CN111746996A - 一种无人快递站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人快递站，包括货架，所述快递站还包括用于接收及输送包裹的第一皮带输送机构、用于升降第一皮带输送机构的第一升降机构、用于接收第一皮带输送机构输送的包裹的第二皮带输送机构、用于抓取第二皮带输送机构输送的包裹且定位导送于货架的储物层板上的定位导送机构、用于定位抓取货架储物层板上的包裹且转送向货架出库口的第三皮带输送机构的夹取转送机构。与现有的传统人为派送、取件方式相比，本发明实现了快递的自动入库与自动出库，提高了工作效率。

Description

一种无人快递站

技术领域

本发明属于物流快递技术领域，具体涉及一种无人快递站。

背景技术

现有的校园快递取件过程中，在取件与存件时均存在较大问题。一方面，用户取件时，需要到货架寻找，排队出库等，常常面临快递找不到或者排队时间较长问题。另一方面，快递员从快递站配送到快递站后需要人工将快递摆放到货架，扫码发送信息等，效率不高且时间较长。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题。为此，本发明提供一种无人快递站，目的是便于快递包裹摆放到货架，且便于包裹的取材。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种无人快递站，包括货架，所述快递站还包括用于接收及输送包裹的第一皮带输送机构、用于升降第一皮带输送机构的第一升降机构、用于接收第一皮带输送机构输送的包裹的第二皮带输送机构、用于抓取第二皮带输送机构输送的包裹且定位导送于货架的储物层板上的定位导送机构、用于定位抓取货架储物层板上的包裹且转送向货架出库口的第三皮带输送机构的夹取转送机构。

所述第一升降机构包括第一底座、设于第一底座上的四个第一竖向导轨和可沿四个第一竖向导轨滑动的第一导向滑板，所述第一皮带输送机构设于第一导向滑板上。

所述定位导送机构包括设于货架上且位于储物层板上方的第一滑板、第一机械抓手和用于带动第一滑板沿储物层板的长度方向来回运动的第一导向传动机构，所述第一机械抓手设于第一滑板的底面。

所述第一导向传动机构包括第一驱动电机、相平行设置的两个第一导向杆和设于两个第一导向杆中间且与第一导向杆相平行设置的第一丝杠，第一导向杆的长度方向与储物层板的长度方向相同，所述第一滑板安装于第一导向杆及第一丝杠上，第一驱动电机通过驱动第一丝杠带动第一滑板沿第一导向杆的导向方向运动。

所述夹取转送机构包括取货夹板、第二机械抓手、用于带动取货夹板沿储物层板的长度方向来回运动的第二导向传动机构和设于取货夹板上下两端的第二上滑板及第二下滑板，第二机械抓手设于取货夹板上。

所述第二导向传动机构包括第二驱动电机、相平行设置的第二上导向杆组、第二下导向杆组、设于两个第二下导向杆中间且与第二下导向杆相平行设置的第二丝杠，第二上导向杆及第二下导向杆的长度方向与储物层板的长度方向相同，所述第二下滑板安装于第二下导向杆组及第二丝杠上，第二上滑板安装于第二上导向杆组上，第二驱动电机通过驱动第二丝杠带动第二下滑板沿第二导向杆的导向方向运动。

所述夹取转送机构还包括设于第二下滑板内用于带动取货夹板转动的转动机构。

所述快递站还包括用于接收第三皮带输送机构输送的包裹的第四皮带输送机构和用于升降第四皮带输送机构以将包裹导出的第二升降机构。

所述第二升降机构包括第二底座、设于第二底座上的四个第二竖向导轨和可沿四个第二竖向导轨滑动的第二导向滑板，所述第四皮带输送机构设于第二导向滑板上。

所述货架包括多层储物层板。

所述快递站还包括设于货架进货口一侧的第五皮带输送机构、用于升降第五皮带输送机构的第三升降机构、用于将第二皮带输送机构上的包裹辅助导向第五皮带输送机构的第一扫动机构和用于将第五皮带输送机构上的包裹导向储物层板的第二扫动机构。

所述第三升降机构包括第三底座、设于第三底座上的四个第三竖向导轨和可沿四个第三竖向导轨滑动的第三导向滑板，所述第五皮带输送机构设于第三导向滑板上。

所述第一扫动机构包括第一扫手和设于第三导向滑板前端用于驱动第一扫手转动的第三驱动电机，第一扫手与第三底座前端的第三竖向导轨套接，且第一扫手可沿第三底座前端的第三竖向导轨升降运动。

所述第二扫动机构包括第二扫手和设于第三导向滑板后端用于驱动第二扫手转动的第四驱动电机，第二扫手与第三底座后端的第三竖向导轨套接，且第二扫手可沿第三底座后端的第三竖向导轨升降运动。

所述货架包括多列框架，每一列框架均设置多层储物层板。框架的每一层均设有所述定位导送机构，相邻两列框架之间均设有夹取转送机构。

快递站的控制柜中，控制电路主控板用的STM32F103，STM32负责驱动一个货架所有的步进电机(驱动电机)以及其他电子装置，用于控制快递的入库与出库抓取。控制电路中有显示屏可以实时显示控箱温度，监测各种信息安全，电线排放部署温度传感器火焰传感器散热装置。一旦控箱温度、电线超过范围，则发出报警，在显示屏显示的同时通过各种方式发出报警。

本发明的有益效果：与现有的传统人为派送、取件方式相比，本发明实现了快递的自动入库与自动出库，提高了工作效率。该快递站特别适用于地下室形式的快递站。货架采用多层结构设计，每一层货架放置一个可以在货架上方移动的机械抓手，用于抓取快递入库，每层货架可以放置一定数量的快递。机械臂部分用于抓取快递出库，机械臂可以上下左右前后移动，抓取货架上任意位置的快递。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的侧面视角结构示意图；

图3是图2中夹取转送机构处的局部放大图；

图4是组合式货架的结构示意图；

图5是货架侧视图；

图6是货架采用三自由度机械手的结构示意图；

图7是货架中输送包裹的使用状态图；

图8是图7中扫手处的局部放大图。

图中标记为：

1、货架，2、储物层板，3、第一底座，4、第一竖向导轨，5、、第一导向滑板，6、输送带，7、第一滑板，8、第一机械抓手，9、第一驱动电机，10、第一导向杆，11、第一丝杠，12、取货夹板，13、第二机械抓手，14、第二上滑板，15、第二下滑板，16、第二驱动电机，17、第二丝杠，18、第二上导杆，19、第二下导杆，20、第二底座，21、第二竖向导轨，22、第二导向滑板，23、第三底座，24、第三竖向导轨，25、第三导向滑板，26、第一扫手，27、第二扫手。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。在下述的实施方式中，所述的“第一”、“第二”、“第三”、“第四”和“第五”并不代表结构和/或功能上的绝对区分关系，也不代表先后的执行顺序，而仅仅是为了描述的方便。

如图1至图8所示，一种无人快递站，包括货架1，该快递站还包括用于接收及输送包裹的第一皮带输送机构、用于升降第一皮带输送机构的第一升降机构、用于接收第一皮带输送机构输送的包裹的第二皮带输送机构、用于抓取第二皮带输送机构输送的包裹且定位导送于货架1的储物层板2上的定位导送机构、用于定位抓取货架储物层板上的包裹且转送向货架出库口的第三皮带输送机构的夹取转送机构。该快递站特别适用于地下室形式的快递站，通过第一升降机构的设置，便于将第一皮带输送机构上升至卸货口处，货车停放在卸货口处，将包裹放在第一皮带输送机构上后，通过第一升降机构下降至第二皮带输送机构所在平面，包裹通过第一皮带输送机构输送至第二皮带输送机构上，之后经过第二皮带输送机构输送至货架入库口，然后定位导送机构抓取第二皮带输送机构上的包裹并放置在货架相应的储物层板上；需要取出包裹时，通过夹取转送机构将储物层板上相应的包裹取出。

第一升降机构可采用现有的升降台实现，比如剪叉式升降台、导轨式升降台。较好的是，第一升降机构包括第一底座3、设于第一底座3上的四个第一竖向导轨4和可沿四个第一竖向导轨4滑动的第一导向滑板5，第一皮带输送机构设于第一导向滑板5上。具体而言，第一导向滑板的四角处分别通过滑块与四个第一竖向导轨滑动连接，四个第一竖向导轨内均设置有可带动滑块沿竖向导轨的高度方向升降运动的丝杠，在第一底座内设置驱动丝杠转动的驱动电机；或者在第一竖向导轨内设置电动推杆，电动推杆的顶部伸缩端通过滑块与第一导向滑板连接，通过电动推杆的伸缩带动第一导向滑板沿导轨的高度方向升降运动。为了避免第一导向滑板从第一竖向导轨顶部脱离，在四个第一竖向导轨的顶部固定安装有限位盖板，起到限位作用。第一皮带输送机构采用现有的小型皮带输送机，皮带输送机构包括滚轴、输送带6和电机，电机设于第一导向滑板上，两个滚轴分别通过连接轴安装于第一导向滑板的两端，第一导向滑板位于输送带绕滚轴形成的围合空间内，通过电机驱动滚轴滚动，进而带动输送带输送包裹。第二皮带输送机构及第三皮带输送机构同样采用皮带输送机，其结构与第一皮带输送机构类似，这里不再过多螯述。

如图6所示，定位导送机构包括设于货架1上且位于储物层板2上方的第一滑板7、第一机械抓手8和用于带动第一滑板7沿储物层板2的长度方向来回运动的第一导向传动机构，第一机械抓手8设于第一滑板7的底面。其中，第一机械抓手优选采用三自由度机械抓手。第一导向传动机构包括第一驱动电机9、相平行设置的两个第一导向杆10和设于两个第一导向杆中间且与第一导向杆相平行设置的第一丝杠11，第一导向杆10的长度方向与储物层板2的长度方向相同，第一滑板7安装于第一导向杆10及第一丝杠11上，第一驱动电机9通过驱动第一丝杠11带动第一滑板7沿第一导向杆10的导向方向运动。如图1至图5所示，定位导送机构中的机械抓手也可采用仅能上下移动夹取包裹的机械抓手结构。当包裹输送至储物层板进口时，此时第一驱动电机驱动第一滑板运动至储物层板进口，通过张开机械抓手夹紧包裹，之后第一驱动电机驱动第一滑板运动至储物层板设定的位置进行存储。

如图6所示，夹取转送机构包括取货夹板12、第二机械抓手13、用于带动取货夹板12沿储物层板2的长度方向来回运动的第二导向传动机构和设于取货夹板12上下两端的第二上滑板14及第二下滑板15，第二机械抓手13设于取货夹板上。夹取转送机构也可采用如图5所示的结构。

第二导向传动机构包括第二驱动电机16、相平行设置的第二上导向杆组、第二下导向杆组、设于两个第二下导向杆中间且与第二下导向杆相平行设置的第二丝杠17，第二上导向杆18及第二下导向杆19的长度方向与储物层板的长度方向相同，第二下滑板安装于第二下导向杆组及第二丝杠17上，第二上滑板17安装于第二上导向杆组上，第二驱动电机通过驱动第二丝杠带动第二下滑板沿第二导向杆的导向方向运动。第二下导向杆及第二丝杠安装在货架下部的相应位置。为了更好的传动，第二上导杆组的中部也可设置丝杠，对应货架一侧设置有驱动丝杠的驱动电机。

如图6所示，进一步的，在取货夹板上设置有带动第二机械抓手升降的机构，升降机构包括第三丝杠、导向杆和驱动第三丝杠的驱动电机。第三丝杠的两端分别与第二上滑板14及第二下滑板15转动连接，导向杆的两端分别与第二上滑板14及第二下滑板15。为了更好的转送包裹，夹取转送机构还包括设于第二下滑板内用于带动取货夹板转动的转动机构。具体可在第二滑板的内部安装有实现取货夹板转动的转动机构，取货夹板在转动机构的作用下可以实现沿第三丝杠的轴线转动，驱动方式采用电机驱动。

为了更方便快递的导出以及输送到不同高度的位置，快递站还包括用于接收第三皮带输送机构输送的包裹的第四皮带输送机构和用于升降第四皮带输送机构以将包裹导出的第二升降机构。第四皮带输送机构同样采用现有的皮带输送机。第二升降机构包括第二底座20、设于第二底座20上的四个第二竖向导轨21和可沿四个第二竖向导轨滑动的第二导向滑板22，第四皮带输送机构设于第二导向滑板22上。当第二机械手将包裹从储物层板上取出后，放置于第三皮带输送机构上，进而输送至第四皮带轮输送机构上，之后通过第二升降机构上升或下降至合适的高度位置，便于快递包裹的取拿。

如图7和图8所示，以及便于包裹更好的输送向不同高度的储物层板，货架1包括多层储物层板2，上述快递站还包括设于货架进货口一侧的第五皮带输送机构、用于升降第五皮带输送机构的第三升降机构、用于将第二皮带输送机构上的包裹辅助导向第五皮带输送机构的第一扫动机构和用于将第五皮带输送机构上的包裹导向储物层板的第二扫动机构。货架包括多列框架，每一列框架均设置多层储物层板。框架的每一层均设有所述定位导送机构，相邻两列框架之间均设有夹取转送机构。

第三升降机构包括第三底座23、设于第三底座23上的四个第三竖向导轨24和可沿四个第三竖向导轨滑动的第三导向滑板25，第五皮带输送机构设于第三导向滑板25上。第三升降机构位于货架的入库口位置，其具体结构设置与第一升降机构的类似，这里不再过多螯述。

为了便于包裹更好的输送向储物层板，第一扫动机构包括第一扫手26和设于第三导向滑板前端用于驱动第一扫手转动的第三驱动电机，第一扫手26与第三底座前端的第三竖向导轨套接，且第一扫手可沿第三底座前端的第三竖向导轨升降运动。当第三导向滑板沿着第三竖向导轨升降运动时，可带动第一扫手一起升降运动。在收取包裹时，当第二皮带输送机构将包裹输送到第一扫手相应的位置时，第三驱动电机驱动第一扫手转动，第一扫手将包裹拨动到第五皮带输送机构上，通过第五皮带输送机构输送向储物层板。

第二扫动机构包括第二扫手27和设于第三导向滑板后端用于驱动第二扫手转动的第四驱动电机，第二扫手与第三底座后端的第三竖向导轨套接，且第二扫手可沿第三底座后端的第三竖向导轨升降运动。在收取包裹时，当第五皮带输送机构将包裹输送到第二扫手相应的位置时，第四驱动电机驱动第二扫手转动，第二扫手将包裹拨动到相应的储物层板上，同时第一驱动电机驱动第一丝杠带动第一滑板及第一机械手运动到储物层板的进口端，通过第一机械手张开及闭合夹紧包裹，之后第一驱动电机驱动第一丝杠带动第一滑板移动，进而带着第一机械手沿着第一导向杆的导向方向移动，当移动到储物层板上设定的位置后，第一机械手张开，准备进行下一个包裹的夹取及输送。

具体设置时，上述货架采用2020铝型材构建，移动轴采用8mm光轴以及丝杠构建。货架设置两层，每层货架放置一个可以在货架上方移动的机械抓手，用于抓取快递入库，每层货架可以放置一定数量的快递。机械抓手部分用于抓取快递出库，相应的机械臂可以上下左右前后移动，抓取货架上任意位置的快递。传送带部分用于将机械臂抓取的快递传送到用户取件口处。

快递站各运动部件的控制集成在控制柜中，在快递站的控制柜中，控制电路主控板用的STM32F103，STM32负责驱动货架所有的步进电机(驱动电机)以及其他电子装置，用于控制快递的入库与出库抓取。STM32运行的华为LiteOS***，各个步进电机，机械爪均独立工作，入库、出库互不影响。控制电路中有显示屏可以实时显示控箱温度，监测各种信息安全，电线排放部署温度传感器火焰传感器散热装置。一旦控箱温度、电线超过范围，则发出报警，在显示屏显示的同时通过各种方式发出报警。

为了便于自动化控制包裹入库及出库，在每一层储物层板的进口均设置有红外传感器，当包裹运动到储物层板相应的进口处，通过红外传感器采集信息，之后将采集的信息传送到控制箱，之后控制机械手抓取入库输送，以及后续相应的出库输送。

在取件时，可通过人脸识别取货。运用树莓派实现人脸识别，采用红外人体感应***，具体在货架取货口处可设置摄像头，通过摄像头采集用户面部信息，与数据库的信息比对，从而获取用户相应的快递件位置信息，并经过查找、定位、识别、抓取、运送等过程最终将快递件从取货口被运输出来。树莓派与STM32通过ZigBee模块进行通信，用户取件时，树莓派通过ZigBee与STM32建立通信，将取件人信息发送至STM32上，STM32调用相关搬运函数，将快递取出。人脸识别使用的腾讯人脸识别的API，具有毫秒级别人脸信息识别处理速度，识别准确率可达99.9％。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人快递站，包括货架，其特征在于，所述快递站还包括用于接收及输送包裹的第一皮带输送机构、用于升降第一皮带输送机构的第一升降机构、用于接收第一皮带输送机构输送的包裹的第二皮带输送机构、用于抓取第二皮带输送机构输送的包裹且定位导送于货架的储物层板上的定位导送机构、用于定位抓取货架储物层板上的包裹且转送向货架出库口的第三皮带输送机构的夹取转送机构。

2.根据权利要求1所述无人快递站，其特征在于，所述第一升降机构包括第一底座、设于第一底座上的四个第一竖向导轨和可沿四个第一竖向导轨滑动的第一导向滑板，所述第一皮带输送机构设于第一导向滑板上。

3.根据权利要求1所述无人快递站，其特征在于，所述定位导送机构包括设于货架上且位于储物层板上方的第一滑板、第一机械抓手和用于带动第一滑板沿储物层板的长度方向来回运动的第一导向传动机构，所述第一机械抓手设于第一滑板的底面。

4.根据权利要求2所述无人快递站，其特征在于，所述第一导向传动机构包括第一驱动电机、相平行设置的两个第一导向杆和设于两个第一导向杆中间且与第一导向杆相平行设置的第一丝杠，第一导向杆的长度方向与储物层板的长度方向相同，所述第一滑板安装于第一导向杆及第一丝杠上，第一驱动电机通过驱动第一丝杠带动第一滑板沿第一导向杆的导向方向运动。

5.根据权利要求1所述无人快递站，其特征在于，所述夹取转送机构包括取货夹板、第二机械抓手、用于带动取货夹板沿储物层板的长度方向来回运动的第二导向传动机构和设于取货夹板上下两端的第二上滑板及第二下滑板，第二机械抓手设于取货夹板上。

6.根据权利要求5所述无人快递站，其特征在于，所述第二导向传动机构包括第二驱动电机、相平行设置的第二上导向杆组、第二下导向杆组、设于两个第二下导向杆中间且与第二下导向杆相平行设置的第二丝杠，第二上导向杆及第二下导向杆的长度方向与储物层板的长度方向相同，所述第二下滑板安装于第二下导向杆组及第二丝杠上，第二上滑板安装于第二上导向杆组上，第二驱动电机通过驱动第二丝杠带动第二下滑板沿第二导向杆的导向方向运动。

7.根据权利要求5所述无人快递站，其特征在于，所述夹取转送机构还包括设于第二下滑板内用于带动取货夹板转动的转动机构。

8.根据权利要求1所述无人快递站，其特征在于，所述快递站还包括用于接收第三皮带输送机构输送的包裹的第四皮带输送机构和用于升降第四皮带输送机构以将包裹导出的第二升降机构。

9.根据权利要求8所述无人快递站，其特征在于，所述第二升降机构包括第二底座、设于第二底座上的四个第二竖向导轨和可沿四个第二竖向导轨滑动的第二导向滑板，所述第四皮带输送机构设于第二导向滑板上。

10.根据权利要求1所述无人快递站，其特征在于，所述货架包括多层储物层板。

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