外賣無人配送系統(tǒng)研究與交互設(shè)計分析

王黎雪 王嘉毅 張志強

淮陰工學(xué)院 江蘇淮安 223200

一、外賣無人配送系統(tǒng)運行流程

本文無人外賣配送系統(tǒng)研究采用了無人配送車和送貨小車結(jié)合起來的設(shè)計理念,由雙車共同完成外賣配送流程。由于無人配送小車無法完成長距離運輸?shù)墓ぷ?因此大車負責(zé)長途路線的配送,小車用來最后短距離內(nèi)的單元樓層上的配送,無人配送系統(tǒng)在人、機、環(huán)境協(xié)作過程中,更好地實現(xiàn)商家-無人配送車-行駛路線規(guī)劃-用戶之間的信息對接與傳達。

首先是對外賣無人配送市場和同類產(chǎn)品進行了分析,對無人配送系統(tǒng)具體的服務(wù)流程和信息的交互方式進行了拓展性分析,總結(jié)出外賣配送的詳細流程大致可以概括為用戶下單、商家接單、放置外賣、途中配送、抵達目的地、小車送貨(電梯或者爬樓梯)、返回大車內(nèi)部、大車前往集中充電倉。交互設(shè)計內(nèi)容主要包括以下幾個方面:一是無人運輸系統(tǒng)與商家的交互設(shè)計,包括商家信息確認的設(shè)計、商家將外賣放入無人配送車的設(shè)計、放入車中的具體位置設(shè)計、外賣的保溫固定裝置的設(shè)計;二是無人配送系統(tǒng)和平臺在送貨狀態(tài)的設(shè)計,包括無人配送將外賣轉(zhuǎn)移到實際配送終端無人車、小型配送車的轉(zhuǎn)運方式設(shè)計、實際配送終端小車與外賣在無人配送車內(nèi)的布局設(shè)計、實際配送終端小車與外賣的固定方式設(shè)計、實際配送終端的在無人運輸車的出發(fā)方式設(shè)計;三是無人運輸系統(tǒng)與用戶的交互設(shè)計,包括不同實際配送終端抵達用戶位置的方案設(shè)計、用戶信息確認的設(shè)計、用戶取貨及無人配送車返回的系統(tǒng)設(shè)計。

二、外賣無人配送系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)分析

無人配送系統(tǒng)在運行中主要依靠自動監(jiān)控與防護技術(shù)、無人駕駛技術(shù)、自動駕駛技術(shù),通過感知(傳感器與創(chuàng)建環(huán)境地圖)、規(guī)劃(尋找最優(yōu)化路徑)與執(zhí)行(驅(qū)動車輛自動駕駛和安全功能)三個層面來實現(xiàn)外賣無人配送任務(wù)[1]。隨著技術(shù)的進步和政策的完善,未來將在開放式道路和封閉路段均可運行,應(yīng)用場景廣泛。軟件方面,通過在供需兩端構(gòu)建信息交互平臺配合5G、大數(shù)據(jù)分析、路徑智能規(guī)劃等新銳技術(shù),形成對無人配送系統(tǒng)實際運行的技術(shù)支持。硬件方面,無人配送系統(tǒng)采用無人運輸車、小型終端配送車形成一套立體智能外賣配送系統(tǒng),極大地提高整個配送流程中的配送效率。

三、外賣配送系統(tǒng)交互流程的功能與信息邏輯

在每個交互流程中,功能信息傳達和邏輯表現(xiàn)是無法避免的,大致可以分為:外賣存儲時,商家與無人配送車的信息交互;在放置好外賣后,外賣盒與終端配送車的信息交互;在配送過程中,配送車與環(huán)境之間的信息交互,配送車之間以及配送車與外賣員間的信息交互等。

首先是外賣存儲。商家掃描有外賣單號的二維碼,將二維碼放置到配送車前方的掃描識別器上,為了用戶使用起來更方便,識別器位于車的上前方,這樣無論在哪兒一投放,外賣都要在同一個規(guī)定地方完成訂單信息的輸入任務(wù),盡可能地降低出錯率和找不到的情況。一個訂單對應(yīng)著一個外賣盒,根據(jù)指令傳輸,配送車將對車內(nèi)外賣存儲盒使用情況進行分析,打開未在使用中的外賣儲物盒,盒子上方對應(yīng)無人配送車的車頂,車頂?shù)拇蜷_方式是它先向上頂出然后平移到左右兩側(cè),車頂打開后,外賣盒隨之打開,按照外賣盒閃爍燈光和語音提示,等待商家放入貨物,系統(tǒng)核實無誤后,盒體關(guān)閉。那么小車將外賣盒從大車上運出去,它從大車到小車上的轉(zhuǎn)運方式是什么呢?在運輸過程中,它是以履帶傳遞的方式實現(xiàn)外賣盒運輸和轉(zhuǎn)移,利用履帶上方的隔板將盒子平推至小車中間承載區(qū)域這一方式,完成轉(zhuǎn)移任務(wù)。此外,外賣盒穩(wěn)定放置在小車上后,會依靠盒體下方以及小車表面底盤的磁吸裝置進行吸附固定。外賣盒隨著履帶的傳送開始運輸,盒子到小車邊緣處,履帶上帶有磁吸功能凸起的組塊會將外賣盒平推到小車底盤中間位置,外賣盒的轉(zhuǎn)運主要依靠小車底盤上表面以及盒體下表面的磁吸裝置,完成外賣盒從履帶到小車上的移動。那么盒體從終端小車到大的配送車的轉(zhuǎn)移方式是怎樣的?它是通過處在履帶上的隔板(用于配送車推出盒體部件的)上凸出的部分,以電磁力將盒體往回吸到履帶上,用原履帶將外賣盒送回側(cè)邊。外賣盒轉(zhuǎn)運至小車上后,完成終端配送,終端配送形式有四種,包括用戶自取、保溫箱放置、外賣存取柜寄存、乘坐電梯或者爬樓對外賣直接送達[2]。以下描述將從具備代表性的配送小車爬樓送外賣展開,配送小車爬樓要滿足以下條件:一要保持外賣盒的穩(wěn)定,沒有大幅度的左右搖晃和掉落;二是要踏步,登樓梯前進。保持穩(wěn)定前進,首先,小車輪子外形和材質(zhì)要進行設(shè)計,繪制不同輪子設(shè)計的方案,進行推敲驗證,要保證輪子能輕松壓過樓梯。最終確定采用類似齒輪的大輪子,結(jié)構(gòu)參考了挖掘機的車輪的應(yīng)用原理,它在運作時是通過輪子內(nèi)部的棱,壓在樓梯上,然后就找到了重力支撐的著力點,因此輪子就獲得了動力,實現(xiàn)輪子在樓梯上的前進上升。其次,外賣盒盡量要保持水平,在斜坡樓梯上時,可以參考液壓裝置原理,在小車內(nèi)部裝置陀螺儀,當(dāng)它檢測到角度變化,會提示裝置保持平衡,液壓裝置就會啟動,在往上爬樓梯的過程中,液壓裝置會抬起吸附在裝置上的外賣盒后面一端,前面一端通過固定軸進行連接,外賣盒就可以穩(wěn)定地存在于小車上了。

接著是小車到達用戶處,用戶取貨,用戶掃描外賣盒體上方二維碼取貨,取出外賣。因此人們拿取外賣的高度要符合人體站立拿東西時的最佳尺寸,根據(jù)人機工程學(xué)的相關(guān)理論知識,小車整體高度設(shè)置在70cm左右。此外,外賣盒打開的方向正對著用戶所處小車前方,用戶直接就可以看到自己的外賣,這樣的打開方式更符合人們平時開盒的習(xí)慣,具有視覺沖擊力,體驗感較舒適;完成訂單送貨后,如果沒有接收其他送貨訂單,無人配送貨車需要前往集中的充電倉進行充電,如果在路途中遇到了突發(fā)問題如遇到錯誤指令識別、停止不動或者復(fù)雜的場景等特殊情況時,會采用人機協(xié)同的方式進行配送。這時,配送車會及時將出錯信息和訂單數(shù)量反饋給外賣員以及配送系統(tǒng)服務(wù)平臺,外賣員會按照配送車的定位,找到車所在位置,檢查出錯原因,確保無故障后,可繼續(xù)進行配送;如果車已壞,就要轉(zhuǎn)運外賣訂單給其他配送車,無人配送系統(tǒng)會分派在附近區(qū)域運行的配送車?yán)^續(xù)完成配送任務(wù),由前往檢查的外賣員將外賣盒里的貨物取出,掃描配送車前往識別器,將訂單信息核實好后,就可以將外賣一單單地轉(zhuǎn)移放置到另一輛車內(nèi)的外賣盒內(nèi),然后配送車?yán)^續(xù)前往送貨點。最終由拖車?yán)叱鰡栴}的配送車,到集中分配的充電倉服務(wù)點進行維修。

四、功能實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)

為了更好地實現(xiàn)外賣無人配送系統(tǒng)流程服務(wù),需要對其配送機器進行結(jié)構(gòu)功能再設(shè)計,設(shè)計時要將內(nèi)部的結(jié)構(gòu)與外部形態(tài)結(jié)合起來,對配送車內(nèi)的布局方式和結(jié)構(gòu)裝置的擺放進行合理規(guī)劃和邏輯分析,充分利用好空間,使各個結(jié)構(gòu)部件有序地進行配合。根據(jù)車內(nèi)布局方式和運輸條件,無人配送車內(nèi)部主要涉及以下幾個裝置:整體布局和配送模式采用的是大車+小車雙組合的形式,橫向三段,左右為放置標(biāo)準(zhǔn)盒體,中段為小車位于大車內(nèi)中間位置,上層放置盒體,下層中間終端配送小車運行,兩邊放置動力結(jié)構(gòu)和電池;車頂一共分為六塊,對應(yīng)著六個外賣盒,每一塊的打開方式都是先向上頂出平移到左右兩側(cè),車頂打開后,外賣盒隨之打開;自降式開門方式,形成搭載坡道,從而實現(xiàn)配送小車的出入。外賣盒考慮到配送單子的數(shù)量和規(guī)模,外賣盒數(shù)量設(shè)置在六個,尺寸的標(biāo)準(zhǔn)是30cm×40cm×30cm,在車兩側(cè)各有三個。其次,考慮到人機工程學(xué)的知識與原理,外賣盒布局方式位于無人配送車的兩側(cè),呈對稱分布,一側(cè)各有三個,為了提高標(biāo)準(zhǔn)化,外賣盒采用統(tǒng)一尺寸。

在大車裝載好訂單外賣盒子后,依靠大車底部鋪設(shè)的軌道完成前進和倒車的,小車負責(zé)將外賣盒轉(zhuǎn)運到其上方,然后小車與外賣盒就成為一個整體,從大車內(nèi)行駛出來。無人配送車底面中間的部分鋪設(shè)小車行駛軌道的設(shè)計,軌道延伸至車門處。小車到車門后,配送車的門緩緩降落,形成搭載的斜坡,車門內(nèi)部軌道要與車底面的小車行駛軌道準(zhǔn)確對接起來,車門高度在78cm左右,配送車距離地面是30cm,由三角函數(shù)得sinα約等于0.384,計算出坡道與地面的角度在22°左右,因此小車沿著軌道就可以順利地到達道路上。接著是運輸外賣盒的履帶:履帶數(shù)量是六條,并聯(lián)在一起,共用同一電源,通過支架固定在車的底面和側(cè)面上,主要負責(zé)運輸傳遞外賣盒,動力裝置放置在履帶下方,不占據(jù)更多空間的同時也提高了整體的美觀性、完整性;同時,每條履帶上方會放置一塊隔板,為了減少履帶分布的長度和外賣盒位置的方便轉(zhuǎn)移,在隔板上另外增加了一個小凸塊,內(nèi)含磁吸裝置,將盒體準(zhǔn)確地推到無人配送車中心,主要負責(zé)準(zhǔn)確地使外賣盒前進和頂出到小車底盤上等任務(wù),通過無人機頂部平臺與配送車盒體放置的平臺等高,來方便盒體的轉(zhuǎn)移。

五、外賣無人配送交互體驗和設(shè)計內(nèi)容

交互體現(xiàn)在各個方面,包括外賣無人配送車的外觀視覺設(shè)計,結(jié)構(gòu)、功能實現(xiàn)與外觀互相配合、互相體現(xiàn)的方式,人與機在不同環(huán)境下的交互體驗和使用方法。交互體驗設(shè)計從以下來展開,首先是外觀視覺設(shè)計:無人配送車外部形態(tài)與風(fēng)格確立,圓潤流暢的曲線附之以可愛擬人化的設(shè)計元素,可以拉近它與用戶之間的情感距離,增強使用時的愉悅感。此次設(shè)計配送車造型的風(fēng)格特點是偏向于智能科技、易親近的,交互方式簡單易懂,通過細節(jié)設(shè)計如照明燈光、反光鏡、顯示屏,突出傳達功能信息。配送服務(wù)具體交互內(nèi)容與設(shè)計:(1)點餐,用戶通過注冊使用該系統(tǒng)外賣點餐相關(guān)應(yīng)用APP,APP也可根據(jù)不同用戶的需求、飲食習(xí)慣自動生成具備個性化的定制方案,用戶在完成點餐后,由點餐系統(tǒng)向商家發(fā)送外賣接單通知,系統(tǒng)大概計算出商家制作過程的時間,然后由系統(tǒng)分配無人配送車前往商家取貨點。(2)到達商家取貨點,商家確認信息(核實外賣單號和運輸?shù)刂?,無誤后,由商家將外賣放入外賣存儲盒,盒子關(guān)閉的時候,需要商家手動關(guān)閉外賣盒,在商家沒有關(guān)閉外賣盒情況下,配送車檢測到商家離開2min以后,會將盒子自動關(guān)閉。(3)完成裝載后,小車將沿著車底面中間的部分鋪設(shè)小車行駛軌道出發(fā),軌道延伸至車門處,小車到車門后,配送車的門緩緩降落,形成搭載的斜坡,車門內(nèi)部軌道要與車底面的小車行駛軌道準(zhǔn)確對接起來,小車沿著軌道就可以順利地到達道路上。(4)無人配送車等待商家放置好外賣后,由系統(tǒng)發(fā)出前進的信號,根據(jù)計算機算法和程序?qū)Φ缆穼崟r情況以及配送目的地進行規(guī)劃,自動排除路障、交通堵塞、施工路段等復(fù)雜場景,為系統(tǒng)提供最優(yōu)的行駛路線,通過APP設(shè)計體現(xiàn)行駛地圖、周邊環(huán)境、距離、時間等,取得商家-配送車-用戶之間的動態(tài)聯(lián)系。如果不同配送點所在地距離較近,順路就可以完成多點配送的任務(wù),簡化難度的同時,也提高了整個訂單的配送效率。(5)接著是小車到達訂單上用戶填寫的所在地或者單元樓下,通過傳感器來感知方向和周邊情況,對于前方的障礙物,小車會發(fā)出正在前進中請注意避讓的語音信號,實現(xiàn)自動減速避讓行人,保證運輸途中的通暢無阻。小車會按照用戶的配送需求,確定是用戶樓下自己取餐還是由小車配送外賣至具體樓層上。第一種,用戶到樓下取餐,將自己取件碼對準(zhǔn)無人配送車前方的識別器,配送車會打開與它對應(yīng)的外賣盒,確認后,就可拿出自己的外賣;第二種,小車送貨上樓。爬樓方式又分為兩種,第一種是電梯,第二種是爬樓梯。當(dāng)小車到達樓層后,小車車頭會朝著用戶走過來的方向,停在用戶面前,打開手機訂單頁面,將二維碼掃描外賣盒上方的識別器,外賣盒接收到信號,自動打開盒子,用戶在上方拿出即可。(6)小車返回配送車車廂,到達配送車后面,車門自動降落到地面,小車沿著鋪設(shè)的軌道,進入大車內(nèi),系統(tǒng)識別小車的電量余存,小車缺電會顯示紅燈,這時就需要小車對接充電板,進行充電,充電模式是即接觸即充的,充電區(qū)域是位于小車底盤前方的空間。但是由于小車輪子采用的是大輪子設(shè)計,輪子會超過小車車頭所在的平面位置,所以充電板在造型上需要設(shè)計成凸?fàn)?兩邊是對齊平整地貼在輪子邊緣,中間是朝著大車內(nèi)部倉所在方向凸起,小車底盤面板接觸充電板,就可以很好地解決因為輪子較大、小車充電接觸不到底盤的問題。

此次研究主要是通過便利化的外賣無人配送系統(tǒng),建起信息交流平臺。通過智能調(diào)配合理再分配現(xiàn)有運力,以達成運輸效率最大化目標(biāo)[3]。合理地對功能和結(jié)構(gòu)進行剖析和再設(shè)計,解決了現(xiàn)有外賣配送服務(wù)的缺陷與不足。概括來說,通過以上的研究和設(shè)計想法,來提高外賣商品存放標(biāo)準(zhǔn)化、配送車內(nèi)部布局規(guī)律化、交互過程順暢化。主要解決了無人配送車內(nèi)各結(jié)構(gòu)的布局問題、外賣盒體從商家手中到配送車轉(zhuǎn)移問題、盒體從無人配送車到終端配送小車的轉(zhuǎn)移問題、終端配送小車行駛路線的問題以及小車穩(wěn)定爬樓的問題。

結(jié)語

基于無人配送外賣發(fā)展的現(xiàn)狀,本文對操作使用流程內(nèi)容進行研究,分析了無人配送系統(tǒng)功能與信息之間的邏輯,并基于商家與用戶需求、對結(jié)構(gòu)如何實現(xiàn)功能進行了探討,對關(guān)鍵功能結(jié)構(gòu)原理與技術(shù)進行了列舉,提出了進一步提升體驗感的思路,提出了符合交互設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計方案。目前,外賣無人配送交互設(shè)計和服務(wù)流程仍存在不足之處,有很大的發(fā)展空間。因此,如何更好地構(gòu)建、使用設(shè)計大數(shù)據(jù),激發(fā)外賣無人配送系統(tǒng)交互流程和配送機器設(shè)計活力,從而改善人們生活,需要更加深入地探索研究和發(fā)現(xiàn)[4]。