CN220121299U - 基于手势验证的存取系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施方式公开了一种基于手势验证的存取系统，包括：收纳装置，具有若干个收纳单元，每个收纳单元具有唯一的序列号；拾取装置，用以在收纳单元与物品取放窗口之间移动；图像传感器，用以采集操作人员的当前手势；上位机，与图像传感器通信连接，其接收图像传感器发送的当前手势，并向下位机发送与当前手势以及上位机的当前工作模式匹配的控制指令，其中控制指令包括存物品指令和取物品指令；下位机，与上位机通信连接，其接收上位机发送的控制指令并向驱动装置发送运动控制信号；驱动装置，与下位机通信连接，其接收下位机发送的运动控制信号并基于运动控制信号控制收纳装置和拾取装置协同运动。

Description

基于手势验证的存取系统

技术领域

本申请涉及自动控制领域，特别是基于手势验证的存取系统。

背景技术

现有技术中，通常使用密码来存储重要物品，而这种方式存在较大的安全漏洞。首先，需要通过触摸屏设置密码，触摸屏的稳定性较差，且密码通常为6位数字的排列组合，容易被他人窃取尽或者破解；其次，无法记录物品的存取过程，即用户的操作无法被记录和追踪，具有较大的安全漏洞。

发明内容

有鉴于此，本申请实施方式提出了一种基于手势验证的存取系统，用于至少部分地解决上述技术问题。

本申请实施例提供了一种基于手势验证的存取系统，包括：

收纳装置，具有若干个收纳单元，每个所述收纳单元具有唯一的序列号；

拾取装置，用以在收纳单元与物品取放窗口之间移动；

图像传感器，用以采集操作人员的当前手势；

上位机，与所述图像传感器通信连接，其接收所述图像传感器发送的当前手势，并向下位机发送与所述当前手势以及上位机的当前工作模式匹配的控制指令，其中所述控制指令包括存物品指令和取物品指令；

下位机，与所述上位机通信连接，其接收所述上位机发送的控制指令并向驱动装置发送运动控制信号；

驱动装置，与所述下位机通信连接，其接收所述下位机发送的运动控制信号并基于所述运动控制信号控制所述收纳装置和所述拾取装置协同运动，以使所述拾取装置将自所述物品取放窗口接收的待存物品输送并转移至目标收纳单元上，以及将待取物品从目标收纳单元上转移到所述拾取装置上并通过所述拾取装置输送至所述物品取放窗口。

在一种实施方式中，所述上位机包括：

工作模式单元，用以接收用户输入的工作模式信息，并基于所述工作模式信息确定所述上位机的当前的工作模式，其中所述工作模式包括存物品模式和取物品模式；

存物品单元，用以在所述存物品模式下接收所述图像传感器发送的当前手势，并在满足第一预设条件时向所述下位机发送存物品指令；

取物品单元，用以在所述取物品模式下接收所述图像传感器发送的当前手势，并在满足第二预设条件时向所述下位机发送取物品指令；

控制指令记录单元，用以记录上位机向下位机发送的存物品指令或取物品指令

在一种实施方式中，

所述存物品指令为将待存物品存储至一空的收纳单元的指令，所述下位机接收所述存物品指令并确定用于收纳待存物品的空收纳单元，所述下位机将所述空收纳单元的序列号发送至所述上位机；或，所述存物品指令包括用以收纳待存物品的空收纳单元的序列号；以及

所述取物品指令包括收纳待取物品的收纳单元的序列号。

在一种实施方式中，所述第一预设条件为存物品单元接收的当前手势与存物品单元存储的存物品手势中的任一个均不相同；以及，

当满足所述第一预设条件时，所述存物品单元向所述下位机发送存物品指令且将存物品单元接收的当前手势保存为存物品手势；

当不满足所述第一预设条件时，所述存物品单元发送用以指示所述当前手势已被占用的第一报警信号。

在一种实施方式中，所述第二预设条件为存物品单元存储的存物品手势中具有与取物品单元接收的当前手势相同的存物品手势；以及，当不满足所述第二预设条件时，所述取物品单元发送用以指示所述当前手势与存物品单元存储的存物品手势不匹配的第二报警信号。

在一种实施方式中，所述基于手势验证的存取系统还包括显示器，所述显示器与所述上位机通信连接，其接收并实时显示上位机发送的当前手势以及手势验证结果。

在一种实施方式中，所述存取系统还包括工作模式输入装置，所述工作模式输入装置至少包括一存物品触发器和一取物品触发器，所述工作模式单元与所述工作模式输入装置通信连接。

在一种实施方式中，所述用户输入的工作模式信息为模式触发手势，所述工作模式单元包括：

触发手势存储子单元，用以存储预设的工作模式触发手势，至少包括一存物品触发手势和一取物品触发手势；

触发手势验证子单元，将图像传感器采集的当前触发手势与所述预设的工作模式触发手势匹配，基于验证结果确定所述上位机的工作模式。

在一种实施方式中，所述基于手势验证的存取系统还包括物联网网关，所述物联网网关设置于所述上位机与云服务器之间，所述物联网网关被配置为接收手势验证结果并将其发送给云服务器。

在一种实施方式中，所述上位机为西门子Open_Controller；和/或,所述下位机为PLC。

本申请实施例提供的基于手势验证的存取系统，通过手势验证代替传统的密码，手势密码的数字量大且随机性强，提高了防盗性，更加安全可靠；另一方面，手势验证为非接触式的操作，更加的直观、卫生、方便、快捷。本实施方式的基于手势验证的存取系统，操作人员只需要作出正确的手势，系统就会自动的完成存物品和取物品，无需操作人员进行寻找收纳单元等操作，具有较高的智能化和人性化。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本申请的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本申请的上述及其它特征和优点，附图中：

图1是本申请一种实施方式的控制原理图；

图2是本申请另一种实施方式的控制原理图；

图3是本申请一种实施方式的上位机的结构框图。

附图标记：

10：图像传感器；

11：USB线；

20：上位机；

21：工作模式单元；

22：存物品单元；

23：取物品单元；

24：控制指令记录单元

30：下位机；

40：驱动装置；

41：第一驱动单元；

42：第二驱动单元；

50：显示器；

60：物联网网关；

61：本地网关；

62：互联网模块；

70：云服务器；

80：收纳装置；

90：拾取装置；

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举出实施例对本申请进一步详细说明。

为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本申请的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本申请的方案。但是很明显，本申请的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本申请的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。

现有技术中，通常使用密码来存储重要物品，而这种方式存在较大的安全隐患。首先，需要通过触摸屏设置和输入密码，触摸屏的稳定性较差，且密码通常为6位数字的排列组合，容易被他人窃取或者破解；其次，无法自动记录和追踪用户的操作，具有较大的安全漏洞。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种基于手势验证的存取系统，以至少部分的解决上述问题。

下面结合附图对本申请实施例的具体实现进行详细说明。

图1为一种基于手势验证的存取系统的控制原理图。该存取系统具有一柜体(图中未示出)，柜体上设置有物品取放窗口(图中未示出)。柜体内设置有用于存储物品的收纳装置80，收纳装置80具有若干个收纳单元，每个收纳单元在该存取系统中具有唯一的序列号。柜体内还设置有拾取装置90和驱动装置40，驱动装置40驱动收纳装置80和拾取装置90协同运动，以使拾取装置90在目标收纳单元与物品取放窗口之间移动。该存取系统还包括用以采集操作人员的当前手势的图像传感器10、上位机20以及下位机30。如图1所述，上位机20与图像传感器10通信连接，下位机30与上位机20通信连接，驱动装置40与下位机30通信连接，上位机20接收图像传感器10发送的当前手势，并向下位机30发送与上述当前手势以及上位机20的当前工作模式匹配的控制指令，该控制指令包括存物品指令和取物品指令。下位机30接收上位机20发送的控制指令并基于该控制指令向驱动装置40发送运动控制信号。驱动装置40接收下位机30发送的运动控制信号并基于该运动控制信号控制收纳装置80和拾取装置90协同运动，以使拾取装置90将自所述物品取放窗口接收的待存物品输送并转移至目标收纳单元上，以及将目标收纳单元上的待取物品转移到所述拾取装置90上并通过所述拾取装置90输送至所述物品取放窗口。

示例性地，当用户需要储存物品A时，用户将物品A放在物品存取窗口处的存取装置上，上位机20向下位机30发送存物品指令，下位机30基于该存物品指令向驱动装置40发送相应的运动控制信号，在驱动装置40的驱动下，存取装置自存取窗口处移动至目标收纳单元，从而将物品A输送并转移到目标收纳单元上，完成了储存物品A的操作。当用户需要取出物品A时，上位机20向下位机30发送取物品指令，下位机30基于该取物品指令向驱动装置40发送相应的运动控制信号，在驱动装置40的驱动下，存取装置在存储有该待取物品的收纳单元处将待取物品转移到收纳装置80上并将其输送至物品存取窗口，以便于操作人员在物品存取窗口处取走该待取物品，从而完成了取物品操作。

于其他可实现的实施方式中，物品存取窗口处设置有接收盘，存取装置自接收盘上抓取或以其他方式将待存物品转移到存取装置上；以及，存取装置将目标物品自收纳单元上取出并输送放置到接收盘上，用户可从接受盘上拿走物品。

在本实施方式中，通过手势验证代替传统的密码，手势密码的数字量大且随机性强，提高了防盗性，更加安全可靠；另一方面，手势验证为非接触式的操作，更加的直观、卫生、方便、快捷。本实施方式的基于手势验证的存取系统，操作人员只需要做出正确的手势，系统就会自动的完成存物品和取物品，无需操作人员进行寻找收纳单元等操作，具有较高的智能化和人性化。

在一种实施方式中，如图2所示，上位机20包括工作模式单元21、存物品单元22、取物品单元23以及控制指令记录单元24。其中，工作模式单元21分别与存物品单元22连接、取物品单元23连接，取物品单元23与存物品单元22连接，以及控制指令记录单元24与存物品单元22、取物品单元23连接。具体地，工作模式单元21接收用户输入的工作模式信息，并基于工作模式信息确定上位机20的当前的工作模式，工作模式包括存物品模式和取物品模式。在存物品模式下，存物品单元22接收图像传感器10发送的当前手势，并在满足第一预设条件时向下位机30发送存物品指令。在取物品模式下，取物品单元23接收图像传感器10发送的当前手势，并在满足第二预设条件时向下位机30发送取物品指令。控制指令记录单元24记录上位机20向下位机30发送的存物品指令或取物品指令。

操作人员在进行存物品操作或取物品操作之前，首先需要输入工作模式信息以指示存取系统进入相应的工作模式。

许多行业中都面临着大量且重要的物品的管理难题，比如钥匙，在银行、房产经纪以及具有许多设备需要管理的制造业等行业均有大量的钥匙需要管理。而传统的钥匙保管方式为通过纸质表格或电子表格登记钥匙存取信息，这种方式经常会出现容易出现取错、还错、记错、登错等管理隐患，以及钥匙丢失，钥匙找不到等情况，效率低下且存在较大的安全漏洞。

而本申请的存取系统，不需要再做文字记录，该存取系统可自动记录每把钥匙的使用状态以及储存和取出记录。在一种实施方式中，存钥匙指令为将待存物品存储至一空的收纳单元的指令，下位机30接收存钥匙指令并确定用于收纳待存物品的空收纳单元，下位机30将该空收纳单元的序列号返回给上位机20。

为了便于物品的集中管理和安全管理，操作人员每次存物品操作中所存的物品单独收纳在一个收纳单元中，也就是说，只有空的收纳单元才可收纳当前的待存物品。存物品指令为将待存物品存储至一空的收纳单元的指令，下位机30基于该指令随机选择或基于预设的规则来选择空收纳单元，同时将该空收纳单元的序列号发送至上位机20中，上位机20将该物品的存物品手势和储存该物品的收纳单元的序列号配对存储。于其他可实现的实施方式中，可在存物品指令中指定该用于收纳待存物品的空收纳单元的序列号。

在一种实施方式中，取物品指令包括收纳待取物品的空收纳单元的序列号，通过该序列号，可使下位机30快速定位到储存有待取物品的收纳单元在本存取系统的当前的位置坐标，提高了该存取系统的工作效率。

在一种实施方式中，第一预设条件为存物品单元22接收的当前手势与存物品单元22存储的存物品手势中的任一个均不相同。即，在存物品模式下，存物品单元22接收图像传感器10发送的当前手势，并将其接收到的当前手势与其存储的存物品手势进行比较，若其接收到的当前手势与其存储的存物品手势中的任意一个均不相同，则表明该当前手势尚未被使用，因此该当前手势可作为用于存储当前物品的存物品手势。存物品单元22向下位机30发送存物品指令，并且将存该当前手势作为存物品手势保存在上位机20中。即，操作人员的每一次存物品操作均对应有唯一的存物品手势，并且存储该物品的收纳单元在在该存取系统中具有唯一的序列号。

在一种实施方式中，存物品单元22接收到的当前手势与其存储的存物品手势进行比较，上位机20中存储的存物品手势中具有与该当前手势相同的手势时，即存物品单元22或上位机20已经存储了与接收到的当前手势相同的存物品手势，也就是说，不满足第一预设条件，表明该当前手势已经被占用，存物品单元22发送用以指示当前手势已被占用的第一报警信号，以提醒用户更换手势。

在一种实施方式中，第二预设条件为存物品单元22存储的存物品手势中具有与取物品单元23接收的当前手势相同的存物品手势。即，在取物品模式下，取物品单元23接收图像传感器10发送的当前手势，并将其接收到的当前手势与上位机20或存物品单元22所存储的存物品手势进行比较，若上位机20或存物品单元22中具有与取物品单元23接收的当前手势相同的存物品手势，则表明“密码”正确，取物品单元23向下位机30发送取物品指令，该取物品指令中包含该待取物品的序列号。也就是说，操作人员的每一次存物品操作均对应有唯一的存物品手势该唯一的存物品手势为取出该物品的唯一的“钥匙”，因此在取该物品时，只有取物品手势与存物品手势一致的情况下，才能取出该物品，如表1所示。

表1

在一种实施方式中，当不满足第二预设条件时，即取物品模式下，存物品单元22接收的当前手势与上位机20或存物品单元22中存储的存物品手势中的任何一个均不相同，则表明“密码”错误，取物品单元23发送用以指示当前手势与存物品单元22存储的存物品手势不匹配的第二报警信号。

在一种实施方式中，基于手势验证的存取系统还包括显示器50，显示器50与上位机20通信连接，一方面可接收并实时上位机20接收的当前手势，另一方面还可以显示手势验证结果。例如，在存物品模式下，当满足第一预设条件时，即存物品单元22接收的当前手势可作为存储当前物品的存物品手势时，显示器50上显示用于指示存物品手势验证成功的文字、图标或者文字与图标的结合；当不满足预设第一条件时，显示器50上显示用于指示该当前手势已被占用的文字、图标或者文字与图标的结合。

在一种实施方式中，该基于手势验证的存取系统还包括工作模式输入装置，工作模式输入装置至少包括一存物品触发器和一取物品触发器，所述工作模式单元21与工作模式输入装置通信连接。当存物品触发器被触发时，上位机20进入存物品工作模式，存物品单元22进入工作状态；当取物品触发器被触发时，上位机20进入取物品工作模式，取物品单元23进入工作状态。

在一种实施方式中，工作模式输入装置可以设置在显示器50上、柜体上或其他便于操作人员进行操作的位置。于其他可实现的实施方式中，工作模式输入装置还可以遥控器的形式存在。

在一种实施方式中，用户输入的工作模式信息为模式触发手势，工作模式单元21包括触发手势存储子单元和触发手势验证子单元。其中，触发手势存储子单元中存储有预设的工作模式触发手势，至少包括一存物品触发手势和一取物品触发手势。触发手势验证子单元将图像传感器10采集的当前触发手势与预设的工作模式触发手势验证，基于验证结果确定上位机20的工作模式。

操作人员在进行存物品操作或取物品操作之前，首先需要使上位机20进入相应的工作模式，即，用户需要输入一工作模式信息，该工作模式信息可通过按键、按钮、以及遥控器等硬件设备发送给上位机20，也可通过模式触发手势使上位机20进入相应的工作模式。使用模式触发手势的方式，可利用存取系统本身的图像传感器10和上位机20，无需购买其他的设备，节约了成本，且非接触的方式干净卫生。

在一种实施方式中，基于手势验证的存取系统还包括物联网网关60，物联网网关60设置于上位机20与云服务器70之间，物联网网关60接收手势验证结果并将其发送给云服务器70。

例如在传统的钥匙管理中通常使用物理钥匙或者密码的方式，没有办法跟踪人员的存取操作，如果有人窃取钥匙或密码，可以直接取走存取系统中所储存的物品，安全性存在漏洞。而通过本实施方式的物联网网关60，可以将上位机20与云服务器70连接，从而将存物品指令、取物品指令以及手势验证结果发送到云端，便于备份数据以及远程监控。进一步地，通过物联网网关60将上位机20与云端连接，用户可利用电脑、移动终端等设备通过云服务器70远程向上位机20发送模式触发手势、存物品手势以及取物品手势，从而实现了远程操作。

具体地，该物联网网关60可以为一连接有互联网模块62的本地网关61，如图2所示，或者为集成有互联网模块的智能网关，如图1所示。物联网网关60与上位机20之间通过S7协议传输数据。

在一种实施方式中，上位机20为西门子Open_Controller。

在一种实施方式中，下位机30为PLC。

在一种实施方式中，图像传感器10为摄像头，摄像头通过USB线11与上位机20连接。

摄像头作为图像传感器10，其规格齐全，价格便宜，且采集的手势的清晰性较高。

以上，仅为本申请的较佳实施方式而已，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于手势验证的存取系统，其特征在于，包括：

收纳装置(80)，具有若干个收纳单元，每个所述收纳单元具有唯一的序列号；

拾取装置(90)，用以在收纳单元与物品取放窗口之间移动；

图像传感器(10)，用以采集操作人员的当前手势；

上位机(20)，与所述图像传感器(10)通信连接，其接收所述图像传感器(10)发送的当前手势，并向下位机(30)发送与所述当前手势以及上位机(20)的当前工作模式匹配的控制指令，其中所述控制指令包括存物品指令和取物品指令；

下位机(30)，与所述上位机(20)通信连接，其接收所述上位机(20)发送的控制指令并向驱动装置(40)发送运动控制信号；

驱动装置(40)，与所述下位机(30)通信连接，其接收所述下位机(30)发送的运动控制信号并基于所述运动控制信号控制所述收纳装置(80)和所述拾取装置(90)协同运动，以使所述拾取装置(90)将自所述物品取放窗口接收的待存物品输送并转移至目标收纳单元上，以及将待取物品从目标收纳单元上转移到所述拾取装置(90)上并通过所述拾取装置(90)输送至所述物品取放窗口。

2.如权利要求1所述的基于手势验证的存取系统，其特征在于，所述上位机(20)包括：

工作模式单元(21)，用以接收用户输入的工作模式信息，并基于所述工作模式信息确定所述上位机(20)的当前的工作模式，其中所述工作模式包括存物品模式和取物品模式；

存物品单元(22)，用以在所述存物品模式下接收所述图像传感器(10)发送的当前手势，并在满足第一预设条件时向所述下位机(30)发送存物品指令；

取物品单元(23)，用以在所述取物品模式下接收所述图像传感器(10)发送的当前手势，并在满足第二预设条件时向所述下位机(30)发送取物品指令；

控制指令记录单元(24)，用以记录上位机(20)向下位机(30)发送的存物品指令或取物品指令。

3.如权利要求2所述的基于手势验证的存取系统，其特征在于，

所述存物品指令为将待存物品存储至一空的收纳单元的指令，所述下位机(30)接收所述存物品指令并确定用于收纳待存物品的空收纳单元，所述下位机(30)将所述空收纳单元的序列号发送至所述上位机(20)；或，所述存物品指令包括用以收纳待存物品的空收纳单元的序列号；以及

所述取物品指令包括收纳待取物品的收纳单元的序列号。

4.如权利要求3所述的基于手势验证的存取系统，其特征在于，

所述第一预设条件为存物品单元(22)接收的当前手势与存物品单元(22)存储的存物品手势中的任一个均不相同；以及，

当满足所述第一预设条件时，所述存物品单元(22)向所述下位机(30)发送存物品指令且将存物品单元(22)接收的当前手势保存为存物品手势；

当不满足所述第一预设条件时，所述存物品单元(22)发送用以指示所述当前手势已被占用的第一报警信号。

5.如权利要求4所述的基于手势验证的存取系统，其特征在于，

所述第二预设条件为存物品单元(22)存储的存物品手势中具有与取物品单元(23)接收的当前手势相同的存物品手势；以及，当不满足所述第二预设条件时，所述取物品单元(23)发送用以指示所述当前手势与所述当前手势与存物品单元(22)存储的存物品手势不匹配的第二报警信号。

6.如权利要求5所述的基于手势验证的存取系统，其特征在于，所述基于手势验证的存取系统还包括显示器(50)，所述显示器(50)与所述上位机(20)通信连接，其接收并实时显示上位机(20)发送的当前手势以及手势验证结果。

7.如权利要求6所述的基于手势验证的存取系统，其特征在于，所述存取系统还包括工作模式输入装置，所述工作模式输入装置至少包括一存物品触发器和一取物品触发器，所述工作模式单元(21)与所述工作模式输入装置通信连接。

8.如权利要求6所述的基于手势验证的存取系统，其特征在于，所述用户输入的工作模式信息为模式触发手势，所述工作模式单元(21)包括：

触发手势存储子单元，用以存储预设的工作模式触发手势，至少包括一存物品触发手势和一取物品触发手势；

触发手势验证子单元，将图像传感器(10)采集的当前触发手势与所述预设的工作模式触发手势匹配，基于验证结果确定所述上位机(20)的工作模式。

9.如权利要求1所述的基于手势验证的存取系统，其特征在于，所述基于手势验证的存取系统还包括物联网网关(60)，所述物联网网关(60)设置于所述上位机(20)与云服务器(70)之间，所述物联网网关(60)被配置为接收手势验证结果并将其发送给云服务器(70)。

10.如权利要求1所述的基于手势验证的存取系统，其特征在于，所述上位机(20)为西门子Open_Controller；和/或,所述下位机(30)为PLC。