智能快遞車自助寄取快遞系統(tǒng)的設(shè)計

王 貴

(桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院，廣西 桂林 541004)

0 引言

由于當(dāng)前我國快遞運輸內(nèi)容種類繁多，如果一味地依賴人為車輛運輸，不僅效率不會提升，而且還存在較大的失誤率?；诖耍劳形锫?lián)網(wǎng)科技，構(gòu)建智能快遞車寄取件系統(tǒng)，能夠最大限度地解放勞動力，并提升快遞分類、物流運輸和派送的效率，滿足用戶急件、急運輸?shù)男枨?，為物流行業(yè)的有效發(fā)展奠定堅實可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。

1 智能快遞車概述

智能快遞車一般采取模塊化設(shè)計要素，車廂內(nèi)部進行密集倉儲設(shè)計，計算機可以在車廂外部直接下達指令，按照順序進行存取件。其中，減速電機、步進電機以及馬達等構(gòu)成智能快遞車的驅(qū)動系統(tǒng)；蝸輪蝸桿機構(gòu)、齒輪齒條機構(gòu)鏈傳動等構(gòu)成傳動系統(tǒng)。為了能夠最大限度地滿足車廂擴容的條件，在存儲區(qū)內(nèi)還設(shè)置了專門的可調(diào)節(jié)螺桿，各種類型、大小的快遞都能放進去。

在取件裝置的設(shè)計中，一般由四軸運動機械手組成，按照計算機的指令和預(yù)先設(shè)定的路徑將快遞在幾秒內(nèi)直接傳送到取件口?？刂葡到y(tǒng)從原來的統(tǒng)一設(shè)備控制已經(jīng)發(fā)展到手機app控制，內(nèi)部軟件的嵌入式控制系統(tǒng)直接負責(zé)有效地接受和處理信息，當(dāng)用戶想要發(fā)件或取件的時候，只要利用手機發(fā)出指令，控制系統(tǒng)就能夠直接將信息傳送到數(shù)據(jù)庫后臺匹配到相應(yīng)的物件或空間，然后再與互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)信息的雙向傳送[1]。

2 智能快遞車自助寄取快遞系統(tǒng)的機械設(shè)計

在智能快遞車自助寄取快遞系統(tǒng)中，其機械設(shè)計可以分為4個方面:儲存區(qū)展開裝置、取件裝置、寄取件平臺、無人機送件裝置。

2.1 儲存區(qū)展開裝置

為了實現(xiàn)車輛的擴容，車廂內(nèi)儲存區(qū)要安裝必要的展開裝置，以提高車廂的利用效率。在設(shè)計過程中，快遞車在運輸途中即將到達既定地點之前，整個展開裝置必須處于封閉狀態(tài)，以節(jié)省空間。在到達之后，展開裝置直接將儲物柜或儲物架展開，為取件提供方便。因為智能快遞車車輛的左右兩側(cè)屬于對稱結(jié)構(gòu)，因此既可以單側(cè)展開也可以雙側(cè)共同展開，各自區(qū)間各有絲桿螺母機、鏈傳動、展開電機一個。當(dāng)快遞被全部取出的時候，兩側(cè)會自動關(guān)閉，形成閉合的狀態(tài)。

2.2 取件裝置

智能快遞車自助取件裝置主要由1個四軸運動機械手構(gòu)成，可以沿著不同的3個方向做水平旋轉(zhuǎn)或平移的運動。而且取件裝置在啟動之后，需要根據(jù)指令操作不斷移動，行程位置的控制由傳感器和絲杠滑塊機構(gòu)來實現(xiàn)，保證取件裝置能夠準確地將物件送到取件口。在取件工作結(jié)束的時候，整個裝置可以通過限位開關(guān)實現(xiàn)復(fù)位，進而有效保障了整個行程的準確性和有效性。

2.3 寄取件平臺

智能快遞車在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的輔助下，進行了自助寄取快遞平臺的設(shè)計，不僅全程智能化操作，而且無需任何人工費用和人工操作，方便快捷。整個系統(tǒng)由旋轉(zhuǎn)電機利用蝸桿將獲取到的動力傳送到旋轉(zhuǎn)齒輪的位置，使傳送軌道能夠順利運行，并將快遞直接輸送到各個不同的平臺上。比如在寄件的時候，用戶可以直接將快遞放在相應(yīng)的窗口，然后裝置將其傳送到寄件品臺上，并運送到相應(yīng)的軌道中。取件的時候，智能傳送系統(tǒng)能夠直接從制定的儲物格中將快遞傳送到取件窗口，整個過程僅需要幾秒的時候，機械化操作方便快捷[2]。

2.4 無人機送件裝置

多旋翼飛行器在快遞傳送的過程中具有明顯的速度優(yōu)勢，能夠有效地拓展快遞車的配送外延，提升配送效率。整個裝置采取的是無線電遙感系統(tǒng)以及自動導(dǎo)航定位裝置，由計算機直接操作運載快件，將其高效地傳遞到目的地。同時，車廂還配置了專門的無人機停放平臺，位于車廂頂部的自動艙門內(nèi)，節(jié)約了空間，也解放了人力。

整個無人機裝置一般由3個部分構(gòu)成：自動艙門機構(gòu)、停機平臺升降機構(gòu)、無人機。在沒有受到指令的情況下，無人機被放置在艙門內(nèi)指定的停機品臺上；當(dāng)用戶選擇無人機配送，取件裝置能夠直接將相應(yīng)的物件送到到艙門內(nèi)，整個平臺實現(xiàn)平移上方運動，繼而發(fā)出自動指令，無人機開始運作和配送，真正實現(xiàn)智能化、大物流的生產(chǎn)和管理。

3 智能快遞車自助寄取快遞系統(tǒng)的程序設(shè)計

智能快遞車自助寄取快遞系統(tǒng)的程序設(shè)計可以分為3個部分：展開裝置的控制、寄取件平臺控制、無人機送件裝置。

3.1 展開裝置的控制

自助寄取件快遞系統(tǒng)一般依托手機app實現(xiàn)人機交互，然后系統(tǒng)直接自動運行。在進行展開裝置的設(shè)計中，各IO口的名稱和功能各有差異，左右車廂、貨架平臺以及按鈕的功能也各有不同。在接受到展開指令之后，需要按下I5等開關(guān)將車廂轉(zhuǎn)正，然后利用絲杠螺母機構(gòu)將貨架展開[3]。

3.2 寄取件平臺控制

用戶想要取件的時候，只需要在客戶端上操作即可，系統(tǒng)在接到指令后，取件機械手直接將快件運送到旋轉(zhuǎn)平臺上，然后使整個旋轉(zhuǎn)平臺能夠接近I1開關(guān)，等到機械手自動退出之后，轉(zhuǎn)正M2按鈕，直到裝置觸碰到開關(guān)I3為主。當(dāng)快件被傳送到取件口位置的時候，整個旋轉(zhuǎn)平臺要進行復(fù)位處理，整個取件過程終了。當(dāng)寄件的時候，需要將物件放到寄件平臺上，然后按下I5開關(guān)，車廂內(nèi)部的機械手會按兵等待，當(dāng)觸碰到相應(yīng)開關(guān)之后，通過傳送帶將物件放置到兩側(cè)的儲物架內(nèi)，整個寄件過程完成[4]。

3.3 無人機送件裝置

當(dāng)快件經(jīng)過機械手被傳送到無人機載物貨架位置的時候，裝置內(nèi)的擋板能夠?qū)⒖旒\送到滑軌處，同時觸發(fā)I4開關(guān)。電機轉(zhuǎn)動之后，智能快遞車的艙門被打開，無人機打開門將物件攬收，然后從升降平臺出發(fā)并飛出。最后電機反轉(zhuǎn)，升降平臺也隨之下降，直到艙門關(guān)閉。

4 快遞車取件機械手的動力學(xué)探討

在車廂內(nèi)，取件機械手往往呈現(xiàn)出旋轉(zhuǎn)運動的狀態(tài)，主要運動方向是沿著X、Y、Z軸進行平移。各個軸運動的穩(wěn)定性受多方面因素影響，如運動的順序、運動的路程以及旋轉(zhuǎn)的角度等[5]。另外，考慮到多軸會進行同步運動，因此需要對其運動軌跡進行有效規(guī)劃，并進行動力學(xué)仿真。

快件在旋轉(zhuǎn)或平移時，往往會存在單軸運動啟動或停止?fàn)顟B(tài)，為保證取件不停止，需要進行多軸的協(xié)調(diào)運動，若瞬間加速度發(fā)生突然變化，物品往往會由于慣性緣故，有可能會發(fā)生掉落狀況。針對這種狀況，需要對各個環(huán)節(jié)的速度進行有效的大小調(diào)節(jié)，在保證速度的情況下，使其能夠發(fā)揮出最大的運行效率，有效保障物品的安全[6]。另外，可針對搭設(shè)模型以及取件機械手的最大載重量，對其運行速度進行科學(xué)、合理的設(shè)置。

5 結(jié)語

智能快遞車自助寄取快遞系統(tǒng)的設(shè)計，極大地提高了快遞寄取的效率，也節(jié)省了用戶的時間，解放了勞動力。因此，在實際設(shè)計的過程中，應(yīng)該依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對各類系統(tǒng)參數(shù)以及設(shè)備進行有效的判定和分析，強化系統(tǒng)設(shè)計效率的同時，推動物流產(chǎn)業(yè)的長足發(fā)展。