CN212638905U - 一种基于物联网的楼宇运输系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于物联网的楼宇运输系统，属于基于物联网的楼宇运输系统技术领域。包括安装于天花板上的导轨机构，导轨机构下方安装有能沿导轨机构移动的运货机构，运货机构包括用于升降货物的货物升降单元、安装于货物升降单元下方的货箱单元、用于驱动运货机构沿着导轨机构移动的驱动运输单元，货物升降单元、货箱单元、驱动运输单元均受控于控制单元。本实用新型能实现无人化配送的基于互联网的楼宇运输系统，不仅节省了人力物力，还提高了寄送的准确率，减少了人与人之间的接触，有利于社交距离的保持。

Description

一种基于物联网的楼宇运输系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于物联网的楼宇运输系统，属于基于物联网的楼宇运输系统技术领域。

背景技术

随着互联网的普及，取快递和外卖早已成为人们日常生活中必不可少的一部分。但是在配送行业繁荣的背后，关于“最后 100 米”末端配送的问题却一直得不到良好的解决。现在的快递公司大多选择细分市场，比如专注写字楼的“零公里”服务站、专注校园的“递易”快递柜等，这些都是根据不同场景搭建的第三方网点。

学生是网购和订外卖的主力军，提高校园配送的效率存在很高的效益。对于校园场景，配送人员被限制出入住宿区域，送货上门难以真正实现，只能采用网点储存的方式代取。高人员密度导致快递滞留和错取问题无法得到根本解决。对于实时性更强的外卖行业，在用餐高峰期取外卖的效率非常低，也催生了很多不规范的代取服务。同时，新型冠状病毒在全球的大流行对我们正常的社会生产生活产生了巨大影响，因此保持社交距离将成为一种常态化的防控措施。传统的外卖与快递配送方案需要人与人之间较多的接触，不利于社交距离的保持，因此无人化的配送方案是大势所趋。

无人机和无人车是目前无人配送的主流解决方案。虽然无人车和无人机已经逐步进入了外卖和快递产业，并在技术上取得了巨大的突破，但短期内依旧难以投入并普及能在复杂且陌生的室内环境中运行的无人车，无人机的安全性、成本、能源问题还需时间进行解决。

发明内容

本实用新型的目的在于解决上述现有技术存在的不足之处，提供一种能实现无人化配送的基于互联网的楼宇运输系统，不仅节省了人力物力，还提高了寄送的准确率，减少了人与人之间的接触，有利于社交距离的保持。

一种基于物联网的楼宇运输系统，其特殊之处在于包括安装于天花板上的导轨机构，导轨机构下方安装有能沿导轨机构移动的运货机构，运货机构包括用于升降货物的货物升降单元、安装于货物升降单元下方的货箱单元、用于驱动运货机构沿着导轨机构移动的驱动运输单元，货物升降单元、货箱单元、驱动运输单元均受控于控制单元；

所述导轨机构包括直线导轨单元及安装于直线导轨单元交汇处的变轨单元，直线导轨单元包括安装于与天花板上的条状水平安装板1，水平安装板1下表面安装有第一齿条4，水平安装板1的长度方向两侧垂直向下延伸形成垂直安装板2，两个垂直安装板2相对的两面上设有结构相对称的第一导轨3，水平安装板1、第一齿条4、第一导轨3均贯穿于直线导轨整个长度方向上；

所述变轨单元包括固定于天花板上的正方体框架9以及嵌设于正方体框架9内的柱形转盘7，柱形转盘7贯穿于正方体框架9整个高度方向上且柱形转盘7的直径与正方体框架9的长度相同，柱形转盘7顶部安装有变轨轴5，变轨轴5由变轨驱动单元6驱动转动，柱形转盘7包括与变轨轴5相连接的圆形顶板10，圆形顶板10下表面直径方向上安装有与第一齿条4形状相同的第二齿条8，圆形顶板10相对的两侧均设有垂直向下延伸的弧形侧板11，两个弧形侧板11下方相对的两面上设有结构相对称的第二导轨12，第二导轨12贯穿于弧形侧板11整个长度方向上且两端设计为与弧形侧板11弧度相同的弧面结构13，正方体框架9四个侧面均设有与弧面结构13相切的第三导轨14，第一导轨3、第二导轨12、第三导轨14纵剖面结构相同；

所述变轨驱动单元6包括第一伺服电机15及由第一伺服电机15驱动的第一导轮16，第一导轮16通过第一皮带17连接有第二导轮18，变轨轴5安装于第二导轮18的轴心处，第一伺服电机15通过第一单片机系统19驱动，第一单片机系统19连接有第一电源20；

所述驱动运输单元包括与第一齿条4相啮合的齿轮21，齿轮21通过立式轴承22安装于顶板23上，顶板23上安装有第二伺服电机24，第二伺服电机24驱动连接有第三导轮26，第三导轮26通过第二导带25连接有第四导轮27，第四导轮27安装于齿轮轴28上；

所述控制单元包括设于顶板23下方的中板29，中板29上安装有第二单片机系统30及第二电源31；

所述货物升降单元位于控制单元下方，包括第三伺服电机32及由第三伺服电机32驱动的第五导轮33，第五导轮33通过第三导带34连接有第六导轮36，第六导轮36与绕线升降轮38联动，第六导轮36上安装有菱形齿轮35，绕线升降轮38上缠绕有钢丝绳45，钢丝绳45底部安装有闭合挂钩46；

所述运货机构包括由两个前后板39及两个侧板37构成的框架，顶板23、中板29均安装于框架内，所述菱形齿轮35安装于侧板37上，框架两侧安装有四个H型轮40，H型轮40嵌设于第一导轨3或第二导轨12内，第一导轨3或第二导轨12内设有与H型轮40配合使用的垂直凸条41；

所述第一单片机系统19、第二单片机系统30均使用Arduino开发板和Arduino扩展板，安装有Zigbee模块，实现控制伺服电机和与网关进行通信的功能；

所述货箱单元包括储物箱42及安装于储物箱42顶部的第一电磁锁43及安装于储物箱42侧面的第二电磁锁47，第一电磁锁43包括通过电磁驱动伸缩的锁棒44，钢丝绳45底部安装有与第一电磁锁43的锁棒44配合使用的闭合挂钩46。

本实用新型的基于物联网的楼宇运输系统，具有以下优点：

1、导轨机构安装于天花板上，运货机构沿着导轨机构的特定轨道运输，不会像轮式机器人，四足机器人等容易受到地形的限制，同时基于导轨的设计减少了对于公共空间的占用，基本不会影响楼宇内行人的活动。

2、设有直线导轨单元及变轨单元，能灵活转向，能将货物运送至该楼层的内的任意房间门口，同一楼层内没有地域限制，方便灵活。

3、通过控制单元控制驱动运输单元的工作，控制单元的ZigBee接入网关，网关再通过WiFi接入互联网云端，因此用户无论是否处于楼宇内都可以通过手机进行相关操作。

4、采用ZigBee无线传输网络，具有低功耗，低成本，支持大量网络节点等优点，完全适用于本项目智能楼宇运输系统的应用情景。

本实用新型的一种基于物联网的楼宇运输系统，能实现收取快递和外卖等功能。同时，与传统配送方案相比，本实用新型不仅能“送”，还能“回收”，快递和外卖行业的高速发展虽然给人们的生活带来了极大便利，但快递包装和一次性外卖餐具产生的环境问题也同样不容小觑。有了本实用新型的运输系统，将来的快递盒将能实现重复利用，将来的外卖包装也可以采用可循环利用的材料，使得餐具可以循环利用，除了对快递与外卖进行配送与回收，本实用新型还可以进行其他的一些运输工作，比如运送一些重型的物品，或是平时运送一些生活垃圾，使用范围广。

本实用新型的运输系统不仅可以在学校的场景下应用，在其他一些场景中同样可以发挥作用。比如，可以应用到一些与学校宿舍建筑方式类似的中低层居民楼中，进行与在学校场景下类似的运输工作。同时，物联网技术与医疗的结合也日益紧密，在此次抗击疫情的过程中，机器人已经在医疗物品的配送和环境的消杀甚至远程问诊等方面给予了医护人员很大的帮助，未来的应用前景十分广阔。但同时还是存在着一些问题，目前应用的大多是轮式机器人，但是医院的环境较为复杂，对于机器人的避障、视觉、速度等方面都有非常高的要求，相关技术还急需提升。另外，每家医院的科室分布、治疗环境都有不同，因此机器人需要进行针对性的调试才能有效运行，使得大量的推广受到阻碍。本实用新型采用了轨道的形式，控制方式比轮式机器人要跟为方便和简单，使得运输过程更为稳定。同时本系统采用了模块化的安装方式，可以适应不同的医院环境。

附图说明

图1 ：本实用新型一种基于物联网的楼宇运输系统的结构示意图；

图2：运货机构的结构示意图；

图3：驱动运输单元的结构示意图；

图4：H型轮的结构示意图；

图5：控制单元的结构示意图；

图6：直线导轨单元的结构示意图；

图7：变轨单元的结构示意图；

图8：变轨驱动单元的结构示意图；

图9：货箱单元的结构示意图；

图10：第一电磁锁中的锁棒伸出后插于闭合挂钩内的结构示意图；

图11：第一电磁锁中的锁棒回缩后脱离闭合挂钩的结构示意图；

图12：货物升降单元的结构示意图；

图13：本实用新型一种基于物联网的楼宇运输系统控制流程图。

图中： 1、水平安装板； 2、垂直安装板； 3、第一导轨； 4、第一齿条；5、变轨轴；6、变轨驱动单元；7、柱形转盘；8、第二齿条；9、正方体框架；10、圆形顶板；11、弧形侧板；12、第二导轨；13、弧面结构；14、第三导轨；15、第一伺服电机；16、第一导轮；17、型板；18、第二导轮；19、第一单片机系统；20、第一电源；21、齿轮；22、立式轴承；23、顶板；24、第二伺服电机；25、第二导带；26、第三导轮；27、第四导轮；28、齿轮轴；29、中板；30、第二单片机系统；31、第二电源；32、第三伺服电机；33、第五导轮；34、第三导带；35、菱形齿轮；36、第六导轮；37、侧板；38、绕线升降轮；39、前后板；40、H型轮；41、垂直凸条；42、储物箱；43、第一电磁锁；44、锁棒；45、钢丝绳；46、闭合挂钩；47、第二电磁锁。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

本实施例的一种基于物联网的楼宇运输系统，参照附图1-13，包括安装于天花板上的导轨机构，导轨机构下方安装有能沿导轨机构移动的运货机构，运货机构包括用于升降货物的货物升降单元、安装于货物升降单元下方的货箱单元、用于驱动运货机构沿着导轨机构移动的驱动运输单元，货物升降单元、货箱单元、驱动运输单元均受控于控制单元；使用时，通过操作手机终端，可以实现运货机构沿着导轨机构运送到指定位置，然后控制货物升降单元升降，从而控制货箱单元升降，完成送货或者取箱。

导轨机构包括直线导轨单元及安装于直线导轨单元交汇处的变轨单元，直线导轨单元包括安装于与天花板上的条状水平安装板1，水平安装板1下表面安装有第一齿条4，水平安装板1的长度方向两侧垂直向下延伸形成垂直安装板2，两个垂直安装板2相对的两面上设有结构相对称的第一导轨3，水平安装板1、第一齿条4、第一导轨3均贯穿于直线导轨整个长度方向上；

变轨单元包括固定于天花板上的正方体框架9以及嵌设于正方体框架9内的柱形转盘7，柱形转盘7贯穿于正方体框架9整个高度方向上且柱形转盘7的直径与正方体框架9的长度相同，柱形转盘7顶部安装有变轨轴5，变轨轴5由变轨驱动单元6驱动转动，柱形转盘7包括与变轨轴5相连接的圆形顶板10，圆形顶板10下表面直径方向上安装有与第一齿条4形状相同的第二齿条8，圆形顶板10相对的两侧均设有垂直向下延伸的弧形侧板11，两个弧形侧板11下方相对的两面上设有结构相对称的第二导轨12，第二导轨12贯穿于弧形侧板11整个长度方向上且两端设计为与弧形侧板11弧度相同的弧面结构13，正方体框架9四个侧面均设有与弧面结构13相切的第三导轨14，第一导轨3、第二导轨12、第三导轨14纵剖面结构相同；变轨驱动单元6包括第一伺服电机15及由第一伺服电机15驱动的第一导轮16，第一导轮16通过第一皮带17连接有第二导轮18，变轨轴5安装于第二导轮18的轴心处，第一伺服电机15通过第一单片机系统19驱动，第一单片机系统19连接有第一电源20；当运货机构到达直线导轨单元末端，需要转弯时，通过变轨驱动单元6控制变轨轴5转动，从而带动柱形转盘7的第二齿条8转动至与下一条直线导轨单元的第一齿条4处于同一条直线上，并且第二导轨12与第一导轨3处于同一条直线上，从而能将运货机构顺利移动至下一条直线导轨单元上继续运输货物。

驱动运输单元包括与第一齿条4相啮合的齿轮21，齿轮21通过立式轴承22安装于顶板23上，顶板23上安装有第二伺服电机24，第二伺服电机24驱动连接有第三导轮26，第三导轮26通过第二导带25连接有第四导轮27，第四导轮27安装于齿轮轴28上；工作时，第二伺服电机24驱动第三导轮26转动，第三导轮26带动第四导轮27转动，第四导轮27驱动齿轮轴28转动，齿轮轴28驱动齿轮21转动，由于齿轮21与第一齿条4相啮合，因此能使齿轮21沿着第一齿条4长度方向移动；

控制单元包括设于顶板23下方的中板29，中板29上安装有第二单片机系统30及第二电源31；通过第二单片机系统30实现控制、通信、供电功能。单片机系统使用Arduino开发板和Arduino扩展板，装有Zigbee模块，实现了控制伺服电机和与网关进行通信的功能。

货物升降单元位于控制单元下方，包括第三伺服电机32及由第三伺服电机32驱动的第五导轮33，第五导轮33通过第三导带34连接有第六导轮36，第六导轮36与绕线升降轮38联动，第六导轮36上安装有菱形齿轮35，绕线升降轮38上缠绕有钢丝绳45，钢丝绳45底部安装有闭合挂钩46；工作时，通过第三伺服电机32驱动第五导轮33转动，第五导轮33驱动第六导轮36转动，第六导轮36驱动绕线升降轮38转动，从而带动钢丝绳45升降，实现货物升降；

运货机构包括由两个前后板39及两个侧板37构成的框架，顶板23、中板29均安装于框架内，所述菱形齿轮35安装于侧板37上，框架两侧安装有四个H型轮40，H型轮40嵌设于第一导轨3或第二导轨12内，第一导轨3或第二导轨12内设有与H型轮40配合使用的垂直凸条41；由于设有四个H型轮40，且安装在运输单元四角，实现了运输单元在导轨上的固定功能，H型轮40嵌入第一导轨3或第二导轨12中，起固定作用，同时使运输单元可以在相应导轨上自由活动。

第一单片机系统19、第二单片机系统30均使用Arduino开发板和Arduino扩展板，安装有Zigbee模块，实现控制伺服电机和与网关进行通信的功能；

所述货箱单元包括储物箱42及安装于储物箱42顶部的第一电磁锁43及安装于储物箱42侧面的第二电磁锁47，第一电磁锁43包括通过电磁驱动伸缩的锁棒44，钢丝绳45底部安装有与第一电磁锁43的锁棒44配合使用的闭合挂钩46。通过货箱单元实现了存放货物，储物箱42连接钢丝绳45，单片机系统使用Arduino开发板和Arduino扩展板，装有Zigbee模块、报警器，电磁继电器，实现了控制第一电磁锁43，启动报警器和与网关进行通信的功能。第一电磁锁43拥有一个电磁驱动的锁棒44，通过闭合挂钩46可以实现上锁和悬挂的功能。通电时锁棒44打开，闭合挂钩45可以取下，第一电磁锁43可以起到悬挂货物和在货物送达时放置货物的功能。储物箱42上还设有第二电磁锁47，第二电磁锁的结构与第一电磁锁43的结构相同，第二电磁锁47起到上锁保护箱内货物的作用。用户可以使用手机APP控制第二电磁锁47开锁来获取箱中存放的货物。报警器可以在锁箱被破坏的时候自动触发，或在用户发现锁箱丢失时通过手机APP远程触发。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于物联网的楼宇运输系统，其特征在于包括安装于天花板上的导轨机构，导轨机构下方安装有能沿导轨机构移动的运货机构，运货机构包括用于升降货物的货物升降单元、安装于货物升降单元下方的货箱单元、用于驱动运货机构沿着导轨机构移动的驱动运输单元，货物升降单元、货箱单元、驱动运输单元均受控于控制单元。

2.按照权利要求1所述的一种基于物联网的楼宇运输系统，其特征在于所述导轨机构包括直线导轨单元及安装于直线导轨单元交汇处的变轨单元，直线导轨单元包括安装于与天花板上的条状水平安装板，水平安装板下表面安装有第一齿条，水平安装板的长度方向两侧垂直向下延伸形成垂直安装板，两个垂直安装板相对的两面上设有结构相对称的第一导轨，水平安装板、第一齿条、第一导轨均贯穿于直线导轨整个长度方向上。

3.按照权利要求2所述的一种基于物联网的楼宇运输系统，其特征在于所述变轨单元包括固定于天花板上的正方体框架以及嵌设于正方体框架内的柱形转盘，柱形转盘贯穿于正方体框架整个高度方向上且柱形转盘的直径与正方体框架的长度相同，柱形转盘顶部安装有变轨轴，变轨轴由变轨驱动单元驱动转动，柱形转盘包括与变轨轴相连接的圆形顶板，圆形顶板下表面直径方向上安装有与第一齿条形状相同的第二齿条，圆形顶板相对的两侧均设有垂直向下延伸的弧形侧板，两个弧形侧板下方相对的两面上设有结构相对称的第二导轨，第二导轨贯穿于弧形侧板整个长度方向上且两端设计为与弧形侧板弧度相同的弧面结构，正方体框架四个侧面均设有与弧面结构相切的第三导轨，第一导轨、第二导轨、第三导轨纵剖面结构相同。

4.按照权利要求3所述的一种基于物联网的楼宇运输系统，其特征在于所述变轨驱动单元包括第一伺服电机及由第一伺服电机驱动的第一导轮，第一导轮通过第一皮带连接有第二导轮，变轨轴安装于第二导轮的轴心处，第一伺服电机通过第一单片机系统驱动，第一单片机系统连接有第一电源。

5.按照权利要求2所述的一种基于物联网的楼宇运输系统，其特征在于所述驱动运输单元包括与第一齿条相啮合的齿轮，齿轮通过立式轴承安装于顶板上，顶板上安装有第二伺服电机，第二伺服电机驱动连接有第三导轮，第三导轮通过第二导带连接有第四导轮，第四导轮安装于齿轮轴上。

6.按照权利要求5所述的一种基于物联网的楼宇运输系统，其特征在于所述控制单元包括设于顶板下方的中板，中板上安装有第二单片机系统及第二电源。

7.按照权利要求6所述的一种基于物联网的楼宇运输系统，其特征在于所述货物升降单元位于控制单元下方，包括第三伺服电机及由第三伺服电机驱动的第五导轮，第五导轮通过第三导带连接有第六导轮，第六导轮与绕线升降轮联动，第六导轮上安装有菱形齿轮，绕线升降轮上缠绕有钢丝绳，钢丝绳底部安装有闭合挂钩。

8.按照权利要求7所述的一种基于物联网的楼宇运输系统，其特征在于所述运货机构包括由两个前后板及两个侧板构成的框架，顶板、中板均安装于框架内，所述菱形齿轮安装于侧板上，框架两侧安装有四个H型轮。

9.按照权利要求4或6所述的一种基于物联网的楼宇运输系统，其特征在于所述单片机系统使用Arduino开发板和Arduino扩展板，安装有Zigbee模块。

10.按照权利要求7所述的一种基于物联网的楼宇运输系统，其特征在于所述货箱单元包括储物箱及安装于储物箱顶部的第一电磁锁及安装于储物箱侧面的第二电磁锁，第一电磁锁包括通过电磁驱动伸缩的锁棒，钢丝绳底部安装有与第一电磁锁的锁棒配合使用的闭合挂钩。

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