坪(108)；
所述柜体还设有供电装置。
2.根据权利要求1所述的用于无人机配送的自动化无人柜，其特征在于：每层所述存货仓设有多层组合存货柜，每层组合存货柜设有多个存货柜，存货柜沿水平方向依次设置，且沿水平方向设置的一排存货柜的货位口方向一致。
3.根据权利要求1所述的用于无人机配送的自动化无人柜，其特征在于：所述测试台靠近存/取货口的一侧设有相对测试台向远离存/取货口方向滑动的第一抵块，测试台远离存/取货口的一侧设有相对测试台向靠近存/取货口方向滑动的第二抵块，测试台远离存/取货口的一侧为出口侧，第一抵块和第二抵块由控制柜控制滑动。
4.根据权利要求1所述的用于无人机配送的自动化无人柜，其特征在于：所述竖直运输通道内设有上横梁、下横梁和连接上横梁和下横梁的立柱，立柱设有导轨；
所述升降机包括起升驱动电机、绳轮、滑轮组、钢丝绳、载物台和安全保护装置，其中，起升驱动电机固定连接在上横梁上，绳轮与起升驱动电机的输出轴连接，钢丝绳绕在绳轮和滑轮组上并与载物台连接，载物台与导轨连接，载物台通过起升驱动电机的动力牵引下相对导轨做垂直升降运动，起升驱动电机和安全保护装置均与控制柜连接。
5.根据权利要求1所述的用于无人机配送的自动化无人柜，其特征在于：所述货物运输机包括机体和设于机体上的运输控制器，以及与运输控制器连接用于驱动机体行走的驱动装置，运输控制器与控制柜通信连接，机体上设有两个相对设置且相对机体做垂直升降运动的夹持件，夹持件由运输控制器控制。
6.根据权利要求5所述的用于无人机配送的自动化无人柜，其特征在于：所述机体上还设有与运输控制器连接的取货扫描装置，夹持件上还设有与运输控制器连接的接近开关。
7.根据权利要求1所述的用于无人机配送的自动化无人柜，其特征在于：所述无人机停机坪设有与竖直运输通道连通的自动运输带，自动运输带由控制柜控制工作，当载物台垂直升降到柜体上端时，货物运输机将货物转移到自动运输带。
8.根据权利要求1所述的用于无人机配送的自动化无人柜，其特征在于：所述供电装置包括供电柜和电池充电储存仓，供电柜连接市电；
所述电池充电储存仓设于柜体上端，电池充电储存仓内设有无线充电装置、电池和机械手装置，无线充电装置连接市电，电池充电储存仓设有仓盖和用于控制仓盖打开和关闭的自动开关器，自动开关器由控制柜控制，电池充电储存仓设有用于安装电池的取放槽，无线充电装置设于电池充电储存仓的仓底，机械手装置设于取放槽内，机械手装置包括气泵和与气泵连接的气动伸缩杆，机械手装置由控制柜控制。
9.根据权利要求1所述的用于无人机配送的自动化无人柜，其特征在于：所述柜体的顶部设有防雨棚(110)，防雨棚设有供无人机进出的天窗，和控制天窗打开和关闭的自动开关器，自动开关器由控制柜控制，柜体上还设有与控制柜连接的无人机扫描装置。
10.根据权利要求1所述的用于无人机配送的自动化无人柜，其特征在于：所述用于无人机配送的自动化无人柜还包括多个红外传感器，红外传感器与控制柜连接向控制柜实时返回监视数据。
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