基于无人机投递的家用智能包裹箱及其控制方法与流程

文档序号：14663266发布日期：2018-06-12 18:36阅读：512来源：国知局

本发明属于自动化控制技术领域，具体涉及一种主要由无人机投递与特制箱体的配合组成的家用智能包裹箱及其控制方法。

背景技术：

随着时代的发展，中国电商事业发展日趋旺盛，人们更加喜欢网上购物，该趋势促进物流行业的发展，在物流运输过程中，工作量最大和效率低下的部分是物流的“最后一公里”部分，其中，社区人口密集，领取包裹的物流中心点拥塞，办事效率低下，同时，对于居住在高层的居民，上班人群和距离物流中心点比较远的居民，领取包裹是个比较麻烦的事情。

目前，市场上已经出现一些利用无人机进行投递的方式，具体是利用无人机进行简单的装卸货或者是利用无人机将包裹运输至诸多包裹群放中心。现有的无人机投递方式，可以在一定程度上缓解物流的“最后一公里”痛点，但其无法将包裹直达居民家庭，不能完全解决“最后一公里”的问题。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种基于无人机投递的家用智能包裹箱及其控制方法。

技术方案：本发明所述的一种基于无人机投递的家用智能包裹箱，包括箱体、内门控制单元、包裹接收伸缩装置、传感器单元和控制模块，所述箱体包括支撑框架和外壳，箱体的相对面分别设有内门、外门；所述内门控制单元包括内门、电磁锁、状态指示灯和把手，所述电磁锁安装于箱体与内门接合处，所述状态指示灯贯穿门体，所述把手安装与内门上；所述包裹接收伸缩装置包括LED信号灯、幕布、导轨、步进电机、步进电机驱动器和边缘挡板，所述导轨分别固定于箱体两侧，两导轨外端部连接有外门，外门内侧活动连接有幕布，两侧导轨分别设有LED信号灯、边缘挡板，所述步进电机与导轨电连接驱动导轨移动；所述传感器单元包括磁感应传感器、限位器和距离传感器，所述磁感应传感器安装于内门处用于检测内门的状态，所述限位器安装于外门处用于检测外门的状态，所述距离传感器安装于箱体内侧，用于检测包裹状态；所述控制模块包括单片机以及与所述单片机连接的通信模块、定位模块和电源模块。

进一步的，所述箱体内嵌于建筑墙体内，外壳采用防水铝制外壳制成。

进一步的，所述内门采用对开门结构，外门采用自动开启式，通过齿轮齿条啮合运动开启，外门与箱体之间设有防水胶带。

进一步的，所述箱体顶部支撑板上还设有照明装置，照明装置采用LED灯条；箱体底部设有流利条。

进一步的，所述幕布内侧还连接有导向板，所述幕布和导向板均采用内低外高结构。

进一步的，所述外门和内门同时只能开一种。

进一步的，所述单片机采用基于Arduino的物联网控制芯片。

进一步的，所述通信模块采用WIFI模块和XBEE模块；所述定位模块采用提供经纬度和高度信息的GPS模块和用于准确定位的LED信号灯；所述电源模块包括电源以及电源稳压模块。

本发明还公开了上述一种基于无人机投递的家用智能包裹箱的控制方法，包括如下步骤：

(1)用户在网上进行浏览并下单，同时设置自己接收包裹时间段和休息时间段及其他设置；

(2)包裹到达社区中心，无人机确认包裹信息无误以后，查询数据库，了解用户个性设置，等待合适的时间段配送；

(3)无人机达到目的地后与箱体无线通信模块进行通信，同时箱体检查内部有无剩余空间，如有剩余空间则确认包裹信息，如没有剩余空间，则通知无人机飞回，外门锁止并通知用户尽快领取箱体包裹；

(4)确认包裹信息无误后，箱体控制模块控制步进电机运转打开外门，同时启动LED信号灯，启动电磁锁关闭内门，命令状态指示灯亮红灯警示；

(5)无人机通过用于准确定位的LED信号灯进行定位；

(6)无人机释放包裹，包裹落在幕布并下滑经导向板落至箱体内部流利条上；

(7)无人机离开，箱体控制模块控制步进电机反转关闭外门，同时关闭LED信号灯，断开电磁锁，状态指示灯关闭红灯警示；

(8)红外距离传感器检测包裹，箱体控制模块控制状态指示灯亮绿灯提示用户；

(9)箱体控制模块更新包裹物流信息，并通过网络更新信息提示用户。

有益效果：本发明无人机和箱体都会对包裹信息进行多次查询，保证了安全性并降低误送率，同时本发明的箱体、诸多传感器和内外门运动设计，都是在充分社会调研基础下进行的，可以满足绝大多数用户的期待要求。

附图说明

图1为本发明箱体结构示意图；

图2为本发明的整体控制电路结构框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。

如图1所示的一种基于无人机投递的家用智能包裹箱，包括箱体、内门控制单元、包裹接收伸缩装置、传感器单元和控制模块。

所述箱体包括支撑框架和外壳4，外壳4采用防水铝制外壳制成。箱体嵌入于家庭建筑墙体，且内外端分别设有内门5和外门3，内门5采用对开门形式，供用户使用；外门3采用自动开启式，齿轮齿条啮合运动，供接收包裹使用。

箱体底部设有流利条6，其是组成包裹移动平台的重要部件，当包裹从自动安全双向门下落时，包裹下落至内门内侧，利用流利条6内外门侧之间的高度差，使包裹利用重力移动至箱体前部。

所述内门控制单元包括内门5、电磁锁11、状态指示灯21和把手12。内门5上设有电磁锁11，状态指示灯21和人体工程学的把手12。电磁锁11主要用来锁止内门，外门开启前，电磁锁11上电动作，内门锁止确保安全；状态指示灯21置于内门，贯穿门体，供用户在室内查看，当红外距离传感器7检测到箱体内有包裹时，状态指示灯21亮绿灯提示用户箱内有包裹；当外门处于打开状态时，无论箱体内有无包裹，状态指示灯21均亮红灯警示。人体工程学的把手12，其符合人体手掌结构在保证舒适度以及实用性的基础上设计和生产。

所述包裹接收伸缩装置包括LED信号灯25、幕布9、导轨2、步进电机1、步进电机驱动器18和边缘挡板8，所述导轨2分别固定于箱体两侧，两导轨外端部连接有外门3，外门3内侧活动连接有幕布9，两侧导轨分别设有LED信号灯25、边缘挡板8，所述步进电机1与导轨2电连接驱动导轨2移动。

箱体与外门连接处设有防水胶带，外门置于室外，会因天气等原因，接触水或者其他污染物，此时，防水胶带可以起到很好的保护作用。

当无人机到来时，无人机通过Xbee模块与智能快递箱通讯，与云端信息进行匹配，确认身份后，电磁锁上电动作，内门锁止，Arduino单片机驱动步进电机1运转，外门3打开，LED信号灯25通过特定频率的脉冲信号协助无人机精准定位，无人机运行至箱体外门正上方后，无人机释放包裹，包裹落入涤纶的幕布9，再经导向板10落入箱体内，之后步进电机1反转，关闭外门，直到触发限位器20，步进电机1停止运转。

传感器单元包括磁感应传感器14、限位器20和多个红外距离传感器7，所述磁感应传感器14安装于内门处用于检测内门的状态，所述限位器20安装于外门处用于检测外门的状态，所述红外距离传感器7安装于箱体内侧，用于检测包裹状态。此外，检测内门状态的磁感应传感器14和检测外门状态的限位器20两者相互配合，确保内外门不能同时打开，保证安全。箱体内共设有3个红外距离传感器7，用于检测包裹，当检测到包裹时，状态指示灯21亮绿灯。

箱体内还设有照明装置，照明装置置于箱体内侧顶部支撑板底部，采用LED灯条内嵌于箱体顶部支撑板底部用于照明，同时，使用的为可编程的LED灯条，用户可以根据自己的喜好，设置LED灯条的灯色颜色和灯光闪烁方式。

箱体底部还设有包裹移动平台，该平台采用滚轮轨装置，所述滚轮轨装置前后倾斜放置，内低外高。箱体可以同时容纳三件包裹，包裹移动平台放两件包裹，另一件包裹叠于上方。箱体内若已有三件包裹，箱体控制模块会通知用户尽快取出包裹并在此期间无人机不运输此用户的包裹直至箱体有剩余空间。

还包括网络购物平台以及物流跟踪平台，网络购物平台和物流跟踪平台都有网页版和手机版；网络购物平台和物流跟踪平台与箱体的控制芯片共同管理包裹数据库。

如图2所示的电路控制原理框图。控制模块置于箱体的顶部，采用封闭式存放，避免用户接触，保证安全性和美观性。控制模块电路部分包括单片机以及与所述单片机连接的通信模块、定位模块和电源模块。

其中，单片机采用基于Arduino的物联网控制芯片；所述通信模块采用WIFI模块和XBEE模块；所述定位模块采用提供经纬度和高度信息的GPS模块和用于准确定位的LED信号灯；所述电源模块包括电源以及电源稳压模块。除此之外，单片机还与上述的状态指示灯、限位器、电磁锁、磁感应器、红外距离传感器以及照明装置电连接，对其进行相应的控制。

上述一种基于无人机投递的家用智能包裹箱的控制方法，包括如下步骤：

(1)用户在网上进行浏览与订单，同时设置自己接收包裹时间段和休息时间段及其他设置；