本發(fā)明屬于機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種針對(duì)智能貨柜的快遞投放裝置及投放方法，特別涉及小件快遞的投放。

背景技術(shù)：

目前市面上有用于大件快遞搬運(yùn)車(chē)輛，但是用于小件快遞投送的機(jī)器幾乎是沒(méi)有的，另一方面快遞運(yùn)輸中小件的商品是占絕大多數(shù)，智能貨柜也越來(lái)越多的出現(xiàn)在生活中，這就出現(xiàn)大量小件快遞需要投放到智能貨柜中，這對(duì)快遞投放員來(lái)說(shuō)大大增加工作強(qiáng)度，辛苦又乏味。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種智能貨柜快遞投放機(jī)及其快遞投放方法，以解決目前投放快遞工作強(qiáng)度大、效率低的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明智能貨柜快遞投放機(jī)，包括機(jī)架、行走模塊、提升模塊、推進(jìn)模塊、操控面板、關(guān)門(mén)模塊、開(kāi)門(mén)模塊和電控箱。

所述的行走模塊包括輪子、傳動(dòng)軸、直流減速電機(jī)、從動(dòng)同步帶輪、同步帶和主動(dòng)同步帶輪。兩根傳動(dòng)軸設(shè)置在機(jī)架兩端，且均通過(guò)第一軸承座支承，第一軸承座固定在機(jī)架上；所述的傳動(dòng)軸兩端均固定輪子；主動(dòng)同步帶輪固定在直流減速電機(jī)的輸出軸上；從動(dòng)同步帶輪固定在一根傳動(dòng)軸上，并與從動(dòng)同步帶輪通過(guò)同步帶連接；直流減速電機(jī)的底座固定在直流減速電機(jī)座上。

所述的提升模塊包括上光軸、導(dǎo)向軸支座、導(dǎo)向軸、連接塊、步進(jìn)電機(jī)、第一主動(dòng)帶輪、第一傳送帶、第一從動(dòng)帶輪、步進(jìn)電機(jī)座、下光軸、第二主動(dòng)帶輪、第二傳送帶和第二從動(dòng)帶輪。所述的上光軸和下光軸均通過(guò)第二軸承座支承，第二軸承座固定在機(jī)架上；第一主動(dòng)帶輪固定在步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上；步進(jìn)電機(jī)的底座固定在步進(jìn)電機(jī)座上，步進(jìn)電機(jī)座固定在機(jī)架上；第一從動(dòng)帶輪固定在下光軸上，并與第一主動(dòng)帶輪通過(guò)第一傳送帶連接；第二主動(dòng)帶輪固定在下光軸上，第二從動(dòng)帶輪固定在上光軸上，第二傳送帶連接第二主動(dòng)帶輪和第二從動(dòng)帶輪；兩根導(dǎo)向軸平行設(shè)置，且兩端均固定在導(dǎo)向軸支座上，導(dǎo)向軸支座固定在機(jī)架上；所述的連接塊固定在第二傳送帶上；固定在連接塊兩端的兩個(gè)滑動(dòng)軸承座分別與對(duì)應(yīng)導(dǎo)向軸構(gòu)成滑動(dòng)副。

所述的推進(jìn)模塊包括固定架、轉(zhuǎn)軸、尼龍棒、第三主動(dòng)帶輪、第三傳送帶、第三從動(dòng)帶輪、推進(jìn)直流電機(jī)和第四傳送帶。所述的固定架固定在提升模塊的連接塊上；兩根轉(zhuǎn)軸平行設(shè)置，且均通過(guò)第三軸承座支承；第三軸承座固定在固定架上；所述的轉(zhuǎn)軸上固定有尼龍棒，兩根尼龍棒通過(guò)第四傳送帶連接；第三主動(dòng)帶輪固定在推進(jìn)直流電機(jī)的輸出軸上，第三從動(dòng)帶輪固定在一根轉(zhuǎn)軸上，并與第三主動(dòng)帶輪通過(guò)第三傳送帶連接；推進(jìn)直流電機(jī)的底座固定在推進(jìn)直流電機(jī)座上。

所述的關(guān)門(mén)模塊包括行程開(kāi)關(guān)、關(guān)門(mén)直流電機(jī)、關(guān)門(mén)直流電機(jī)座、觸發(fā)螺栓、撥桿安裝塊和撥桿。所述的觸發(fā)螺栓和撥桿均固定在撥桿安裝塊上，撥桿安裝塊固定在關(guān)門(mén)直流電機(jī)的輸出軸上；關(guān)門(mén)直流電機(jī)的底座固定在關(guān)門(mén)直流電機(jī)座上；行程開(kāi)關(guān)和關(guān)門(mén)直流電機(jī)座均固定在提升模塊的連接塊上；觸發(fā)螺栓用于觸發(fā)行程開(kāi)關(guān)。

所述的電控箱采用PLC控制；操控面板連接PLC；PLC控制直流減速電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、推進(jìn)直流電機(jī)和關(guān)門(mén)直流電機(jī)。機(jī)架上裝有檢測(cè)貨柜的光電開(kāi)關(guān)，用于定位機(jī)架的初始位置；行程開(kāi)關(guān)和光電開(kāi)關(guān)發(fā)出的信號(hào)均傳給PLC。

所述的開(kāi)門(mén)模塊包括上支架、磁鐵和下支架；推進(jìn)模塊的固定架上靠近撥桿的一側(cè)固定上支架和下支架，磁鐵通過(guò)螺釘與上支架和下支架均構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副。

所述的固定架兩側(cè)均固定擋邊。

所述PLC的型號(hào)為FX1N30MT。

所述的磁鐵有一塊或多塊。

本發(fā)明智能貨柜快遞投放機(jī)的快遞投放方法，具體如下：

步驟一、將智能貨柜快遞投放機(jī)放置在智能貨柜前，保持固定架水平；PLC控制行走模塊的直流減速電機(jī)正轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)傳動(dòng)軸和輪子一起轉(zhuǎn)動(dòng)，使機(jī)架水平移動(dòng)至光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)到有智能貨柜信號(hào)時(shí)，PLC控制直流減速電機(jī)停轉(zhuǎn)；以此時(shí)的光電開(kāi)關(guān)中心位置為原點(diǎn)(0，0)，開(kāi)門(mén)模塊所在側(cè)為水平軸正向，豎直向上為豎直軸正向在豎直面內(nèi)建立二維坐標(biāo)系，且PLC記錄推進(jìn)模塊中固定架的初始位置豎直坐標(biāo)。

步驟二、在快遞員掃碼結(jié)束后，智能貨柜會(huì)自動(dòng)打開(kāi)柜門(mén)，快遞員在柜門(mén)打開(kāi)后將快遞放在推進(jìn)模塊的第四傳送帶上；設(shè)打開(kāi)的柜門(mén)所在位置坐標(biāo)為(a，b)，其中，水平坐標(biāo)a和豎直坐標(biāo)b均大于0。

步驟三、在操控面板上輸入所須投放的快遞位置坐標(biāo)(a，b)；

步驟四、PLC控制關(guān)門(mén)模塊的關(guān)門(mén)直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)撥桿轉(zhuǎn)動(dòng)至與前進(jìn)方向平行。

步驟五、PLC根據(jù)快遞位置坐標(biāo)控制提升模塊的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)下光軸、第二傳送帶和上光軸轉(zhuǎn)動(dòng)；連接塊在第二傳送帶帶動(dòng)下豎直運(yùn)動(dòng)至豎直坐標(biāo)為b后，PLC控制步進(jìn)電機(jī)停轉(zhuǎn)；

步驟六、PLC根據(jù)快遞位置坐標(biāo)控制行走模塊Ⅱ的直流減速電機(jī)正轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)傳動(dòng)軸3和輪子一起轉(zhuǎn)動(dòng)，使機(jī)架水平移動(dòng)至光電開(kāi)關(guān)中心位置的水平坐標(biāo)為a后，PLC控制直流減速電機(jī)停轉(zhuǎn)。機(jī)架水平移動(dòng)過(guò)程中，開(kāi)門(mén)模塊的磁鐵會(huì)吸附在打開(kāi)的柜門(mén)上。

步驟七、在智能貨柜快遞投放機(jī)到達(dá)所須投放的快遞位置后，PLC控制推進(jìn)模塊的推進(jìn)直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸、尼龍棒和第四傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)，快遞在第四傳送帶的帶動(dòng)下進(jìn)入打開(kāi)的貨柜；推進(jìn)直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)2～3s后停轉(zhuǎn)。

步驟八、步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，推進(jìn)模塊下降10～15cm后步進(jìn)電機(jī)停轉(zhuǎn)。

步驟九、關(guān)門(mén)模塊的關(guān)門(mén)直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)連接塊帶動(dòng)撥桿和長(zhǎng)螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)至與前進(jìn)方向垂直，撥桿運(yùn)動(dòng)過(guò)程中將智能貨柜的柜門(mén)關(guān)上；長(zhǎng)螺栓碰到行程開(kāi)關(guān)后，關(guān)門(mén)直流電機(jī)反轉(zhuǎn)1～2s后停轉(zhuǎn)。

步驟十、PLC控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并控制直流減速電機(jī)反轉(zhuǎn)；推進(jìn)模塊根據(jù)PLC記錄的初始位置豎直坐標(biāo)回到豎直初始位置后步進(jìn)電機(jī)停轉(zhuǎn)。直流減速電機(jī)帶動(dòng)機(jī)架移動(dòng)至水平初始位置，即光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)到無(wú)智能貨柜信號(hào)時(shí)，直流減速電機(jī)停轉(zhuǎn)。

本發(fā)明采用PLC控制步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，通過(guò)模擬人手進(jìn)行關(guān)門(mén)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了小型快遞在智能貨柜的投放過(guò)程。此外，本發(fā)明也可用于開(kāi)放式貨柜的快遞投放，具有多用途的特點(diǎn)，特別適用于學(xué)校，社區(qū)等快遞點(diǎn)流量較大的地方。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明智能貨柜快遞投放機(jī)的整體結(jié)構(gòu)立體圖；

圖2-1是本發(fā)明智能貨柜快遞投放機(jī)的行走模塊俯視圖；

圖2-2是圖2-1的A-A剖視圖；

圖3-1是本發(fā)明智能貨柜快遞投放機(jī)的提升模塊側(cè)視圖；

圖3-2是圖3-1的B-B剖視圖；

圖3-3是圖3-1的C-C剖視圖；

圖4-1是本發(fā)明智能貨柜快遞投放機(jī)的推進(jìn)模塊俯視圖；

圖4-2是圖4-1的D-D剖視圖；

圖5是本發(fā)明智能貨柜快遞投放機(jī)的關(guān)門(mén)模塊立體圖；

圖6是本發(fā)明智能貨柜快遞投放機(jī)的推進(jìn)模塊和開(kāi)門(mén)模塊裝配立體圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，智能貨柜快遞投放機(jī)，包括機(jī)架Ⅰ、行走模塊Ⅱ、提升模塊Ⅲ、推進(jìn)模塊Ⅳ、操控面板Ⅴ、關(guān)門(mén)模塊Ⅵ、開(kāi)門(mén)模塊Ⅶ和電控箱Ⅷ。機(jī)架Ⅰ用于各模塊的安裝，將具有不同功能的各模塊聯(lián)結(jié)成一整體。

如圖2-1和2-2所示，行走模塊Ⅱ包括輪子2、傳動(dòng)軸3、直流減速電機(jī)4、從動(dòng)同步帶輪6、同步帶7和主動(dòng)同步帶輪8。兩根傳動(dòng)軸3設(shè)置在機(jī)架兩端，且均通過(guò)第一軸承座9支承，第一軸承座9固定在機(jī)架上；傳動(dòng)軸3兩端均固定輪子2；主動(dòng)同步帶輪8固定在直流減速電機(jī)4的輸出軸上；從動(dòng)同步帶輪6固定在一根傳動(dòng)軸3上，并與從動(dòng)同步帶輪6通過(guò)同步帶7連接；直流減速電機(jī)4的底座固定在直流減速電機(jī)座5上。

如圖3-1、3-2和3-3所示，提升模塊Ⅲ包括上光軸11、導(dǎo)向軸支座12、導(dǎo)向軸13、連接塊15、步進(jìn)電機(jī)16、第一主動(dòng)帶輪17、第一傳送帶18、第一從動(dòng)帶輪19、步進(jìn)電機(jī)座20、下光軸21、第二主動(dòng)帶輪22、第二傳送帶23和第二從動(dòng)帶輪24。上光軸11和下光軸21均通過(guò)第二軸承座10支承，第二軸承座10固定在機(jī)架上；第一主動(dòng)帶輪17固定在步進(jìn)電機(jī)16的輸出軸上；步進(jìn)電機(jī)16的底座固定在步進(jìn)電機(jī)座20上，步進(jìn)電機(jī)座20固定在機(jī)架上；第一從動(dòng)帶輪19固定在下光軸21上，并與第一主動(dòng)帶輪17通過(guò)第一傳送帶18連接；第二主動(dòng)帶輪22固定在下光軸21上，第二從動(dòng)帶輪24固定在上光軸11上，第二傳送帶23連接第二主動(dòng)帶輪22和第二從動(dòng)帶輪24；兩根導(dǎo)向軸13平行設(shè)置，且兩端均固定在導(dǎo)向軸支座12上，導(dǎo)向軸支座12固定在機(jī)架上；連接塊15固定在第二傳送帶23上；固定在連接塊15兩端的兩個(gè)滑動(dòng)軸承座14分別與對(duì)應(yīng)導(dǎo)向軸13構(gòu)成滑動(dòng)副。

如圖4-1和4-2所示，推進(jìn)模塊Ⅳ包括固定架25、擋邊27、轉(zhuǎn)軸28、尼龍棒29、第三主動(dòng)帶輪30、第三傳送帶31、第三從動(dòng)帶輪32、推進(jìn)直流電機(jī)33和第四傳送帶35。固定架25固定在提升模塊Ⅲ的連接塊15上；固定架25兩側(cè)均固定擋邊27；兩根轉(zhuǎn)軸28平行設(shè)置，且均通過(guò)第三軸承座26支承；第三軸承座26固定在固定架25上；轉(zhuǎn)軸28上固定有尼龍棒29，兩根尼龍棒通過(guò)第四傳送帶35連接；第三主動(dòng)帶輪30固定在推進(jìn)直流電機(jī)33的輸出軸上，第三從動(dòng)帶輪32固定在一根轉(zhuǎn)軸28上，并與第三主動(dòng)帶輪30通過(guò)第三傳送帶31連接；推進(jìn)直流電機(jī)33的底座固定在推進(jìn)直流電機(jī)座34上。

如圖5所示，關(guān)門(mén)模塊Ⅵ包括行程開(kāi)關(guān)36、關(guān)門(mén)直流電機(jī)37、關(guān)門(mén)直流電機(jī)座38、觸發(fā)螺栓39、撥桿安裝塊40和撥桿41。觸發(fā)螺栓39和撥桿41均固定在撥桿安裝塊40上，撥桿安裝塊40固定在關(guān)門(mén)直流電機(jī)37的輸出軸上；關(guān)門(mén)直流電機(jī)37的底座固定在關(guān)門(mén)直流電機(jī)座38上；行程開(kāi)關(guān)36和關(guān)門(mén)直流電機(jī)座均固定在提升模塊Ⅲ的連接塊15上；觸發(fā)螺栓39用于觸發(fā)行程開(kāi)關(guān)36。

電控箱Ⅷ采用PLC控制，PLC型號(hào)為FX1N30MT；操控面板Ⅴ連接PLC，操控面板Ⅴ為用戶(hù)操控界面，用于選擇所須投放的快遞位置。PLC控制直流減速電機(jī)4、步進(jìn)電機(jī)16、推進(jìn)直流電機(jī)33和關(guān)門(mén)直流電機(jī)37。在機(jī)架Ⅰ上裝有檢測(cè)貨柜的光電開(kāi)關(guān)1，用于定位機(jī)架Ⅰ的初始位置；行程開(kāi)關(guān)36和光電開(kāi)關(guān)1發(fā)出的信號(hào)均傳給PLC。

如圖6所示，開(kāi)門(mén)模塊Ⅶ包括上支架42、磁鐵43和下支架44；推進(jìn)模塊的固定架25上靠近撥桿41的一側(cè)固定上支架42和下支架44，磁鐵43通過(guò)螺釘與上支架42和下支架44均構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副。

該智能貨柜快遞投放機(jī)的快遞投放方法，具體如下：

步驟一、將智能貨柜快遞投放機(jī)放置在智能貨柜前，保持固定架25水平；PLC控制行走模塊Ⅱ的直流減速電機(jī)4正轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)傳動(dòng)軸3和輪子2一起轉(zhuǎn)動(dòng)，使機(jī)架水平移動(dòng)至光電開(kāi)關(guān)1檢測(cè)到有智能貨柜信號(hào)時(shí)，PLC控制直流減速電機(jī)4停轉(zhuǎn)；以此時(shí)的光電開(kāi)關(guān)1中心位置為原點(diǎn)(0，0)，開(kāi)門(mén)模塊Ⅶ所在側(cè)為水平軸正向，豎直向上為豎直軸正向在豎直面內(nèi)建立二維坐標(biāo)系，且PLC記錄推進(jìn)模塊中固定架25的初始位置豎直坐標(biāo)。

步驟二、在快遞員掃碼結(jié)束后，智能貨柜會(huì)自動(dòng)打開(kāi)柜門(mén)，快遞員在柜門(mén)打開(kāi)后將快遞放在推進(jìn)模塊Ⅳ的第四傳送帶35上；設(shè)打開(kāi)的柜門(mén)所在位置坐標(biāo)為(a，b)，其中，水平坐標(biāo)a和豎直坐標(biāo)b均大于0。

步驟三、在操控面板Ⅴ上輸入所須投放的快遞位置坐標(biāo)(a，b)；

步驟四、PLC控制關(guān)門(mén)模塊的關(guān)門(mén)直流電機(jī)37轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)撥桿41轉(zhuǎn)動(dòng)至與前進(jìn)方向平行。

步驟五、PLC根據(jù)快遞位置坐標(biāo)控制提升模塊Ⅲ的步進(jìn)電機(jī)16轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)下光軸21、第二傳送帶23和上光軸11轉(zhuǎn)動(dòng)；連接塊15在第二傳送帶23帶動(dòng)下豎直運(yùn)動(dòng)至豎直坐標(biāo)為b后，PLC控制步進(jìn)電機(jī)16停轉(zhuǎn)；

步驟六、PLC根據(jù)快遞位置坐標(biāo)控制行走模塊Ⅱ的直流減速電機(jī)4正轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)傳動(dòng)軸3和輪子2一起轉(zhuǎn)動(dòng)，使機(jī)架水平移動(dòng)至光電開(kāi)關(guān)1中心位置的水平坐標(biāo)為a后，PLC控制直流減速電機(jī)4停轉(zhuǎn)。機(jī)架水平移動(dòng)過(guò)程中，開(kāi)門(mén)模塊的磁鐵43會(huì)吸附在打開(kāi)的柜門(mén)上，由于磁鐵43可以轉(zhuǎn)動(dòng)，所以在推開(kāi)柜門(mén)的過(guò)程中會(huì)一直吸附在柜門(mén)上。

步驟七、在智能貨柜快遞投放機(jī)到達(dá)所須投放的快遞位置后，PLC控制推進(jìn)模塊的推進(jìn)直流電機(jī)33轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸28、尼龍棒29和第四傳送帶35轉(zhuǎn)動(dòng)，快遞在第四傳送帶35的帶動(dòng)下進(jìn)入打開(kāi)的貨柜；推進(jìn)直流電機(jī)33轉(zhuǎn)動(dòng)2s后停轉(zhuǎn)。

步驟八、步進(jìn)電機(jī)16轉(zhuǎn)動(dòng)，推進(jìn)模塊下降10cm后步進(jìn)電機(jī)16停轉(zhuǎn)。

步驟九、關(guān)門(mén)模塊的關(guān)門(mén)直流電機(jī)37轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)連接塊40帶動(dòng)撥桿41和長(zhǎng)螺栓39轉(zhuǎn)動(dòng)至與前進(jìn)方向垂直，撥桿41運(yùn)動(dòng)過(guò)程中將智能貨柜的柜門(mén)關(guān)上；長(zhǎng)螺栓39碰到行程開(kāi)關(guān)36后，關(guān)門(mén)直流電機(jī)37反轉(zhuǎn)1s后停轉(zhuǎn)。

步驟十、PLC控制步進(jìn)電機(jī)16轉(zhuǎn)動(dòng)，并控制直流減速電機(jī)4反轉(zhuǎn)；推進(jìn)模塊根據(jù)PLC記錄的初始位置豎直坐標(biāo)回到豎直初始位置后步進(jìn)電機(jī)16停轉(zhuǎn)。直流減速電機(jī)4帶動(dòng)機(jī)架移動(dòng)至水平初始位置，即光電開(kāi)關(guān)1檢測(cè)到無(wú)智能貨柜信號(hào)時(shí)，直流減速電機(jī)4停轉(zhuǎn)。

本發(fā)明設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單巧妙，在實(shí)現(xiàn)既定功能的情況下機(jī)器成本低廉；智能化水平高，與智能貨柜系統(tǒng)對(duì)接后能夠?qū)崿F(xiàn)投遞全自動(dòng)；關(guān)門(mén)模塊模仿人體動(dòng)作，成效較好；通過(guò)傳送平臺(tái)巧妙地將快遞投送到智能貨柜中。