一种自动叠放并分类收纳衣物的智能衣柜及方法

本发明涉及智能衣柜，特别是涉及一种自动叠放并分类收纳衣物的智能衣柜及方法。

背景技术：

1、随着生活节奏的加快，个人时间逐渐被压缩，而琐碎的家务又占用了太多个人时间。关于地面清洁、餐具清洁等家务，智能扫地机器人、洗碗机等智能家居方案已经给出了答案。但现有衣柜功能单一，只能作为储存家具使用。

2、日常衣服的分类整理和护理以及换季衣服的整理收纳会占用大量的个人时间，衣柜空间规划不合理，更会影响衣服整理收纳的效率，浪费时间。

3、因此，有必要设计一种具备智能化和多功能特点的智能衣柜，以实现衣物的自动叠放并分类收纳，省去衣物整理收纳所占用的个人时间，提高衣物整理收纳效率。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种自动叠放并分类收纳衣物的智能衣柜及方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现衣物的自动叠放并分类收纳，省去衣物整理收纳所占用的个人时间，提高衣物整理收纳效率。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种自动叠放并分类收纳衣物的智能衣柜，包括柜体，所述柜体内一侧顶部连接有旋转晾衣架，所述旋转晾衣架上用于悬挂可折叠衣架，另一侧顶部连接有协作机械臂，所述旋转晾衣架下方的所述柜体内连接有晾衣杆，所述协作机械臂下方的所述柜体内由上至下依次设有折叠处理平台、衣服分类机构和衣服存储平台；所述柜体上还设有主控单片机；

4、所述旋转晾衣架包括挂钩滑车、挂钩滑车环形轨道和挂钩滑车驱动装置，多个所述挂钩滑车间隔滑动设置于所述挂钩滑车环形轨道上，所述挂钩滑车驱动装置用于驱动各所述挂钩滑车沿所述挂钩滑车环形轨道同步移动，所述挂钩滑车环形轨道靠近所述协作机械臂的一端设有第一接近式传感器，用于识别由所述可折叠衣架悬挂的衣服是否到达定位抓取点；所述挂钩滑车驱动装置和所述第一接近式传感器均与所述主控单片机信号连接；

5、所述协作机械臂末端连接有末端夹爪，所述协作机械臂和所述末端夹爪均由协作机械臂控制器控制；所述柜体内顶部还连接有视觉摄像头；所述视觉摄像头和所述协作机械臂控制器均与所述主控单片机信号连接；

6、所述主控单片机根据所述视觉摄像头的识别信息通过所述协作机械臂控制器控制所述协作机械臂和所述末端夹爪对需要收纳的衣服进行抓取并转移；

7、所述晾衣杆用于悬挂储放不可折叠收纳类衣服，所述衣服存储平台用于储放可折叠收纳类衣服；

8、所述折叠处理平台一侧设有推进杆，所述推进杆由直线位移驱动装置驱动在所述折叠处理平台上往复平移，所述直线位移驱动装置与所述主控单片机信号连接，当将可折叠的衣服转移至所述折叠处理平台后，所述主控单片机根据所述视觉摄像头的识别信息，控制所述推进杆并通过所述协作机械臂控制器控制所述协作机械臂和所述末端夹爪对可折叠衣服进行折叠；所述折叠处理平台上设有开口，用于与所述衣服分类机构的托板相匹配以通过所述协作机械臂将折叠好的衣服平移至所述托板上；

9、所述衣服分类机构包括xyz三轴移动平台和运动平台机构，所述运动平台机构包括所述托板、滑台和托板驱动装置，所述滑台与所述xyz三轴移动平台连接，所述xyz三轴移动平台用于驱动所述滑台在x轴、y轴和z轴三个方向移动，所述托板转动连接在所述滑台上并由所述托板驱动装置驱动旋转，所述托板的旋转轴线平行于x轴；所述xyz三轴移动平台和所述托板驱动装置均与所述主控单片机信号连接；当将折叠好的衣服平移至所述托板上后，所述主控单片机控制所述xyz三轴移动平台和所述托板驱动装置将折叠好的衣服放置在所述衣服存储平台上。

10、优选地，所述衣服存储平台包括沿x轴方向依次设置的上装存储平台和下装存储平台；当将折叠好的衣服置于所述托板上后，所述主控单片机根据所述视觉摄像头识别的可折叠收纳类衣服的类型控制所述xyz三轴移动平台和所述托板驱动装置将折叠好的衣服放置在所述上装存储平台或所述下装存储平台上。

11、优选地，所述上装存储平台和所述下装存储平台均沿z轴方向滑动设置于所述柜体内，所述上装存储平台由第一驱动装置驱动，所述下装存储平台由第二驱动装置驱动；

12、所述上装存储平台与所述下装存储平台之间设有第一隔板，所述第一隔板与所述柜体之间形成下装存储隔间，所述上装存储平台与所述晾衣杆之间设有第二隔板，所述第二隔板、所述第一隔板与所述柜体之间形成上装存储隔间，所述上装存储隔间和所述下装存储隔间底部均设有光电对射传感器；

13、所述柜体外侧面上设有触摸显示屏，所述光电对射传感器和所述触摸显示屏均与所述主控单片机信号连接；

14、当所述上装存储平台和所述下装存储平台下移分别遮挡所述光电对射传感器后，所述主控单片机控制所述上装存储平台和所述下装存储平台停止下降，并发送信号给所述触摸显示屏，显示衣服已满。

15、优选地，所述晾衣杆包括杆体、第二接近式传感器、推衣滑块、导向轴、第一传动皮带、推衣电机、主动轮和从动轮，所述杆体内沿其长度方向间隔嵌装有多个所述第二接近式传感器，所述杆体内设有安装槽，所述安装槽沿所述杆体长度方向向两端延伸，所述安装槽内固定连接有两个平行于所述杆体的所述导向轴，所述主动轮和所述从动轮分别转动连接在所述安装槽两端，所述推衣电机与所述主动轮连接，用于驱动所述主动轮转动，所述第一传动皮带传动连接所述主动轮和所述从动轮，所述推衣滑块滑动设置于两个所述导向轴上并与所述第一传动皮带的上端面固定连接，通过所述推衣电机驱动所述第一传动皮带运动进而带动所述推衣滑块沿所述导向轴移动，以推动挂在所述杆体上的不可折叠类衣服的平移，所述第二接近式传感器用于识别所述杆体上相应位置是否挂设有衣服，各所述第二接近式传感器和所述推衣电机均与所述主控单片机信号连接。

16、优选地，所述旋转晾衣架还包括外壳，所述外壳固定于所述挂钩滑车环形轨道上端，所述挂钩滑车驱动装置包括第一步进电机、传动齿轮、主动轮、从动轮和第二传动皮带，所述第一步进电机通过第一步进电机支架固定连接在所述外壳上，所述第一步进电机通过所述传动齿轮与所述主动轮传动连接，所述主动轮转动连接在所述外壳内，多个所述从动轮转动连接在所述外壳内并沿所述挂钩滑车环形轨道间隔分布，所述第二传动皮带传动连接所述主动轮和各所述从动轮，各所述挂钩滑车均与所述第二传动皮带固定连接。

17、优选地，所述柜体包括底板、左侧板、右侧板、后侧板、顶板和滑动门，所述左侧板、所述右侧板和所述后侧板底部分别固定连接在所述底板左右两端和后端，顶部分别固定连接在所述顶板左右两端和后端，两个所述滑动门上下两端分别滑动连接在所述顶板和所述底板的前端，所述触摸显示屏固定连接在其中一个所述滑动门外侧面上；所述第二隔板前端和所述右侧板之间固定连接有第三隔板，所述第三隔板上端与所述折叠处理平台前端固定连接，下端延伸至所述第一隔板上端。

18、本发明还提供一种自动叠放并分类收纳衣物的方法，采用以上所述的自动叠放并分类收纳衣物的智能衣柜，包括以下步骤：

19、(1)将衣服通过衣架挂在所述挂钩滑车上；所述主控单片机控制所述挂钩滑车驱动装置驱动所述挂钩滑车沿所述挂钩滑车环形轨道移动，将衣服移动至所述定位抓取点；

20、(2)所述第一接近式传感器识别到衣服后发送信号至所述主控单片机，所述主控单片机发送信号给所述协作机械臂控制器，所述协作机械臂控制器控制所述协作机械臂夹取衣架，将衣服从所述挂钩滑车上取下并移动至检测点，所述视觉摄像头识别衣服类型并将信号发送至所述主控单片机，所述主控单片机根据接收信号判断衣服为可折叠收纳类衣服还是不可折叠收纳类衣服；若衣服为不可折叠收纳类衣服，进行步骤(3)，若衣服为可折叠收纳类衣服，进行步骤(4)～(6)；

21、(3)所述主控单片机执行挂衣程序并发送信号给所述协作机械臂控制器，所述协作机械臂控制器控制所述协作机械臂将衣架挂设在所述晾衣杆上，然后复位等待夹取下一件待处理衣物；

22、(4)所述主控单片机执行放衣程序并发送信号给所述协作机械臂控制器，所述协作机械臂控制器控制所述协作机械臂倾斜下降将衣服平铺展开放在所述折叠处理平台上；

23、(5)所述视觉摄像头识别和定位所述折叠处理平台上的衣服折叠抓取点和与其对应的放置点并发送信号至所述主控单片机，所述主控单片机发送衣服折叠抓取点和放置点位置信息至所述协作机械臂控制器，所述协作机械臂控制器控制所述协作机械臂依次夹取抓取点位置使其运动到相应放置点位置，并配合所述推进杆完成衣服的折叠；

24、(6)折叠完成后，所述协作机械臂控制器控制所述协作机械臂夹取折叠好的衣服平移至所述托板上，并发送信号至所述主控单片机；所述主控单片机控制所述xyz三轴移动平台和所述托板驱动装置将折叠好的衣服放置在所述衣服存储平台上。

25、优选地，步骤(2)中，若衣服为可折叠收纳类衣服，所述主控单片机根据接收信号判断可折叠收纳类衣服属于上装还是下装，然后再进行步骤(4)～(6)；

26、步骤(6)中，若衣服为上装，所述主控单片机控制所述xyz三轴移动平台将所述托板移动至上装存储平台后上方，随后将所述托板向前移动，同时控制所述托板驱动装置带动所述托板倾斜，使衣服滑落至所述上装存储平台上；若衣服为下装，所述主控单片机控制所述xyz三轴移动平台将所述托板移动至下装存储平台后上方，随后将所述托板向前移动，同时控制所述托板驱动装置带动所述托板倾斜，使衣服滑落至所述下装存储平台上。

27、优选地，步骤(3)中，所述协作机械臂控制器控制所述协作机械臂将衣架挂设在所述晾衣杆上时，先将衣服挂设在与最右侧的第二接近式传感器对应的位置，最右侧的所述第二接近式传感器识别到衣服后发送信号给所述主控单片机，所述主控单片机控制推衣电机驱动推衣滑块向左侧移动将衣服向左侧推移，直至所述晾衣杆上最左侧的所述第二接近式传感器识别到衣服后停止，后续按照衣服先后顺序分别进行挂衣操作，依次将衣物推移至与各所述第二接近式传感器对应位置处，直至所述晾衣杆上与各所述第二接近式传感器对应位置处均挂设有衣服后，最右侧的所述第二接近式传感器向所述主控单片机发出满载信号，停止推衣和挂衣操作。

28、优选地，所述方法还包括：

29、获取需要收纳的衣服对红外光谱的反射波；

30、根据所述反射波的波长与布料光谱的对比结果，判断所述需要收纳的衣服的材质是否为桑蚕丝材质或者真丝材质；所述布料光谱为预设材质的衣服与所述红外光谱照射在所述预设材质的衣服上的反射波的波长的对照关系表；所述预设材质为桑蚕丝材质或者真丝材质；

31、当所述需要收纳的衣服的材质是桑蚕丝材质或者真丝材质时，所述需要收纳的衣服为不可折叠收纳类衣服；

32、当所述需要收纳的衣服的材质不是桑蚕丝材质或者真丝材质时，获取所述需要收纳的衣服的衣物图像；

33、对所述衣物图像进行预处理，得到所述需要收纳的衣服的边缘图像；

34、将所述边缘图像输入yolo3，得到分类结果；所述分类结果为所述需要收纳的衣服是不可折叠收纳类衣服或者所述需要收纳的衣服是可折叠收纳类衣服；

35、当所述分类结果为所述需要收纳的衣服是所述可折叠类衣服时，将所述需要收纳的衣服对应的边缘图像与预设衣物分类模版进行比对，根据所述比对的结果确定所述需要收纳的衣服的衣服类别；所述衣服类别为上衣、短袖、长裤或者短裤；所述预设衣物分类模版是所述衣服类别和所述衣服类别对应的衣服轮廓的对照关系表；

36、确定所述需要收纳的衣服对应的所述边缘图像的极值点和拐点，并将对应的所述边缘图像的极值点和拐点作为第一边缘特征点；

37、确定所述预设衣物分类模版的极值点和拐点，并将所述预设衣物分类模版的极值点和拐点作为第二边缘特征点；

38、为对应的所述边缘图像建立第一直角坐标系，确定所述第一边缘特征点的第一坐标；

39、为所述预设衣物分类模版建立第二直角坐标系，确定第二边缘特征点的第二坐标；

40、确定所述第一边缘特征点中的第一预设位置对应的边缘特征点与所述第二边缘特征点中的所述第一预设位置对应的第二预设边缘特征点重合时的变换矩阵；

41、根据所述变换矩阵，确定对应的所述边缘图像在所述第二直角坐标系下所述第一边缘特征点的第二坐标；

42、根据所述第一边缘特征点中第二预设位置对应的第二坐标和所述第二边缘特征点中第二预设位置对应的第二坐标，以重合点作为固定点，对所述需要收纳的衣服对应的所述边缘图像进行旋转和缩放，得到所述需要收纳的衣服的目标放置位置；所述重合点为所述第一边缘特征点中的第一预设位置对应的第二坐标和所述第二边缘特征点中的第一预设位置对应的第二坐标重合时对应的第二坐标；所述目标放置位置为预设尺寸的区域；所述预设尺寸大于所述预设衣物分类模版的尺寸；

43、根据所述需要收纳的衣服的目标放置位置，确定预设抓取点对应的第二坐标，并将所述预设抓取点对应的第二坐标作为所述需要收纳的衣服的折叠抓取点。

44、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

45、本发明提供的自动叠放并分类收纳衣物的智能衣柜及方法，主控单片机根据视觉摄像头的识别信息控制协作机械臂对需要收纳的衣服进行抓取并转移，能够将不可折叠收纳类衣服挂设于晾衣杆上，主控单片机控制推进杆、协作机械臂和末端夹爪能够对可折叠衣服进行折叠，并能够将折叠好的衣服平移至衣服分类机构的托板上，然后控制xyz三轴移动平台和托板驱动装置将折叠好的衣服放置在衣服存储平台上，实现衣物的自动叠放并分类收纳，省去衣物整理收纳所占用的个人时间，提高衣物整理收纳效率。