一种智能贩卖机及其抓取物品的方法

技术领域：

本发明涉及贩卖机的技术领域，特别涉及一种智能贩卖机及其抓取物品的方法。

背景技术：

现有市场的贩卖机的外形和贩卖的物品的种类复杂多样，且绝大多数贩卖机仅能贩卖单一种类的产品，无法实现单一机器的物品多样化，且现有的贩卖机绝大多数都属于非智能贩卖机，即选择好所需物品后按压相应的按键或者是触摸屏按键，缴纳相应物品金额后贩卖机通过相应的机械结构推出物品，使物品掉入取货口，从而完成购物。但是目前的贩卖机存在以下问题：购物的模式单一，消费过程中缺少趣味性可玩性，不能满足客户更多购物模式的需求。再有就以目前现有市场的贩卖机而言，物品的加装仍然是一个较为麻烦的问题，比如饮料自动贩卖机来说，在物品售罄需要人工进行添加时，需要添货员主动区分物品种类放入不同物品的存放区域，售卖机才可正常的进行售卖，需要的人工成本很高，添货员在加装物品时也可能出现错误操作等现象。

发明内容：

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种智能贩卖机及其抓取物品的方法。

为实现上述目的，本发明提出了一种智能贩卖机，包括图像获取装置、机械手装置、视觉分析系统及操控系统，所述图像获取装置设置于所述贩卖机内部，用于识别贩卖机内置物品的图像信息；所述机械手装置设置于所述贩卖机内部，用于抓取贩卖机内置的物品；当欲获取贩卖机内部的物品时，所述操控系统将目标物品信息传输给所述视觉分析系统，所述图像获取设备读取获取贩卖机内部的物品的图像信息并反馈给所述视觉分析系统，所述视觉分析系统根据目标物品信息识别分析相应物品的位置信息并反馈给所述操控系统，所述操控系统根据位置信息控制所述机械手装置移动到对应位置对目标物品进行抓取，并将物品放入贩卖机的出货口。

优选的，所述图像获取装置位于所述贩卖机内部的较高位置，所述图像获取装置为摄像头。

优选的，所述摄像头设置为至少2个。

优选的，所述机械手装置位于所述贩卖机内部中间靠后位置，其包括步进电机、机械手臂和机械爪，所述步进电机设置为4个，其中3个用于分别控制对应的三个所述机械手臂、1个用于分别控制所述机械手装置整体旋转，所述步进电机均设置在所述机械手装置的末端靠近或在底座处。

优选的，所述机械手臂设置有传感器、传动机构、转轴及支架组件；所述传感器设置于所述支架组件的外侧，所述转轴贯穿伸出设置在所述支架组件的两端，所述传动机构穿设在所述转轴中间。

优选的，所述传动机构采用机械传动机构，具体为同步轮带传动机构。

优选的，通过所述传感器控制每一所述步进电机的旋转角度带动所述同步轮带传动机构来完成各个所述机械手臂的联动。

优选的，还包括手柄装置和扩音器，所述手柄装置和扩音器均设置在所述贩卖机的外部，所述手柄装置连接所述操控系统，并通过操控系统来操控所述机械手装置抓取贩卖机内的物品。

本发明还公布了一种智能贩卖机的抓取物品的方法，具体包括以下步骤：

S1、通过在贩卖机内部设置的摄像头读取获得贩卖机内置物品的图像信息，并反馈给所述视觉分析系统；

S2、视觉分析系统在图像信息中识别出要抓取的物品并分析得到相应物品的二维像素坐标，识别的相应物品的二维像素坐标再以摄像头的中心为原点分析得出相应物品的三维坐标，通过相应物品的三维坐标再分析得出机械手装置所需的三维坐标；

S3、视觉分析系统根据相应物品的三维坐标分析得出机械手装置到达相应物品三维坐标位置时需要的运动路径；

S4、视觉分析系统进行运动学逆解，通过机械手装置到达相应物品的三维坐标时的坐标数据以及其相应的运动路径的六维数据分析计算出每个步进电机分别所需要旋转的角度，并计算规划出最短的一系列坐标点；

S5、操控系统控制机械手装置的各个步进电机旋转到达各个坐标点；

S6、操控系统控制机械手装置根据相应物品的三维坐标执行抓取物品并放入出货口。

优选的，所述抓取物品方法还包括通过显示模块对各个步骤的信息进行实时显示，并通过Wifi模块发送实时数据给后台控制服务器。

如上所述，本发明因为人机交互功能的存在，不仅能够贩卖物品，还可以和你进行游戏，甚至是交流，这些使得购物的形式不再单一，每次的购物都变得充满惊喜和趣味性。且物品在售罄需要进行物品补充时，无须天货源主动进行物品的分类存放，只需将物品放置在机械手底座装置的周边便可完成对于贩卖机的物品补充，在贩卖时，机械手会通过其顶部的视觉分析功能，进行自动识别，大大降低了加装物品的难度。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明的一种智能贩卖机的外观结构示意图；

图2为图1所示的一种智能贩卖机的无安装上门的背面结构局部示意图；

图3为图1所示的一种智能贩卖机的无安装上门和外部壳体的背面结构示意图；

图4为本实施例1中一种智能贩卖机的抓取物品的方法的流程示意图。

附图标记包括：

1—图像输入装置 2—机械手装置 21—步进电机 22—机械手臂 23—机械爪 24—转轴25—支架组件 26—同步轮带传动机构 3—手柄装置 4—扩音器 5—显示模块 6—出货口

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提出一种智能贩卖机及其抓取物品的方法。

实施例1：

如图1-3所示，本实施例提供的一种智能贩卖机包括图像获取装置1、机械手装置2、视觉分析系统及操控系统，所述图像获取装置1设置于所述贩卖机内部，用于识别贩卖机内置物品的图像信息；所述机械手装置2设置于所述贩卖机内部，用于抓取贩卖机内置的物品；当欲获取贩卖机内部的物品时，所述操控系统将目标物品信息传输给所述视觉分析系统，所述图像获取设备1读取获取贩卖机内部的物品的图像信息并反馈给所述视觉分析系统，所述视觉分析系统根据目标物品信息识别分析相应物品的位置信息并反馈给所述操控系统，所述操控系统根据位置信息控制所述机械手装置2移动到对应位置对目标物品进行抓取，并将物品放入贩卖机的出货口6。

进一步的，所述图像获取装置1位于所述贩卖机内部的较高位置，所述图像获取装置1为摄像头。

进一步的，所述摄像头设置为至少2个。设置至少2个摄像头是为了分布多角度拍摄物品，捕捉同一物品的不同角度的图像信号，分析物品形状、颜色等突出特征，有利于精准识别物品。

进一步的，所述机械手装置2位于所述贩卖机内部中间靠后位置，其包括步进电机21、机械手臂22和机械爪23，所述步进电机21设置为4个，其中3个用于分别控制对应的三个所述机械手臂22、1个用于控制所述机械手装置2整体旋转，所述步进电机21均设置在所述机械手装置2的末端靠近或在底座处。

进一步的，所述机械手臂设置2有传感器、传动机构、转轴24及支架组件25；所述传感器设置于所述支架组件25的外侧，所述转轴24贯穿伸出设置在所述支架组件25的两端，所述传动机构穿设在所述转轴24中间。

进一步的，所述传动机构采用机械传动机构，具体为同步轮带传动机构26。区别于液压传动和连杆传动等机械传动方式，本发明的机械手臂22采用同步轮带传动机构26的传动形式，其结构简单，安装方便，有利于降低加工成本及产品成品。

进一步的，三个所述机械手臂22通过所述传感器控制每一所述步进电机21的旋转角度带动所述同步轮带传动机构26来完成各个所述机械手臂22的联动，还可在机械手臂22复位时精准实现位置校准。设置传感器在机械手装置2的各个关节处可精准控制每一步进电机21的旋转角度，辅助完成各个机械手臂22上转轴的联动，使机械手装置2实现多个自由度的运转。

进一步的，还包括手柄装置3和扩音器4，所手柄装置3和扩音器4均设置在所述贩卖机的外部，所手柄装置3用于通过连接所述操控系统来操控所述机械手装置2抓取贩卖机内物品放入出货口6。人机交互即人与机器系统之间可以进行信息的交换传递，从而使机器完成信息内的固定任务。本发明的人机交互的功能主要由扩音器4、操控系统、机械手装置2和手柄装置3配合完成。

同时，如图4所示，本发明还公布了一种智能贩卖机的抓取物品的方法，具体包括以下步骤：

S1、通过在贩卖机内部设置的摄像头读取获得贩卖机内置物品的图像信息，并反馈给所述视觉分析系统；

S2、视觉分析系统在图像信息中识别出要抓取的物品并分析得到相应物品的二维像素坐标，识别的相应物品的二维像素坐标再以摄像头的中心为原点分析得出相应物品的三维坐标，通过相应物品的三维坐标再分析得出机械手装置所需的三维坐标；

S3、视觉分析系统根据相应物品的三维坐标分析得出机械手装置到达相应物品三维坐标位置时需要的运动路径；

S4、视觉分析系统进行运动学逆解，通过机械手装置到达相应物品的三维坐标时的坐标数据以及其相应的运动路径的六维数据分析计算出每个步进电机分别所需要旋转的角度，并计算规划出最短的一系列坐标点；

S5、操控系统控制机械手装置的各个步进电机旋转到达各个坐标点；

S6、操控系统控制机械手装置根据相应物品的三维坐标执行抓取物品并放入出货口。

实施例2：

本实施例提供的一种智能贩卖机与实施例1相同，不再赘述。不同的是，为了方便查看，所述操控系统还包括显示模块21。

同时本实施例还公开了一种智能贩卖机的抓取物品的方法与实施例1相同，不再赘述。不同的是，所述的步骤还包括通过显示模块21对各个步骤的信息进行实时显示，并通过Wifi模块14发送实时数据给后台控制服务器。从而方便消费者实时查看并了解贩卖机各部分信息，另外提高了消费者的购物满意度。

本发明因为人机交互功能的存在，不仅能够贩卖物品，还可以和你进行游戏，甚至是交流，这些使得购物的形式不再单一，每次的购物都变得充满惊喜和趣味性。且物品在售罄需要进行物品补充时，无须天货源主动进行物品的分类存放，只需将物品放置在机械手底座装置的周边便可完成对于贩卖机的物品补充，在贩卖时，机械手会通过其顶部的视觉分析功能，进行自动识别，大大降低了加装物品的难度。

以上所述实施例仅表达了本发明的其中一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。