大学生科技竞赛获奖作品：室内高处空间物品存放及管理系统专利

专利名称：室内高处空间物品存放及管理系统

发明人：罗庆生；魏天骐；智耕；王勇；祁一洲；糜相行

室内高处空间物品存放及管理系统

技术领域

本发明属于智能家居技术应用领域，具体涉及一种室内高处空间物品存放及管理系统。

背景技术

科学技术的进步使人们对生活品质有了更高的追求，与此同时，生活节奏的日益加快和住房面积的日趋紧张，却使人们拥有越来越少的时间和空间对生活物品进行收纳放置和分类整理。据调查，中国普通住房室内高度多在2.5～3m之间，储物柜体高度通常只有2m，这种现状使屋内高处空间浪费极大，由此带来的居住人口、存放物品与住房空间之间的矛盾也越来越突出。查询可知，国内目前尚没有一套室内高处空间存放物品的智能化装置系统，而传统的高空储物方式只是物品的简单堆积，显得过于低档，不仅美观性差，物品取放危险性也高，且不便于查找，储物效率低，难以满足现代居民追求高品位生活的需求。

20世纪80年代初，智能家居的概念已经被提出，它是以基本住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居中与生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，来提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性。我国智能家居领域发展较快，但基于智能化管理平台的针对室内物品分类存放与取用的装置或是充分利用高处空间的物品收纳装置却鲜有出现，同时具备以上两种功能的装置更是凤毛麟角。

四川大学林建辉等发明的“同步带驱动的自适应误差消除式自动取物装置”（申请号/专利号：200610020641）有三层安装板，板上设置下料同步带驱动装置、伸缩装置、翻转出料和自动回缩装置，加装有定位弹簧和前、后位限位传感器，能够自适应消除误差，底板上安装的垂直提升架可使该装置做上下运动。该装置仅实现了取放物品，机构较为复杂独立，并没有安装到物架上，完全依赖底板上的垂直升降架实现竖直运动，有取放物品高度的限制，并且需要人工全程监控操作才可完成全部运动流程，不能利用软件技术对物品进行综合管理，实现物品的自动取放，自动化水平较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高室内空间利用率和储物效率的高处空间物品存放及管理系统。上述系统依托机构与电路设计、软件技术实现物品的自动分类存取功能，是一种集信息的采集、整合、支配于一体的智能型机电一体化产品。为实现上述发明目的，本系统由悬挂货架及安装于悬挂货架上的竖直升降装置、水平拖动装置、储物单元取放装置，若干储物单元和软件管理平台组成。

上述悬挂货架可用螺栓固定在室内高处，构成该系统的基本框架，悬挂货架右侧的两层隔板放置2排3列共6个储物单元，在储物单元内存放该系统自动分类的各种物品。

上述竖直升降装置包括平板、电动机Ⅰ、同步带轮Ⅰ、同步带轮Ⅱ、同步带Ⅰ、传动轴、卷线筒Ⅰ、固定轴承、齿轮、定滑轮Ⅰ、锁死机构、钢丝绳Ⅰ、托盘、滑块Ⅰ和直线导轨Ⅰ。电动机Ⅰ固定在悬挂货架左上方的平板上，同步带轮Ⅰ安装在电动机Ⅰ的转轴上，通过啮合同步带Ⅰ使同步带轮Ⅱ转动，进而使安装在固定轴承上的传动轴转动，降低转速。钢丝绳Ⅰ的一端固定在传动轴的卷线筒Ⅰ上，另一端固定在用于容纳储物单元的托盘上，依靠定滑轮Ⅰ的导向作用，将水平运动转换成竖直运动从而带动托盘升降。托盘背部安装着的两个滑块Ⅰ，可沿固定在悬挂货架后方的两根直线导轨Ⅰ滑动，以此保证托盘竖直运动的平稳性。平板上还安装有锁死机构，在系统断电时将卡住传动轴上的齿轮，防止托盘在储物单元及自身重力下重力作用下突然下滑伤害用户。

上述水平拖动装置包括平板、电动机Ⅱ、卷线筒Ⅱ、定滑轮Ⅱ、钢丝绳Ⅱ、滑块Ⅱ和直线导轨Ⅱ。悬挂货架上层框架内侧分布安装若干定滑轮Ⅱ，前方框架上下各固定一条直线导轨Ⅱ，电动机Ⅱ固定在平板上，其转轴上安装有卷线筒Ⅱ，卷线筒Ⅱ分为两部分，分别用于收、放钢丝绳Ⅱ，钢丝绳Ⅱ依靠定滑轮Ⅱ的导向作用，缠绕在悬挂货架前上方的空间内，可带动储物单元取放装置连接板Ⅰ和连接板Ⅲ上的滑块Ⅱ沿直线导轨Ⅱ作水平运动。

上述储物单元取放装置包括电动机Ⅲ、同步带轮Ⅲ、同步带轮Ⅳ、同步带Ⅱ、电动机Ⅳ、同步带轮Ⅴ、同步带Ⅲ、托板、丝杠、光杠Ⅰ、光杠Ⅱ、滑块Ⅱ、连接板Ⅰ、连接板Ⅱ、连接板Ⅲ和连接板Ⅳ。连接板Ⅰ与连接板Ⅱ用四根光杠Ⅱ连接，连接板Ⅱ和连接板Ⅲ用三根穿过托板的光杠Ⅰ连接，保证该装置整体强度，连接板Ⅰ安装滑块Ⅱ两个，连接板Ⅲ安装滑块Ⅱ^一个，丝杠穿过托板，一端固连在连接板Ⅲ上的轴承内，另一端通过同步带轮Ⅲ、同步带轮Ⅳ、同步带Ⅱ构成的同步带机构与安装在连接板Ⅱ上的电动机Ⅲ连接，电动机Ⅲ转动使丝杠旋转，托板上安装着的与光杠Ⅰ嵌套的三个直线轴承可使托板在旋转丝杠的带动下做竖直升降运动，托板下方一侧贴在同步带Ⅲ，与安装在电动机Ⅳ转轴上的同步带轮Ⅴ啮合，电动机Ⅳ固定在托板下方，该装置两侧设有连接板Ⅳ，增加装置强度。

上述软件管理平台硬件设施包括触摸屏、扫码枪和条形码打印机。该硬件设施安装在悬挂货架下方用户方便使用处，用户在触摸屏上登录该管理平台，当存放物品时，用扫码枪对物品扫码，系统自动取下合适的储物单元，待用户放入物品后系统将其自动放回，若物品无条形码，则用户可自行录入，将打印机打印出的条形码贴在物品上；当取用物品时，用户通过触摸屏搜索该物品，系统会自动取下物品所在的储物单元，用户取出物品后系统将储物单元自动收回。用户平常可通过该平台了解物品的存放日期、存放位置、保质期等详细信息，实现对存储物品的综合化、智能化管理。

本发明与其他技术相比具有如下优点：

1）本发明结构简单，占地面积小，可充分利用室内高处空间，运动原理简洁清晰，自行设计的运输及存取装置，为物品的自动存取提供机构保障，有效改善家居生活条件。

2）本发明融合机电技术、软件工程技术、信息检索技术等多项技术，是一种可实现物品自动存取功能的智能型产品，解决了高处物品难以取放的难题，省心省力的同时增强了物品存取的便利性、安全性和美观性，产品的性价比高。

3）本发明拥有自主研发的软件管理系统，人机交互界面友好，用户可利用该系统对物品进行记录、检索、分类、查阅详细信息等操作，极大地提升了储物效率和生活品位。

附图说明

附图L-1为本发明室内高处空间物品存放及管理系统的总体分布图。(www.xing528.com)

附图L-2为本发明室内高处空间物品存放及管理系统的竖直升降装置工作平台示意图。

附图L-3为本发明室内高处空间物品存放及管理系统的水平拖动装置示意图。

附图L-4为本发明室内高处空间物品存放及管理系统的储物单元取放装置示意图。

附图L-5为本发明室内高处空间物品存放及管理系统的储物单元取放装置主视图。

附图L-6为本发明室内高处空间物品存放及管理系统软件管理平台的硬件组成示意图。

上述附图中标号名称：1—悬挂货架；2—扫码枪；3—条形码打印机；4—触摸屏；5—储物单元；6—固定轴承；7—卷线筒Ⅰ；8—定滑轮Ⅰ；9—平板；10—传动轴；11—锁死机构；12—齿轮；13—电动机Ⅰ；14—同步带轮Ⅱ；15—同步带轮Ⅰ；16—同步带Ⅰ；17—电动机Ⅱ；18—定滑轮Ⅱ；19—钢丝绳Ⅰ；20—托盘；21—滑块Ⅰ；22—直线导轨Ⅰ；23—直线导轨Ⅱ；24—钢丝绳Ⅱ；25—卷线筒Ⅱ；26—同步带轮Ⅲ；27—光杠Ⅰ；28—电动机Ⅲ；29—光杠Ⅱ；30—丝杠；31—托板；32—同步带轮Ⅳ；33—同步带Ⅱ；34—连接板Ⅰ；35—滑块Ⅱ；36—连接板Ⅱ；37—连接板Ⅲ；38—电动机Ⅳ；39—同步带轮Ⅴ；40—同步带Ⅲ；41—连接板Ⅳ。

具体实施方式

下面结合以上附图和具体实施对本发明作进一步详细说明：

附图L-1为室内高处空间物品存放及管理系统的总体分布图，本发明包括悬挂货架及安装于悬挂货架上的竖直升降装置、水平拖动装置、储物单元取放装置，若干储物单元，软件管理平台组成。上述悬挂货架作为该系统的基本框架，可用螺栓固定在室内高处，悬挂货架右侧的两层隔板用来放置若干储物单元，本发明设计为2排3列共6个储物单元，在储物单元中可存放所述系统自动分类的各种物品。

附图L-2为室内高处空间物品存放及管理系统的竖直升降装置工作平台示意图，上述竖直升降装置包括平板、电动机Ⅰ、同步带轮Ⅰ、同步带轮Ⅱ、同步带Ⅰ、传动轴、卷线筒Ⅰ、固定轴承、齿轮、定滑轮Ⅰ、锁死机构、钢丝绳Ⅰ、托盘、滑块Ⅰ和直线导轨Ⅰ。悬挂货架左上方用螺丝固定平板，在其上方固定电动机Ⅰ，同步带轮Ⅰ、同步带轮Ⅱ分别与同步带Ⅰ相啮合构成同步带机构，同步带轮Ⅱ通过键配合安装在传动轴上，传动轴则通过固定轴承安装在平板上，其上还安装有卷线筒Ⅰ和齿轮，钢丝绳Ⅰ的一端固定在传动轴的卷线筒Ⅰ上，另一端通过定滑轮Ⅰ固定在用于容纳储物单元的托盘上，电动机Ⅰ转动通过同步带机构降速传到传动轴上，使卷线筒Ⅰ转动，进而带动托盘升降，与用户进行储物单元的交换；托盘背部安装两个滑块Ⅰ，可沿焊接在悬挂货架后方的两根直线导轨Ⅰ滑动，以此保证储物单元在竖直运动中的平稳性；平板上锁死机构的衔铁，在系统断电后将脱离电磁铁的吸附，卡住传动轴上的齿轮，使传动轴终止转动，防止托盘在储物单元及自身的重力下突然滑下伤及用户。

附图L-3为室内高处空间物品存放及管理系统的水平拖动装置示意图，上述水平拖动装置包括平板、电动机Ⅱ、卷线筒Ⅱ、定滑轮Ⅱ、钢丝绳Ⅱ、滑块Ⅱ和直线导轨Ⅱ。电动机Ⅱ固定在平板上，其转轴与卷线筒Ⅱ连接，卷线筒Ⅱ可收放钢丝绳Ⅱ，钢丝绳Ⅱ依靠若干定滑轮Ⅱ为导向布置在悬挂货架上，电动机Ⅱ转动带动卷线筒Ⅱ转动，从而带动储物单元取放装置连接板Ⅰ和连接板Ⅲ上的滑块Ⅱ沿悬挂货架前面上下安装的两条直线导轨Ⅱ作水平运动，横向移动到软件管理平台指定的储物单元所在的列上。

附图L-4和附图L-5分别为室内高处空间物品存放及管理系统的储物单元取放装置示意图和主视图，上述储物单元取放装置包括电动机Ⅲ、电动机Ⅳ、同步带轮Ⅲ、同步带轮Ⅳ、同步带Ⅱ、同步带轮Ⅴ、同步带Ⅲ、托板、丝杠、光杠Ⅰ、光杠Ⅱ、滑块Ⅱ、连接板Ⅰ、连接板Ⅱ、连接板Ⅲ和连接板Ⅳ。连接板Ⅰ与连接板Ⅱ用四根光杠Ⅱ连接，连接板Ⅱ和连接板Ⅲ用三根穿过托板的光杠Ⅰ连接，与光杠Ⅰ嵌套的三个直线轴承安装在托板上，连接板Ⅰ安装滑块Ⅱ两个，连接板Ⅲ安装滑块Ⅱ^一个，丝杠穿过托板，一端固连在连接板Ⅲ上的轴承内，另一端通过同步带轮Ⅲ、同步带轮Ⅳ、同步带Ⅱ构成的同步带机构与电动机Ⅲ连接，电动机Ⅲ转动带动丝杠旋转，托板依靠直线轴承沿光杠Ⅰ做竖直升降运动，托板下部贴在同步带Ⅲ，与安装在电动机Ⅳ转轴上的同步带轮Ⅴ啮合，电动机Ⅳ转动同步带轮Ⅴ，进而使托板做抽拉动作，可实现在悬挂货架上或是从托盘上取放储物单元的功能。

附图L-6为室内高处空间物品存放及管理系统软件管理平台的硬件组成示意图，上述软件管理平台硬件设施包括触摸屏、扫码枪和条形码打印机。该硬件设施安装在悬挂货架下方用户方便使用处，用户在触摸屏上输入用户名与密码登录该管理平台后，当选择存放物品命令时，用扫码枪对物品扫码，系统分析数据锁定存放同类物品的储物单元，储物单元取放装置接收到指令后通过水平拖动装置及自身升降平台与托板取下该储物单元，传递给竖直升降装置中的托盘，托盘在钢丝绳Ⅰ带动下下降，交到用户手中，用户放入物品后，系统将逆向执行上述过程即自动放回储物单元，若物品无条形码，则用户可自行录入，将打印机打印出的条形码贴在物品上，再执行存放指令；当进行取用物品时，用户通过触摸屏搜索该物品，系统同样执行上述过程自动取下物品所在储物单元，用户取出物品后系统将储物单元自动放回。用户平常可通过上述软件管理平台了解物品的存放日期、存放位置、保质期等详细信息，以此提高对所存物品的管理能力和取放效率。

说明书附图

附图L-1 本发明室内高处空间物品存放及管理系统的总体分布图

附图L-2 本发明室内高处空间物品存放及管理系统的竖直升降装置工作平台示意图

附图L-3 本发明室内高处空间物品存放及管理系统的水平拖动装置示意图

附图L-4 本发明室内高处空间物品存放及管理系统的储物单元取放装置示意图

附图L-5 本发明室内高处空间物品存放及管理系统的储物单元取放装置主视图

附图L-6 本发明室内高处空间物品存放及管理系统软件管理平台的硬件组成示意图