本發(fā)明涉及自動售賣機的，更具體地，涉及一種物品存取裝置及其物品存取的控制方法。

背景技術(shù)：

1、隨著商品自動售賣市場的快速發(fā)展，消費者對產(chǎn)品多樣化的需求不斷增加。然而，現(xiàn)有自動售賣機所售賣產(chǎn)品的種類少，通常最多只能銷售10多款產(chǎn)品，難以滿足多樣化的需求。產(chǎn)品種類少的主要原因有：1、自動售賣機的存儲空間有限且不容易擴展；2、為了產(chǎn)品的管理、補充，以及準確取出客戶需要的產(chǎn)品、降低取貨錯誤率，在有限的自動售賣機存儲空間內(nèi)部，需要預(yù)先對所售賣的產(chǎn)品分門別類，針對每一個產(chǎn)品類別都要預(yù)留一定存儲空間，各種類產(chǎn)品的存儲空間是相互獨立的，使得有些存儲空間無法有效利用。另外，現(xiàn)有一些自動售賣機為了能夠提供更多種類的產(chǎn)品，只能簡單增加自動售賣機的體積以劃分出更多種類的存儲空間，有的還需要對存儲空間增加對應(yīng)的出貨通道，這樣會增大自動售賣機的占地面積，對自動售賣機所放置的場地提出更高的要求，同時也會增加運營成本，不利于該自動售賣機的推廣使用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，對自動售賣機的內(nèi)部存取機構(gòu)進行改進，提供一種物品存取裝置，所述物品存取裝置能夠?qū)崿F(xiàn)物品的無序存取，能夠存儲更多不同規(guī)格和類型的物品，存儲空間利用率較高。本發(fā)明所述物品存取裝置能夠方便向上擴展，增加產(chǎn)品的存儲量而不增加占地面積。

2、本發(fā)明的另一個目的在于提供一種物品存放的管理方法。

3、本發(fā)明的另一個目的在于提供一種物品抓取的控制方法。

4、本發(fā)明的另一個目的在于提供一種物品存取的控制方法。

5、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

6、一種物品存取裝置，包括物品存儲機構(gòu)、抓取機構(gòu)、驅(qū)動所述抓取機構(gòu)移動至所述物品存儲機構(gòu)處的運動機構(gòu)、用于采集物品圖像信息的圖像采集機構(gòu)和控制器；所述控制器分別與所述抓取機構(gòu)、運動機構(gòu)、圖像采集機構(gòu)以及物品存儲機構(gòu)電連接或無線連接；

7、所述物品存儲機構(gòu)包括支架、沿上下分布的多個存儲單元；每一所述存儲單元包括支撐單元、存儲旋轉(zhuǎn)單元、驅(qū)動所述存儲旋轉(zhuǎn)單元旋轉(zhuǎn)的電機；所述支撐單元的至少一部分與所述支架連接，以固定所述支撐單元；所述支撐單元用于支撐所述電機和/或所述存儲旋轉(zhuǎn)單元；所述存儲旋轉(zhuǎn)單元設(shè)有用于放置物品的多個放置部；

8、各所述存儲單元的存儲旋轉(zhuǎn)單元沿上下分布，且各存儲旋轉(zhuǎn)單元的軸心線方向相同；多個所述存儲旋轉(zhuǎn)單元設(shè)有缺口，所述缺口從所述存儲旋轉(zhuǎn)單元的外圍沿伸至內(nèi)側(cè)，所述缺口的大小可供所述抓取機構(gòu)移動時通過、便于抓取所述缺口對應(yīng)的相鄰一個存儲旋轉(zhuǎn)單元上的物品。

9、本發(fā)明所述物品存取裝置通過巧妙設(shè)計所述物品存儲機構(gòu)的構(gòu)成和結(jié)構(gòu)以及采用所述圖像采集機構(gòu)，無需提前手動輸入物品的位置信息，實現(xiàn)物品的無序存放以及準確抓取目標物品。進一步說明的是，通過設(shè)置所述存儲旋轉(zhuǎn)單元的缺口和各存儲旋轉(zhuǎn)單元獨立旋轉(zhuǎn)，使得根據(jù)抓取機構(gòu)的移動情況，控制器控制各存儲旋轉(zhuǎn)單元的缺口轉(zhuǎn)動至與所述抓取機構(gòu)對應(yīng)的位置上，為抓取機構(gòu)形成取物的移動通道，能夠抓取存儲旋轉(zhuǎn)單元上包括外圍、內(nèi)側(cè)的任一物品。

10、具體地，在對物品存取裝置進行存放或補充物品時，無需分門別類、將同一種類的物品放置在一起，存放完物品時，通過所述圖像采集機構(gòu)對物品的信息進行收集，反饋給控制器，控制器的數(shù)據(jù)庫記錄不同物品所在存儲旋轉(zhuǎn)單元的信息。待需要抓取物品時，控制器控制所述抓取機構(gòu)移動至目標物品所在存儲旋轉(zhuǎn)單元，同時控制所述存儲旋轉(zhuǎn)單元旋轉(zhuǎn)，使目標物品轉(zhuǎn)動至靠近所述抓取機構(gòu)處，之后所述抓取機構(gòu)抓取目標物品。

11、當抓取的物品位于存儲旋轉(zhuǎn)單元的內(nèi)側(cè)時，控制器控制目標物品所在存儲旋轉(zhuǎn)單元的相鄰存儲旋轉(zhuǎn)單元旋轉(zhuǎn)，讓所述相鄰存儲旋轉(zhuǎn)單元的缺口轉(zhuǎn)動至對應(yīng)抓取機構(gòu)的位置，所述抓取機構(gòu)移動至所述缺口處，同時控制目標物品所在存儲旋轉(zhuǎn)單元旋轉(zhuǎn)，使目標物品轉(zhuǎn)動至位于所述抓取機構(gòu)的下方或上方，之后所述抓取機構(gòu)抓取目標物品。這樣實現(xiàn)了位于存儲旋轉(zhuǎn)單元內(nèi)側(cè)的物品的抓取，這樣功能的實現(xiàn)能夠有效利用轉(zhuǎn)盤的空間，提高存儲空間利用率。特別對于面積較大的存儲旋轉(zhuǎn)單元，可以由外圍到內(nèi)側(cè)布置多組放置部時，對存儲空間利用率的提高更加明顯。

12、由于可以實現(xiàn)物品的無序存放，物品能夠任意放置在存儲旋轉(zhuǎn)單元的放置部，克服了需要給每一個物品種類預(yù)留一定存儲位置的問題，充分利用存儲位置，提高利用率，能根據(jù)實際情況，動態(tài)大幅度增加物品的種類，或通過減少物品的種類或保持種類不變的前提下大幅增加某種物品的存放量。

13、另外，各存儲單元相互獨立，可根據(jù)實際情況暫停使用某個存儲單元，方便維護。且所述存儲單元沿上下分布的布局，當需要擴展物品存儲機構(gòu)的存儲容量時，只需往上增加存儲旋轉(zhuǎn)單元即可，在增加存儲容量的同時不會增加占地面積。

14、當各存儲旋轉(zhuǎn)單元之間的高度間隔比較緊密且抓取機構(gòu)所抓取的物品比抓取機構(gòu)大時，可進一步增大所述缺口的大小。進一步地，本發(fā)明所述缺口的大小可供所述抓取機構(gòu)、與所述抓取機構(gòu)連接的部分所述運動機構(gòu)以及抓取機構(gòu)所抓取的物品移動時通過。

15、本發(fā)明設(shè)有所述缺口的存儲旋轉(zhuǎn)單元的數(shù)量為多個，可以是全部存儲旋轉(zhuǎn)單元均設(shè)有所述缺口，或者當物品放置在所述存儲旋轉(zhuǎn)單元的上表面時，位于最下層的存儲旋轉(zhuǎn)單元之上的其它存儲旋轉(zhuǎn)單元均設(shè)有所述缺口；當物品放置在所述存儲旋轉(zhuǎn)單元的下表面時，位于最上層的存儲旋轉(zhuǎn)單元之下的其它存儲旋轉(zhuǎn)單元均設(shè)有所述缺口。當各所述存儲旋轉(zhuǎn)單元的缺口隨著各存儲旋轉(zhuǎn)單元轉(zhuǎn)動至同一方向時，所有存儲旋轉(zhuǎn)單元的缺口形成供抓取機構(gòu)上下移動的通道。

16、本發(fā)明所述運動機構(gòu)可以為六軸機械臂、三軸機械臂、二軸機械臂、線性驅(qū)動機械臂中的一種。

17、優(yōu)選地，本發(fā)明所述運動機構(gòu)為二軸機械臂。本發(fā)明通過對所述存儲旋轉(zhuǎn)單元設(shè)置所述缺口，形成可供所述抓取機構(gòu)通過的通道，為采用二軸機械臂提供了可能，在無需采用三軸機械臂的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)高效、穩(wěn)定地抓取物品。同時采用二軸機械臂能夠更加節(jié)省空間。

18、所述二軸機械臂提供上下和左右兩個自由度的運動。進一步地，所述二軸機械臂包括z軸移動組件、設(shè)置在所述z軸移動組件上的x或y軸移動組件，所述抓取機構(gòu)設(shè)置在所述x或y軸移動組件上，以使得所述抓取機構(gòu)可沿z軸方向和x或y軸方向移動至所述存儲旋轉(zhuǎn)單元處。

19、本發(fā)明以三維空間坐標軸來限定z軸移動組件以及x或y軸移動組件的移動方向。其中，所述z軸方向指的是沿上下方向移動，對應(yīng)于沿上下分布的所述存儲旋轉(zhuǎn)單元，使得所述抓取機構(gòu)能夠移動至最上層和最下層的存儲旋轉(zhuǎn)單元處。所述x或y軸方向指的是沿橫向方向移動，使得所述抓取機構(gòu)能夠移動至所述存儲旋轉(zhuǎn)單元的內(nèi)側(cè)處。

20、對于本發(fā)明所述二軸機械臂的安裝位置，可以另設(shè)支架或基座，所述z軸移動組件安裝在該支架或基座上，或者直接安裝在所述物品存儲機構(gòu)的支架上。所述z軸移動組件設(shè)置在各存儲單元的一旁。

21、所述z軸移動組件包括基座、設(shè)置在基座上的z軸絲桿、設(shè)置在所述z軸絲桿上的z軸滑座、驅(qū)動所述z軸絲桿使所述z軸滑座移動的z軸絲桿電機。所述基座可以獨立設(shè)置，也可以設(shè)置在所述支架上。

22、所述x或y軸移動組件包括設(shè)置在所述z軸滑座上的x或y軸絲桿、設(shè)置在所述x或y軸絲桿上的x或y軸滑座、驅(qū)動所述x或y軸絲桿使所述x或y軸滑座移動的x或y軸絲桿電機。在此種情況下，所述抓取機構(gòu)設(shè)置在所述x或y軸滑座上。

23、本發(fā)明所述圖像采集機構(gòu)可安裝在所述支架上，也安裝在所述運動機構(gòu)上。進一步地，所述圖像采集機構(gòu)設(shè)置在所述x或y軸移動組件上。更進一步地，設(shè)置在所述x或y軸滑座上。

24、本發(fā)明所述圖像采集機構(gòu)為用于采集物品外觀、二維碼或條形碼信息的傳感器或攝像頭。優(yōu)選地，本發(fā)明所述圖像采集機構(gòu)為用于觀察所述物品存儲機構(gòu)處情況的攝像頭。所述攝像頭不僅可以采集物品圖像信息，還可以觀察物品存儲機構(gòu)處的情況，特別可用于監(jiān)控所述存儲旋轉(zhuǎn)單元的轉(zhuǎn)動情況例如轉(zhuǎn)動的位置。所述攝像頭與所述控制器電連接或無線連接。通過攝像頭和控制器存儲并運行有的圖像識別算法和數(shù)據(jù)庫，能夠自動識別物品的種類并記錄到控制器的數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)了智能庫存管理和產(chǎn)品種類識別。減少了人工干預(yù)，提升了運營效率和管理的精度。優(yōu)選地，所述攝像頭為高清廣角攝像頭。

25、本發(fā)明所述圖像采集機構(gòu)安裝在所述抓取機構(gòu)或所述運動機構(gòu)上。所述圖像采集機構(gòu)能夠跟隨所述抓取機構(gòu)或所述圖像采集機構(gòu)移動，單個圖像采集機構(gòu)就能識別覆蓋整個物品存儲機構(gòu)，既可減少設(shè)置圖像采集機構(gòu)所需數(shù)量，又可以提高抓取的成功率。對于圖像采集機構(gòu)為攝像頭時，攝像頭還能克服需要通過掃碼器近距離掃描識別物品二維碼/條形碼的問題，同時也無需預(yù)先對所要存儲的每一個物品設(shè)置二維碼/條形碼，特別適用于物品無序放置存儲。

26、所述攝像頭收集的物品屬性信息包括物品外形及圖案色彩，進一步地，還包括但不限于物品名稱、生產(chǎn)廠家名稱、大小規(guī)格(容量或重量)。

27、本發(fā)明所述放置部分布在整個存儲旋轉(zhuǎn)單元上。具體地，本發(fā)明所述多個放置部分布在所述存儲旋轉(zhuǎn)單元的外圍和/或內(nèi)側(cè)。本發(fā)明所述存儲旋轉(zhuǎn)單元的內(nèi)側(cè)指的是所述存儲旋轉(zhuǎn)單元靠近軸心線的部分；相反地，外側(cè)指的是所述存儲旋轉(zhuǎn)單元遠離軸心線的部分。

28、本發(fā)明所述放置部為置物架、設(shè)置在存儲旋轉(zhuǎn)單元上的開口、凹槽中的一種或多種。

29、本發(fā)明所述放置部包括但不限于置物架、或者設(shè)置在存儲旋轉(zhuǎn)單元上的開口、凹槽。物品放置在置物架上、或物品的一部分卡嵌在所述開口、凹槽處。

30、本發(fā)明所述電機設(shè)置在所述支撐單元上，所述存儲旋轉(zhuǎn)單元安裝在所述電機上，且所述電機與所述存儲旋轉(zhuǎn)單元的軸心位置連接，以驅(qū)動所述存儲旋轉(zhuǎn)單元旋轉(zhuǎn)。

31、本發(fā)明所述抓取機構(gòu)為機械抓手、電動吸盤或兩者的組合。作為其中一種實施方式，所述抓取機構(gòu)為電動吸盤，通過電動控制實現(xiàn)吸附和釋放動作。所述電動吸盤的吸盤形狀為圓形。

32、本發(fā)明所述控制器通過與所述抓取機構(gòu)、運動機構(gòu)、圖像采集機構(gòu)以及物品存儲機構(gòu)電連接，以控制所述抓取機構(gòu)、運動機構(gòu)、圖像采集機構(gòu)以及物品存儲機構(gòu)協(xié)同運作。進一步地，所述控制器通過無線通信方式與所述抓取機構(gòu)、運動機構(gòu)、圖像采集機構(gòu)以及物品存儲機構(gòu)連接。

33、本發(fā)明所述控制器可采用plc控制器。本發(fā)明所述控制器包括中央處理器、存儲模塊；所述中央處理器與所述存儲模塊連接；所述存儲模塊存儲有包括但不限于用于記錄物品信息的數(shù)據(jù)庫程序代碼、圖像識別算法程序代碼、以及用于控制所述抓取機構(gòu)、運動機構(gòu)、圖像采集機構(gòu)和物品存儲機構(gòu)動作的控制程序代碼。所述中央處理器可通過運行所述的程序代碼以控制所述物品存取裝置工作。

34、本發(fā)明所述控制器可控制所述存儲旋轉(zhuǎn)單元轉(zhuǎn)動，以使缺口對準所述抓取機構(gòu)所在方向。所述圖像采集機構(gòu)可以結(jié)合圖像識別加以輔助定位。圖像采集機構(gòu)將采集的信息反饋給控制器，控制器通過識別算法確定缺口是否轉(zhuǎn)動到預(yù)設(shè)位置。

35、為了能夠更好地對所述缺口定位。進一步地，本發(fā)明所述存儲單元還包括用于檢測所述存儲旋轉(zhuǎn)單元旋轉(zhuǎn)位置的旋轉(zhuǎn)位置傳感單元，所述旋轉(zhuǎn)位置傳感單元與所述控制器電連接或無線連接。所述旋轉(zhuǎn)位置傳感單元能夠檢測所述存儲旋轉(zhuǎn)單元的旋轉(zhuǎn)位置，例如檢測所述缺口的旋轉(zhuǎn)位置，以更加方便、準確將所述缺口對準所述抓取機構(gòu)所在方向。作為其中一種實施方式，所述旋轉(zhuǎn)位置傳感單元包括旋轉(zhuǎn)位置傳感器、與所述旋轉(zhuǎn)位置傳感器適配的至少一個配件；所述旋轉(zhuǎn)位置傳感器與所述控制器電連接或無線連接。所述旋轉(zhuǎn)位置傳感器設(shè)置在所述支架上或所述支撐單元上，所述配件設(shè)置在所述存儲旋轉(zhuǎn)單元上。其中一個所述配件用于反饋所述缺口對準了所述抓取機構(gòu)所在方向，當所述存儲旋轉(zhuǎn)單元的缺口轉(zhuǎn)動至對準所述抓取機構(gòu)所在方向時，所述旋轉(zhuǎn)位置傳感器感應(yīng)到所述配件。所述感應(yīng)包括但不限于電感應(yīng)、光學感應(yīng)、磁感應(yīng)和機械式感應(yīng)。

36、本發(fā)明所述存儲旋轉(zhuǎn)單元的軸心線方向相同且在同一線上。

37、作為其中一種實施方式，本發(fā)明所述存儲旋轉(zhuǎn)單元為轉(zhuǎn)盤。

38、作為其中一種實施方式，本發(fā)明所述存儲旋轉(zhuǎn)單元的缺口的形狀優(yōu)選為扇形或類扇形。

39、本發(fā)明所述支撐單元的形狀、大小在不影響所述抓取機構(gòu)抓取物品的前提下可不做任何限制。作為其中一種實施方式，所述支撐單元為支撐板。

40、本發(fā)明所述支撐單元的至少一部分與所述支架可拆卸連接。

41、給了更方便地對物品存儲機構(gòu)進行擴展，增加存儲單元。本發(fā)明所述支架可模塊化，所述支架有多個可上下相互拼接的支架模塊，每個支架模塊都預(yù)留有用于安裝所述存儲單元的部位，以方便往上增加所述存儲單元、擴展存儲空間。

42、本發(fā)明所述物品存取裝置在待機時，作為其中一種設(shè)置方式，可以設(shè)定將各所述存儲旋轉(zhuǎn)單元旋轉(zhuǎn)至所有所述缺口都對著所述抓取機構(gòu)所在方向，所述抓取機構(gòu)移動至所述缺口所形成的通道。當需要抓取物品時，這樣能快速移動至目標位置。

43、本發(fā)明還提供了一種物品存放的管理方法。

44、所述物品存放的管理方法，利用本發(fā)明所述物品存取裝置，包括如下步驟：將物品的信息預(yù)設(shè)在控制器，或?qū)⒖刂破鬟B接到記錄有物品信息的云端服務(wù)器；當物品存放在存儲旋轉(zhuǎn)單元后，控制器控制運動機構(gòu)帶動圖像采集機構(gòu)依次移動到每一層所述存儲旋轉(zhuǎn)單元處，控制器控制所述存儲旋轉(zhuǎn)單元旋轉(zhuǎn)，圖像采集機構(gòu)識別所觀察到的每一個物品并將信息反饋給控制器，控制器記錄每一層所述存儲旋轉(zhuǎn)單元所存放物品的信息。當所述圖像采集機構(gòu)為攝像頭時，所述攝像頭通過圖像識別算法根據(jù)預(yù)設(shè)的物品信息識別出所觀察到的每一個物品并將信息反饋給控制器。這樣當存放物品時，可任意放置在轉(zhuǎn)盤的放置部，實現(xiàn)無序存放。

45、本發(fā)明還提供了一種物品抓取的控制方法。

46、所述物品抓取的控制方法，利用本發(fā)明所述物品存取裝置，包括如下步驟：當需要尋找并取出某一種類物品時，控制器控制運動機構(gòu)帶動圖像采集機構(gòu)依次移動到每一層所述存儲旋轉(zhuǎn)單元處，控制器控制所述存儲旋轉(zhuǎn)單元旋轉(zhuǎn)，圖像采集機構(gòu)識別所觀察到的每一個物品，當發(fā)現(xiàn)目標物品后，控制器停止所述存儲旋轉(zhuǎn)單元旋轉(zhuǎn)，同時控制所述抓取機構(gòu)移動，以抓取目標物品，抓取目標物品后，控制器控制抓取機構(gòu)移動至指定位置，放下目標物品。當所述圖像采集機構(gòu)為攝像頭時，所述攝像頭通過圖像識別算法根據(jù)預(yù)設(shè)的物品信息識別出所觀察到的每一個物品并將信息反饋給控制器。

47、本發(fā)明還提供了一種物品存取的控制方法。

48、所述物品存取的控制方法，利用本發(fā)明所述物品存取裝置，包括如下步驟：

49、物品存放：將物品的信息預(yù)設(shè)在控制器或?qū)⒖刂破鬟B接到記錄有物品信息的云端服務(wù)器；當物品存放在存儲旋轉(zhuǎn)單元后，控制器控制運動機構(gòu)帶動攝像頭移動到每一層所述存儲旋轉(zhuǎn)單元處，控制器控制所述存儲旋轉(zhuǎn)單元轉(zhuǎn)動和圖像采集機構(gòu)采集圖像信息，并且對所述圖像采集機構(gòu)反饋的圖像信息，利用圖像識別算法、根據(jù)數(shù)據(jù)庫預(yù)設(shè)的物品信息，識別出所觀察到的每一個物品并將信息反饋給控制器，控制器記錄或更新每一層所述存儲旋轉(zhuǎn)單元所存放物品的信息；

50、物品抓?。寒斝枰〕瞿骋环N類物品時，控制器讀取之前所記錄的信息，若有相應(yīng)種類的物品，找到所述目標物品所在的存儲旋轉(zhuǎn)單元，控制器控制運動機構(gòu)帶動抓取機構(gòu)移動到所述存儲旋轉(zhuǎn)單元；當不止一個存儲旋轉(zhuǎn)單元存放有目標物品時，可選擇離抓取機構(gòu)較近的存儲旋轉(zhuǎn)單元或根據(jù)預(yù)設(shè)的優(yōu)先順序選擇指定的存儲旋轉(zhuǎn)單元；控制器同時控制所述存儲旋轉(zhuǎn)單元旋轉(zhuǎn)和運動機構(gòu)帶動抓取機構(gòu)移動，以抓取目標物品，抓取目標物品后，控制器控制抓取機構(gòu)移動至指定位置，放下目標物品。

51、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

52、1、本發(fā)明所述物品存取裝置，通過巧妙設(shè)計所述物品存儲機構(gòu)的構(gòu)成和結(jié)構(gòu)以及采用所述圖像采集機構(gòu)，無需提前手動輸入物品的位置信息，實現(xiàn)物品的無序存放以及準確抓取目標物品。

53、2、通過設(shè)置所述存儲旋轉(zhuǎn)單元的缺口和各存儲旋轉(zhuǎn)單元獨立旋轉(zhuǎn)，使得根據(jù)抓取機構(gòu)的移動情況，控制器控制各存儲旋轉(zhuǎn)單元的缺口轉(zhuǎn)動至與所述抓取機構(gòu)對應(yīng)的位置上，為抓取機構(gòu)形成取物的移動通道，能夠抓取存儲旋轉(zhuǎn)單元上包括外圍和內(nèi)側(cè)的任一物品。

54、3、物品能夠任意放置在存儲旋轉(zhuǎn)單元的放置部，克服了需要給每一個物品種類預(yù)留一定存儲位置的問題，充分利用存儲位置，提高利用率，能根據(jù)實際情況，動態(tài)大幅度增加物品的種類，或通過減少物品的種類或保持種類不變的前提下大幅增加某種物品的存放量。

55、4、各存儲單元相互獨立，可根據(jù)實際情況暫停使用某個存儲單元，方便維護；可擴展物品存儲機構(gòu)的存儲容量，在增加存儲容量的同時不會增加占地面積。