一种物品存取装置及其物品存取的控制方法与流程

本发明涉及自动售卖机的，更具体地，涉及一种物品存取装置及其物品存取的控制方法。

背景技术：

1、随着商品自动售卖市场的快速发展，消费者对产品多样化的需求不断增加。然而，现有自动售卖机所售卖产品的种类少，通常最多只能销售10多款产品，难以满足多样化的需求。产品种类少的主要原因有：1、自动售卖机的存储空间有限且不容易扩展；2、为了产品的管理、补充，以及准确取出客户需要的产品、降低取货错误率，在有限的自动售卖机存储空间内部，需要预先对所售卖的产品分门别类，针对每一个产品类别都要预留一定存储空间，各种类产品的存储空间是相互独立的，使得有些存储空间无法有效利用。另外，现有一些自动售卖机为了能够提供更多种类的产品，只能简单增加自动售卖机的体积以划分出更多种类的存储空间，有的还需要对存储空间增加对应的出货通道，这样会增大自动售卖机的占地面积，对自动售卖机所放置的场地提出更高的要求，同时也会增加运营成本，不利于该自动售卖机的推广使用。

技术实现思路

1、本发明为克服上述现有技术所存在的问题，对自动售卖机的内部存取机构进行改进，提供一种物品存取装置，所述物品存取装置能够实现物品的无序存取，能够存储更多不同规格和类型的物品，存储空间利用率较高。本发明所述物品存取装置能够方便向上扩展，增加产品的存储量而不增加占地面积。

2、本发明的另一个目的在于提供一种物品存放的管理方法。

3、本发明的另一个目的在于提供一种物品抓取的控制方法。

4、本发明的另一个目的在于提供一种物品存取的控制方法。

5、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

6、一种物品存取装置，包括物品存储机构、抓取机构、驱动所述抓取机构移动至所述物品存储机构处的运动机构、用于采集物品图像信息的图像采集机构和控制器；所述控制器分别与所述抓取机构、运动机构、图像采集机构以及物品存储机构电连接或无线连接；

7、所述物品存储机构包括支架、沿上下分布的多个存储单元；每一所述存储单元包括支撑单元、存储旋转单元、驱动所述存储旋转单元旋转的电机；所述支撑单元的至少一部分与所述支架连接，以固定所述支撑单元；所述支撑单元用于支撑所述电机和/或所述存储旋转单元；所述存储旋转单元设有用于放置物品的多个放置部；

8、各所述存储单元的存储旋转单元沿上下分布，且各存储旋转单元的轴心线方向相同；多个所述存储旋转单元设有缺口，所述缺口从所述存储旋转单元的外围沿伸至内侧，所述缺口的大小可供所述抓取机构移动时通过、便于抓取所述缺口对应的相邻一个存储旋转单元上的物品。

9、本发明所述物品存取装置通过巧妙设计所述物品存储机构的构成和结构以及采用所述图像采集机构，无需提前手动输入物品的位置信息，实现物品的无序存放以及准确抓取目标物品。进一步说明的是，通过设置所述存储旋转单元的缺口和各存储旋转单元独立旋转，使得根据抓取机构的移动情况，控制器控制各存储旋转单元的缺口转动至与所述抓取机构对应的位置上，为抓取机构形成取物的移动通道，能够抓取存储旋转单元上包括外围、内侧的任一物品。

10、具体地，在对物品存取装置进行存放或补充物品时，无需分门别类、将同一种类的物品放置在一起，存放完物品时，通过所述图像采集机构对物品的信息进行收集，反馈给控制器，控制器的数据库记录不同物品所在存储旋转单元的信息。待需要抓取物品时，控制器控制所述抓取机构移动至目标物品所在存储旋转单元，同时控制所述存储旋转单元旋转，使目标物品转动至靠近所述抓取机构处，之后所述抓取机构抓取目标物品。

11、当抓取的物品位于存储旋转单元的内侧时，控制器控制目标物品所在存储旋转单元的相邻存储旋转单元旋转，让所述相邻存储旋转单元的缺口转动至对应抓取机构的位置，所述抓取机构移动至所述缺口处，同时控制目标物品所在存储旋转单元旋转，使目标物品转动至位于所述抓取机构的下方或上方，之后所述抓取机构抓取目标物品。这样实现了位于存储旋转单元内侧的物品的抓取，这样功能的实现能够有效利用转盘的空间，提高存储空间利用率。特别对于面积较大的存储旋转单元，可以由外围到内侧布置多组放置部时，对存储空间利用率的提高更加明显。

12、由于可以实现物品的无序存放，物品能够任意放置在存储旋转单元的放置部，克服了需要给每一个物品种类预留一定存储位置的问题，充分利用存储位置，提高利用率，能根据实际情况，动态大幅度增加物品的种类，或通过减少物品的种类或保持种类不变的前提下大幅增加某种物品的存放量。

13、另外，各存储单元相互独立，可根据实际情况暂停使用某个存储单元，方便维护。且所述存储单元沿上下分布的布局，当需要扩展物品存储机构的存储容量时，只需往上增加存储旋转单元即可，在增加存储容量的同时不会增加占地面积。

14、当各存储旋转单元之间的高度间隔比较紧密且抓取机构所抓取的物品比抓取机构大时，可进一步增大所述缺口的大小。进一步地，本发明所述缺口的大小可供所述抓取机构、与所述抓取机构连接的部分所述运动机构以及抓取机构所抓取的物品移动时通过。

15、本发明设有所述缺口的存储旋转单元的数量为多个，可以是全部存储旋转单元均设有所述缺口，或者当物品放置在所述存储旋转单元的上表面时，位于最下层的存储旋转单元之上的其它存储旋转单元均设有所述缺口；当物品放置在所述存储旋转单元的下表面时，位于最上层的存储旋转单元之下的其它存储旋转单元均设有所述缺口。当各所述存储旋转单元的缺口随着各存储旋转单元转动至同一方向时，所有存储旋转单元的缺口形成供抓取机构上下移动的通道。

16、本发明所述运动机构可以为六轴机械臂、三轴机械臂、二轴机械臂、线性驱动机械臂中的一种。

17、优选地，本发明所述运动机构为二轴机械臂。本发明通过对所述存储旋转单元设置所述缺口，形成可供所述抓取机构通过的通道，为采用二轴机械臂提供了可能，在无需采用三轴机械臂的情况下，能够实现高效、稳定地抓取物品。同时采用二轴机械臂能够更加节省空间。

18、所述二轴机械臂提供上下和左右两个自由度的运动。进一步地，所述二轴机械臂包括z轴移动组件、设置在所述z轴移动组件上的x或y轴移动组件，所述抓取机构设置在所述x或y轴移动组件上，以使得所述抓取机构可沿z轴方向和x或y轴方向移动至所述存储旋转单元处。

19、本发明以三维空间坐标轴来限定z轴移动组件以及x或y轴移动组件的移动方向。其中，所述z轴方向指的是沿上下方向移动，对应于沿上下分布的所述存储旋转单元，使得所述抓取机构能够移动至最上层和最下层的存储旋转单元处。所述x或y轴方向指的是沿横向方向移动，使得所述抓取机构能够移动至所述存储旋转单元的内侧处。

20、对于本发明所述二轴机械臂的安装位置，可以另设支架或基座，所述z轴移动组件安装在该支架或基座上，或者直接安装在所述物品存储机构的支架上。所述z轴移动组件设置在各存储单元的一旁。

21、所述z轴移动组件包括基座、设置在基座上的z轴丝杆、设置在所述z轴丝杆上的z轴滑座、驱动所述z轴丝杆使所述z轴滑座移动的z轴丝杆电机。所述基座可以独立设置，也可以设置在所述支架上。

22、所述x或y轴移动组件包括设置在所述z轴滑座上的x或y轴丝杆、设置在所述x或y轴丝杆上的x或y轴滑座、驱动所述x或y轴丝杆使所述x或y轴滑座移动的x或y轴丝杆电机。在此种情况下，所述抓取机构设置在所述x或y轴滑座上。

23、本发明所述图像采集机构可安装在所述支架上，也安装在所述运动机构上。进一步地，所述图像采集机构设置在所述x或y轴移动组件上。更进一步地，设置在所述x或y轴滑座上。

24、本发明所述图像采集机构为用于采集物品外观、二维码或条形码信息的传感器或摄像头。优选地，本发明所述图像采集机构为用于观察所述物品存储机构处情况的摄像头。所述摄像头不仅可以采集物品图像信息，还可以观察物品存储机构处的情况，特别可用于监控所述存储旋转单元的转动情况例如转动的位置。所述摄像头与所述控制器电连接或无线连接。通过摄像头和控制器存储并运行有的图像识别算法和数据库，能够自动识别物品的种类并记录到控制器的数据库中，实现了智能库存管理和产品种类识别。减少了人工干预，提升了运营效率和管理的精度。优选地，所述摄像头为高清广角摄像头。

25、本发明所述图像采集机构安装在所述抓取机构或所述运动机构上。所述图像采集机构能够跟随所述抓取机构或所述图像采集机构移动，单个图像采集机构就能识别覆盖整个物品存储机构，既可减少设置图像采集机构所需数量，又可以提高抓取的成功率。对于图像采集机构为摄像头时，摄像头还能克服需要通过扫码器近距离扫描识别物品二维码/条形码的问题，同时也无需预先对所要存储的每一个物品设置二维码/条形码，特别适用于物品无序放置存储。

26、所述摄像头收集的物品属性信息包括物品外形及图案色彩，进一步地，还包括但不限于物品名称、生产厂家名称、大小规格(容量或重量)。

27、本发明所述放置部分布在整个存储旋转单元上。具体地，本发明所述多个放置部分布在所述存储旋转单元的外围和/或内侧。本发明所述存储旋转单元的内侧指的是所述存储旋转单元靠近轴心线的部分；相反地，外侧指的是所述存储旋转单元远离轴心线的部分。

28、本发明所述放置部为置物架、设置在存储旋转单元上的开口、凹槽中的一种或多种。

29、本发明所述放置部包括但不限于置物架、或者设置在存储旋转单元上的开口、凹槽。物品放置在置物架上、或物品的一部分卡嵌在所述开口、凹槽处。

30、本发明所述电机设置在所述支撑单元上，所述存储旋转单元安装在所述电机上，且所述电机与所述存储旋转单元的轴心位置连接，以驱动所述存储旋转单元旋转。

31、本发明所述抓取机构为机械抓手、电动吸盘或两者的组合。作为其中一种实施方式，所述抓取机构为电动吸盘，通过电动控制实现吸附和释放动作。所述电动吸盘的吸盘形状为圆形。

32、本发明所述控制器通过与所述抓取机构、运动机构、图像采集机构以及物品存储机构电连接，以控制所述抓取机构、运动机构、图像采集机构以及物品存储机构协同运作。进一步地，所述控制器通过无线通信方式与所述抓取机构、运动机构、图像采集机构以及物品存储机构连接。

33、本发明所述控制器可采用plc控制器。本发明所述控制器包括中央处理器、存储模块；所述中央处理器与所述存储模块连接；所述存储模块存储有包括但不限于用于记录物品信息的数据库程序代码、图像识别算法程序代码、以及用于控制所述抓取机构、运动机构、图像采集机构和物品存储机构动作的控制程序代码。所述中央处理器可通过运行所述的程序代码以控制所述物品存取装置工作。

34、本发明所述控制器可控制所述存储旋转单元转动，以使缺口对准所述抓取机构所在方向。所述图像采集机构可以结合图像识别加以辅助定位。图像采集机构将采集的信息反馈给控制器，控制器通过识别算法确定缺口是否转动到预设位置。

35、为了能够更好地对所述缺口定位。进一步地，本发明所述存储单元还包括用于检测所述存储旋转单元旋转位置的旋转位置传感单元，所述旋转位置传感单元与所述控制器电连接或无线连接。所述旋转位置传感单元能够检测所述存储旋转单元的旋转位置，例如检测所述缺口的旋转位置，以更加方便、准确将所述缺口对准所述抓取机构所在方向。作为其中一种实施方式，所述旋转位置传感单元包括旋转位置传感器、与所述旋转位置传感器适配的至少一个配件；所述旋转位置传感器与所述控制器电连接或无线连接。所述旋转位置传感器设置在所述支架上或所述支撑单元上，所述配件设置在所述存储旋转单元上。其中一个所述配件用于反馈所述缺口对准了所述抓取机构所在方向，当所述存储旋转单元的缺口转动至对准所述抓取机构所在方向时，所述旋转位置传感器感应到所述配件。所述感应包括但不限于电感应、光学感应、磁感应和机械式感应。

36、本发明所述存储旋转单元的轴心线方向相同且在同一线上。

37、作为其中一种实施方式，本发明所述存储旋转单元为转盘。

38、作为其中一种实施方式，本发明所述存储旋转单元的缺口的形状优选为扇形或类扇形。

39、本发明所述支撑单元的形状、大小在不影响所述抓取机构抓取物品的前提下可不做任何限制。作为其中一种实施方式，所述支撑单元为支撑板。

40、本发明所述支撑单元的至少一部分与所述支架可拆卸连接。

41、给了更方便地对物品存储机构进行扩展，增加存储单元。本发明所述支架可模块化，所述支架有多个可上下相互拼接的支架模块，每个支架模块都预留有用于安装所述存储单元的部位，以方便往上增加所述存储单元、扩展存储空间。

42、本发明所述物品存取装置在待机时，作为其中一种设置方式，可以设定将各所述存储旋转单元旋转至所有所述缺口都对着所述抓取机构所在方向，所述抓取机构移动至所述缺口所形成的通道。当需要抓取物品时，这样能快速移动至目标位置。

43、本发明还提供了一种物品存放的管理方法。

44、所述物品存放的管理方法，利用本发明所述物品存取装置，包括如下步骤：将物品的信息预设在控制器，或将控制器连接到记录有物品信息的云端服务器；当物品存放在存储旋转单元后，控制器控制运动机构带动图像采集机构依次移动到每一层所述存储旋转单元处，控制器控制所述存储旋转单元旋转，图像采集机构识别所观察到的每一个物品并将信息反馈给控制器，控制器记录每一层所述存储旋转单元所存放物品的信息。当所述图像采集机构为摄像头时，所述摄像头通过图像识别算法根据预设的物品信息识别出所观察到的每一个物品并将信息反馈给控制器。这样当存放物品时，可任意放置在转盘的放置部，实现无序存放。

45、本发明还提供了一种物品抓取的控制方法。

46、所述物品抓取的控制方法，利用本发明所述物品存取装置，包括如下步骤：当需要寻找并取出某一种类物品时，控制器控制运动机构带动图像采集机构依次移动到每一层所述存储旋转单元处，控制器控制所述存储旋转单元旋转，图像采集机构识别所观察到的每一个物品，当发现目标物品后，控制器停止所述存储旋转单元旋转，同时控制所述抓取机构移动，以抓取目标物品，抓取目标物品后，控制器控制抓取机构移动至指定位置，放下目标物品。当所述图像采集机构为摄像头时，所述摄像头通过图像识别算法根据预设的物品信息识别出所观察到的每一个物品并将信息反馈给控制器。

47、本发明还提供了一种物品存取的控制方法。

48、所述物品存取的控制方法，利用本发明所述物品存取装置，包括如下步骤：

49、物品存放：将物品的信息预设在控制器或将控制器连接到记录有物品信息的云端服务器；当物品存放在存储旋转单元后，控制器控制运动机构带动摄像头移动到每一层所述存储旋转单元处，控制器控制所述存储旋转单元转动和图像采集机构采集图像信息，并且对所述图像采集机构反馈的图像信息，利用图像识别算法、根据数据库预设的物品信息，识别出所观察到的每一个物品并将信息反馈给控制器，控制器记录或更新每一层所述存储旋转单元所存放物品的信息；

50、物品抓取：当需要取出某一种类物品时，控制器读取之前所记录的信息，若有相应种类的物品，找到所述目标物品所在的存储旋转单元，控制器控制运动机构带动抓取机构移动到所述存储旋转单元；当不止一个存储旋转单元存放有目标物品时，可选择离抓取机构较近的存储旋转单元或根据预设的优先顺序选择指定的存储旋转单元；控制器同时控制所述存储旋转单元旋转和运动机构带动抓取机构移动，以抓取目标物品，抓取目标物品后，控制器控制抓取机构移动至指定位置，放下目标物品。

51、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

52、1、本发明所述物品存取装置，通过巧妙设计所述物品存储机构的构成和结构以及采用所述图像采集机构，无需提前手动输入物品的位置信息，实现物品的无序存放以及准确抓取目标物品。

53、2、通过设置所述存储旋转单元的缺口和各存储旋转单元独立旋转，使得根据抓取机构的移动情况，控制器控制各存储旋转单元的缺口转动至与所述抓取机构对应的位置上，为抓取机构形成取物的移动通道，能够抓取存储旋转单元上包括外围和内侧的任一物品。

54、3、物品能够任意放置在存储旋转单元的放置部，克服了需要给每一个物品种类预留一定存储位置的问题，充分利用存储位置，提高利用率，能根据实际情况，动态大幅度增加物品的种类，或通过减少物品的种类或保持种类不变的前提下大幅增加某种物品的存放量。

55、4、各存储单元相互独立，可根据实际情况暂停使用某个存储单元，方便维护；可扩展物品存储机构的存储容量，在增加存储容量的同时不会增加占地面积。