阅读说明：本技术 一种自动开闭箱门系统和方法 (System and method for automatically opening and closing box door ) 是由 胡亚恒 李波 刘渊 霍舒豪 张德兆 王肖 李晓飞 张放 于 2019-09-19 设计创作，主要内容包括：本发明实施例涉及一种自动开闭箱门系统和方法,所述系统包括快递箱和箱门控制器；快递箱包括箱体、门锁、压力传感器和推杆电机；门锁设置于箱体的箱门处；压力传感器设置于箱体的内部底面；推杆电机的一端设置于箱体的内部,另一端设置于箱体的箱门处；并且门锁、压力传感器和推杆电机分别与箱门控制器电相连；门锁用于接收箱门控制器发送的开锁控制信号或上锁控制信号,并根据开锁控制信号开锁或根据上锁控制信号上锁；推杆电机用于接收箱门控制器发送开门控制信号或关门控制信号,根据开门控制信号正转从而控制箱门打开,或根据关门控制信号反转从而控制箱门关闭；压力传感器用于检测箱体中是否放置有重物,生成压力传感信号。(The embodiment of the invention relates to a system and a method for automatically opening and closing a box door, wherein the system comprises an express box and a box door controller; the express box comprises a box body, a door lock, a pressure sensor and a push rod motor; the door lock is arranged at the door of the box body; the pressure sensor is arranged on the inner bottom surface of the box body; one end of the push rod motor is arranged in the box body, and the other end of the push rod motor is arranged at the box door of the box body; the door lock, the pressure sensor and the push rod motor are respectively electrically connected with the box door controller; the door lock is used for receiving an unlocking control signal or a locking control signal sent by the door controller, and unlocking according to the unlocking control signal or locking according to the locking control signal; the push rod motor is used for receiving a door opening control signal or a door closing control signal sent by the door controller, and controlling the door to be opened by positively rotating according to the door opening control signal or controlling the door to be closed by reversely rotating according to the door closing control signal; the pressure sensor is used for detecting whether a heavy object is placed in the box body or not and generating a pressure sensing signal.)

一种自动开闭箱门系统和方法

技术领域

本发明涉及自动驾驶领域，尤其涉及一种自动开闭箱门系统及方法。

背景技术

自动驾驶技术是近年的热点话题，而自动驾驶加物流车的形式可应用于快递配送、物资转运、餐饮外卖等行业，具有可以缓解交通拥堵、提高道路安全性、降低人工成本的有点。

目前，自动驾驶物流车只能自动控制箱门打开，不能自动控制箱门关闭，其实现方案是在门锁处布置一个电机，通过命令控制电机驱动，可以打开门锁，通过弹簧将门打开。用户取出物品后，需要手动将箱门关闭。

但该方案应用于自动驾驶物流车上，有以下缺点：首先，用户取出物品后，如果不进行关门操作，箱门会一直打开。出于安全考虑，为避免车辆运行时磕碰到其他物体，自动驾驶车辆在检测到有箱门处于打开状态时，会禁止自动驾驶功能。一直到维护人员到达现场手动关闭箱门后，车辆才能再次运行。这样会严重增加运营成本。其次，箱门中的弹簧老化后，弹力降低，会导致门无法弹开，影响使用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种自动开闭箱门系统及方法。

为了实现上述目的，在第一方面，本发明实施例提供了一种自动开闭箱门系统，所述系统包括：快递箱和箱门控制器；

所述快递箱包括：箱体、门锁、压力传感器和推杆电机；所述门锁设置于所述箱体的箱门处；所述压力传感器设置于所述箱体的内部底面；所述推杆电机的一端设置于所述箱体的内部，另一端设置于所述箱体的箱门处；并且所述门锁、压力传感器和推杆电机分别与所述箱门控制器电相连；

所述门锁用于接收所述箱门控制器发送的开锁控制信号或上锁控制信号，并根据所述开锁控制信号开锁或根据所述上锁控制信号上锁；

所述推杆电机用于接收所述箱门控制器发送开门控制信号或关门控制信号，根据所述开门控制信号正转从而控制所述箱门打开，或根据所述关门控制信号反转从而控制所述箱门关闭；

所述压力传感器用于检测所述箱体中是否放置有重物，生成压力传感信号，并将所述压力传感号发送至所述箱门控制器，用以所述箱门控制器根据所述压力传感信号生成压力传感数据；

当所述压力传感数据的值等于零时，所述箱门控制器生成所述关门控制信号，用以所述推杆电机单元根据所述关箱指令反转；

当所述推杆电机单元反转后，所述箱门控制器生成所述上锁控制信号发送至所述门锁，用以所述门锁根据所述上锁控制信号单元上锁。

优选的，所述箱门控制器包括：门锁驱动模块、推杆电机驱动模块和压力监测模块；

所述门锁驱动模块与所述门锁电相连，用于向所述门锁发送所述开锁控制信号或上锁控制信号；

所述推杆单机驱动模块与所述推杆电机电相连，用于向所述推杆电机发送所述开门控制信号或关门控制信号；

所述压力监测模块分别与所述压力传感器和所述推杆电机驱动模块电相连，用于接收所述压力传感器发送的压力传感信号，并根据压力传感信号生成压力传感数据；

当所述压力传感数据的值等于零时，所述压力监测模块向所述推杆电机驱动模块发送关门指令，用以所述推杆电机驱动模块根据所述关门指令生成所述关门控制信号。

进一步优选的，所述门锁包括：门锁电机和锁栓；

所述门锁电机分别与所述锁栓和所述门锁驱动模块电相连；

所述门锁电机接收所述门锁驱动模块发送的开锁控制信号或上锁控制信号，并根据所述开锁控制信号控制所述锁栓开锁，或根据所述上锁控制信号控制所述锁上锁。

进一步优选的，所述推杆电机驱动模块还具体用于：

在所述推杆电机驱动模块生成开门控制信号之后，当所述压力传感数据的值大于零的时间超过预设等待时间时，所述推杆驱动电机模块生成所述关门控制信号。

进一步优选的，所述系统还包括语音播放器；所述箱门控制器还包括：语音驱动模块；

所述语音驱动模块分别与所述语音播放器和所述推杆电机驱动模块电相连；

所述语音驱动模块接收所述推杆电机驱动模块发送的开门控制信号或关门控制信号，根据所述开门控制信号或关门控制信号生成相应的语音提示信息发送至所述语音播放器，用以所述语音播放器输出所述语音提示信息。

在第二方面，本申请实施例还提供了一种自动开闭箱门方法，所述方法包括：

自动开闭箱门系统获取开门指令；

根据所述开门指令生成开锁控制信号驱动门锁开锁；

当所述门锁开启后，生成开门控制信号，驱动推杆电机单元正转，使得所述推杆电机单元根据正转方向力控制箱门打开；

获取压力传感信号，根据所述压力传感信号生成压力传感数据；

确定所述压力传感数据的值等于零；

当所述压力传感数据的值等于零时，生成关门指令；

根据所述关门指令驱动所述推杆电机单元反转，使得所述推杆电机单元根据反转方向力控制所述箱门关闭；

当所述箱门关闭后，生成上锁控制信号，并根据所述上锁控制信号驱动门锁上锁。

进一步优选的，在所述根据所述开门指令生成开锁控制信号驱动门锁开锁之后，所述方法还包括：

对所述门锁的状态进行监测，确定所述门锁是否已开启。

进一步优选的，在所述推杆电机单元根据正转方向力控制箱门打开之前，所述压力传感数据的值大于零。

进一步优选的，所述方法还包括：

当所述压力传感数据的值大于零的时间超过预设等待时间时，生成所述关门指令。

进一步优选的，在所述生成关门指令之后，所述方法还包括：

根据所述关门指令生成相应的语音提示信息，并输出。

本发明实施例提供的一种自动开闭箱门系统，可以实现自动打开、关闭箱门，使得用户打在开箱门后，不管是否取出物品，一段时间后系统都会自动关闭箱门，实现自动驾驶物流车的无人看管，降低自动驾驶物流车的运营成本。并且，本申请中的推杆电机比弹簧可靠性高，寿命更久，使用推杆电机打开箱门的方案可减少故障，降低维护频率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的自动开闭箱门系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的自动开闭箱门方法的方法流程图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

首先，本发明实施例提供了一种自动开闭箱门系统。图1为本发明实施例提供的自动开闭箱门系统的结构示意图，如图1所示，自动开关箱门系统包括：快递箱1、箱门控制器2和语音播放器3。其中，快递箱1可以理解为一个用于存放快递等物品的快递柜。箱门控制器2可以理解为一个具有计算处理功能的控制器，用于控制快递箱1的开闭箱门以及箱门上锁。语音播放器3可以理解为具有音频输出功能的播放器。箱门控制器2和语音播放器3可根据需要容置于快递箱1的箱体11内，或设置在箱体11外。

快递箱1包括：箱体11、门锁12、推杆电机13和压力传感器14。其中，箱体11为一个侧面设有可打开的箱门立方体，实际大小可依据需求调整。门锁12容置于箱体11内的箱门处，用于对箱门进行上锁或开锁。压力传感器13容置于箱体11内底部，用于监测快递箱底面所承受压力大小，从而确定对快递箱内是否放置有的物体。推杆电机13的一端设置于箱体11的内部，另一端设置于箱体11的箱门处。推杆电机13用于通过电机的转力推动或拉动箱门，从而控制箱门打开或关闭。当推杆电机13正转时，推动箱体11的箱门打开，当推杆电机13反转时，拉动箱体11的箱门关闭。

具体的，门锁12包括：门锁电机121和锁栓122。门锁电机121与门锁122电相连，用于控制门锁122上锁或开锁。箱门控制器2包括：门锁驱动模块21、推杆电机驱动模块22、压力监测模块23和语音驱动模块24。并且，门锁电机121、压力传感器13和推杆电机13分别与箱门控制器2中的门锁驱动模块21、压力监测模块23和推杆电机驱动模块22电相连。语音驱动模块24与语音播放器3电相连。

进一步具体的，门锁驱动模块21与门锁电机121电相连，门锁驱动模块21用于向门锁电机121发送开锁控制信号或上锁控制信号，使得门锁电机121根据开锁控制信号或上锁控制信号驱动锁栓122开锁或上锁。推杆单机驱动模块22与推杆电机13电相连，推杆电机驱动模块22用于向推杆电机13发送开门控制信号或关门控制信号，使得推杆电机13根据开门控制信号正转从而控制箱门打开，或根据关门控制信号反转从而控制箱门关闭。

压力传感器14与压力监测模块23电相连，用于检测箱体11中是否放置有重物，生成压力传感信号，并将压力传感信号发送至压力监测模块23。压力监测模块23还与推杆电机驱动模块22电相连。压力监测模块23接收压力传感器14发送的压力传感信号，并根据压力传感信号生成压力传感数据。优选的，压力传感器14采用高精度压力传感器，检测精度1克。

语音驱动模块分24别与语音播放器3和推杆电机驱动模块22电相连。语音驱动模块24接收推杆电机驱动模块22发送的开门控制信号或关门控制信号，并根据开门控制信号或关门控制信号生成相应的语音提示信息发送至语音播放器3，用以语音播放器3输出语音提示信息。

基于本申请上述实施例所介绍的自动开闭箱门系统结构，当快递箱箱门打开后，如果用户取出物品却没有手动关门，则可以通过压力传感器14检测到物品是否取出，并控制快递箱箱门自动关闭。

具体的，当用户已将快递箱中的物品取出时，压力传感器14监测到处于传感器上方的压力为零，向压力监测模块23发送相应的压力传感信号，而压力监测模块则可以根据该压力传感信号确定压力传感数据的值等于零。当压力传感数据的值等于零时，压力监测模块23向推杆电机驱动模块22发送关门指令，用以推杆电机驱动模块22根据关门指令生成关门控制信号，使得推杆电机13根据关门控制信号反转，进而使得箱门关闭。而当箱门关闭后，门锁驱动模块21生成上锁控制信号发送至门锁电机121，用以电机121根据上锁控制信号驱动锁栓122上锁。

优选的，当压力传感数据的值等于零时，压力监测模块23开始计时，经过预设取货时间后向推杆电机驱动模块22发送关门指令，以此给予用户充分的取件时间。进一步优选的，预设取货时间为10秒。

在另一种情况中，当快递箱箱门打开后，如果用户没有取出物品也没有手动关门，则同样可以控制快递箱箱门自动关闭。

具体的，在推杆电机驱动模块22生成开门控制信号之后，当所述压力传感数据的值大于零的时间超过预设等待时间时，推杆驱动电机模块22生成关门控制信号，使得推杆电机13根据关门控制信号反转，进而使得箱门关闭。同样，当箱门关闭后，门锁驱动模块21生成上锁控制信号发送至门锁电机121，用以门锁电机121根据上锁控制信号驱动锁栓122上锁。

优选的，预设等待时间为5分钟。

在一些优选的实施例中，快递箱1中还包括箱门状态反馈装置15。箱门状态反馈装置15分别于门锁驱动模块21和推杆电机驱动模块22电相连。箱门状态反馈装置15用于对箱体11中的箱门状态进行监测，包括箱门处于上锁状态还是开锁状态以及箱门处于打开状态还是关闭状态。箱门状态反馈装置15可以为任何可实现监控箱门状态的装置。例如传感器或摄像头。当箱门状态反馈装置15监测到箱门处于关闭状态后，向门锁驱动模块21发送上锁指令，用以门锁驱动模块21根据上锁指令生成上锁控制信号发送至门锁电机121，门锁电机121再根据上锁控制信号驱动锁栓122上锁。这样可以确保箱门关闭后再对箱门进行上锁，从而避免因信号延迟等原因造成的箱门尚未完全关闭时上锁步骤已发生。

可以理解的是，基于本申请实施例所介绍的上述自动开闭箱门系统的结构，本申请实施例还可以实现快递箱自动开箱，以及根据用户输入的指令关箱。

具体的，当用户输入开门指令后，门锁驱动模块21首先根据开门指令向门锁电机121发送开锁控制信号，使得门锁电机121根据开锁控制信号驱动锁栓122开锁。锁栓122开锁后，箱门状态反馈装置15监测到箱门处于开锁状态，向推杆电机驱动模块22发送开门驱动指令，用以推杆电机驱动模块22根据开门驱动指令生成开门控制信号发送至推杆电机13，推杆电机13根据开门控制信号正转，从而推动箱门自动打开。相应的，当用户输入关门指令后，推杆电机驱动模块22首先根据关门指令生成关门控制信号，使得推杆电机13根据关门控制信号反转，进而使得箱门关闭。箱门关闭后，箱门状态反馈装置15监测到箱门处于关闭状态后，向门锁驱动模块21发送上锁指令，用以门锁驱动模块21根据上锁指令生成上锁控制信号发送至门锁电机121，门锁电机121再根据上锁控制信号驱动锁栓122上锁。

本申请提供的自动开闭箱门系统，可以实现自动打开、关闭箱门，使得用户打在开箱门后，不管是否取出物品，一段时间后系统都会自动关闭箱门，实现自动驾驶物流车的无人看管，降低自动驾驶物流车的运营成本。并且，本申请中的推杆电机比弹簧可靠性高，寿命更久，使用推杆电机打开箱门的方案可减少故障，降低维护频率。

当通过本发明上述实施例提供的自动开闭箱门系统进行货物提取时，其自动开闭箱门方法如本发明下述实施例提供的步骤执行。

图2为本发明实施例提供的自动开闭箱门方法流程图，如图2所示，本发明实施例提供了一种自动开闭箱门方法，实现于本发明第一个实施例提供的自动开闭箱门系统的应用场景中。结合图1、图2所示，自动开闭箱门方法主要包括如下步骤：

步骤110，门锁驱动模块获取开门指令，根据开门指令生成开锁控制信号；

具体的，自动开闭箱门系统中的门锁驱动模块21获取开门指令，开门指令可以是用户输入的，也可以是其他设备向门锁驱动模块21发送的。然后门锁驱动模块21根据开门指令生成开锁控制信号发送至自动开闭箱门系统中的门锁电机121。

步骤120，门锁电机根据开锁控制信号驱动门锁开锁；

具体的，门锁电机121根据门锁驱动模块21发送的开锁控制信号驱动门锁12开锁。

步骤130，确定门锁是否已开启；

具体的，自动开闭箱门系统中的箱门状态反馈装置15监测当前快递箱门的状态，包括箱门处于上锁状态还是开锁状态，以及箱门处于打开状态还是关闭状态。箱门状态反馈装置15可以为任何可实现监控箱门状态的装置。例如传感器或摄像头。当箱门状态反馈装置15确定箱门处于开启状态时，说明门锁12已开锁，则执行下述步骤140。

步骤140，当门锁已开启时，推杆电机驱动模块生成开门控制信号，驱动推杆电机单元正转，使得所述推杆电机单元根据正转方向力控制箱门打开；

具体的，当箱门状态反馈装置15确定箱门处于开启状态时，说明门锁12已开锁，则箱门状态反馈装置15生成开门驱动指令，并发送至自动开闭箱门系统中的推杆电机驱动模块22。推杆电机驱动模块22根据开门驱动指令生成开门控制信号发送至自动开闭箱门系统中的推杆电机13，推杆电机13根据开门控制信号正转，从而使得箱门根据推杆电机13正转方向里自动打开。

步骤150，确定是否需要自动关闭箱门；

具体的，自动开闭箱门系统中的压力传感器13容置于箱体11内底部，用于监测快递箱底面所承受压力大小，从而确定对快递箱内是否放置有的物体，以及物体是否被取出等。

在快递箱门开启后，确定需要关闭箱门的情况包括如下两种：

在第一种情况中，当确定当前快递箱中的物品已取出，则需要控制箱门关闭。

进一步具体的，当用户已将快递箱中的物品取出时，压力传感器14监测到处于传感器上方的压力为零，压力传感器14向自动开闭箱门系统中的压力监测模块23发送相应的压力传感信号，而压力监测模块23获取当前压力传感信号，并根据该压力传感信号生成压力传感数据。当压力传感数据的值等于零时，说明当用户已将快递箱中的物品取出，需要控制箱门关闭，则执行下述步骤160。

在第二中情况中，即使快递箱内的物品尚未被取出，但箱门已打开一定时间后，同样则需要控制箱门关闭。

进一步具体的，在推杆电机驱动模块22生成开门控制信号之后，当所述压力传感数据的值大于零的时间超过预设等待时间时，说明快递箱内的物品在规定时间内没有被取出，如果箱门仍处于开启状态会存在一定安全风险，因此同样需要控制箱门关闭，执行下述步骤160。

优选的，预设等待时间为5分钟，也就是当箱门已开启后，5分钟内快递箱中的物品没有被取出，则需要控制箱门自动关闭。

步骤160，当确定需要自动关闭箱门时，压力监测模块生成关门指令；

具体的，当压力传感数据的值等于零，或当所述压力传感数据的值大于零的时间超过预设等待时间时，确定需要自动关闭箱门，则压力监测模块23生成关门指令，并发送至推杆电机驱动模块22。

优选的，当压力传感数据的值等于零时，压力监测模块23开始计时，经过预设取货时间后向推杆电机驱动模块22发送关门指令，以此给予用户充分的取件时间。进一步优选的，预设取货时间为10秒。

步骤170,推杆驱动电机模块根据关门指令驱动推杆电机单元反转，使得推杆电机单元根据反转方向力控制所述箱门关闭；

具体的，在压力监测模块23向推杆电机驱动模块22发送关门指令后，推杆驱动电机模块22根据关门指令生成关门控制信号发送至自动开闭箱门系统中的推杆电机13，推杆电机13根据关门控制信号反转，进而使得箱门关闭。

优选的，在生成关门指令后，自动开闭箱门系统中的语音播放器根据关门指令生成相应的语音提示信息，并输出，用以提示用户箱门即将关闭。

步骤180，当箱门关闭后，门锁驱动模块生成上锁控制信号，并根据上锁控制信号驱动门锁开锁；

具体的，当箱门状态反馈装置15监测到箱门处于关闭状态后，向门锁驱动模块21发送上锁指令，用以门锁驱动模块21根据上锁指令生成上锁控制信号发送至门锁电机121，门锁电机121再根据上锁控制信号驱动锁栓122上锁。

本发明实施例提供的一种自动开闭箱门方法，可以实现自动打开、关闭箱门，使得用户打在开箱门后，不管是否取出物品，一段时间后系统都会自动关闭箱门，实现自动驾驶物流车的无人看管，降低自动驾驶物流车的运营成本。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM动力系统控制方法、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。