可自動(dòng)裝卸的模塊化快遞柜及配送方案設(shè)計(jì)

文/王智勇 劉小俊

目前常用快遞柜容納空間是固定的，在運(yùn)輸過程中需用到大量的紙箱，易造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)，且快遞的派發(fā)和攬件需大量的快遞工作人員。為此，設(shè)計(jì)了可自動(dòng)裝卸的模塊化快遞柜及配送方案，通過“模塊化快遞柜+無人配送小車”來實(shí)現(xiàn)貨物的自動(dòng)裝卸及配送。模塊化快遞柜通過可組裝快遞箱和固定快遞柜組成，以適應(yīng)不同尺寸的貨物運(yùn)輸，且快遞柜集成信息管理系統(tǒng)。文獻(xiàn)[1]從快遞柜的末端配送入手，分析了其存在的問題，并對(duì)其提出相應(yīng)的解決方案。文獻(xiàn)[2]構(gòu)建了生鮮食品柜服務(wù)體系，并制訂快遞回收機(jī)制，明確設(shè)計(jì)策略。文獻(xiàn)[3]分析了末端配送模式種類和末端配送的問題，提出了末端配送的解決措施。文獻(xiàn)[4]設(shè)計(jì)了一種多功能智能快遞柜，且具有空間利用率高等優(yōu)點(diǎn)。鑒于上述問題及參考文獻(xiàn)，論文設(shè)計(jì)了可自動(dòng)裝卸的模塊化快遞柜及配送方案，通過“模塊化快遞柜+無人配送小車”來實(shí)現(xiàn)貨物的自動(dòng)裝卸及配送。

1.模塊化快遞柜

1.1 可組裝快遞箱?？山M裝快遞箱主要是適應(yīng)不同尺寸的貨物，可根據(jù)貨物尺寸，組裝不同尺寸的快遞箱。如圖1所示，快遞箱置于固定式快遞柜中，各快遞箱可相對(duì)滑動(dòng)，單個(gè)取出?？爝f箱由多個(gè)單個(gè)箱體模塊組合而成，箱體模塊由六個(gè)面構(gòu)成依次編號(hào)為1號(hào)面、2號(hào)面、3號(hào)面、4號(hào)面、5號(hào)面、6號(hào)面。其中1號(hào)面由柜門、快遞柜連接銷、隔板固定孔、隔板固定鎖以及滑輪的滑道構(gòu)成。2號(hào)面、3號(hào)面、4號(hào)面、5號(hào)面均為隔板，隔板上有滑輪。6號(hào)面上有滑輪滑道以及單個(gè)快遞模塊連接銷構(gòu)成。其中隔板和1號(hào)面，6號(hào)面由滑輪和滑輪滑道連接，側(cè)面均可在滑道上滑動(dòng)。連接時(shí)從側(cè)邊滑入滑道鏈接，滑至固定孔處由固定鎖固定?？爝f柜中的各箱體模塊之間有滑槽，箱體模塊之間可以相對(duì)縱向滑動(dòng)，但不可橫向位移；箱體確定位置后可由定位鎖鎖定，此時(shí)箱體間無法相對(duì)滑動(dòng)。當(dāng)快遞較小時(shí)，此時(shí)可通過單個(gè)快遞箱模塊進(jìn)行配送，商品寄件時(shí)便直接裝入快遞箱中，再由無人配送小車攬收運(yùn)輸后放入快遞柜體中，到達(dá)指定地點(diǎn)后再進(jìn)行下一步運(yùn)輸，取件原理也類似。當(dāng)快遞較大或具有特殊空間結(jié)構(gòu)時(shí)，可由多個(gè)一號(hào)面，六號(hào)面通過連接銷相互鏈接組成符合商品空間結(jié)構(gòu)的正面，背面，而隔板可直接通過最外側(cè)滑道組裝在箱體側(cè)面固定即可構(gòu)成較大的箱體空間，以便運(yùn)輸大件商品。

圖1 可組裝裝卸快遞箱結(jié)構(gòu)圖

1.2 固定快遞柜。固定快遞柜主要是用于存放快遞箱，且集成信息管理系統(tǒng)。論文設(shè)計(jì)的固定快遞柜放置于小區(qū)和副站點(diǎn)，作為無人配送小車的運(yùn)輸起點(diǎn)和終點(diǎn)。當(dāng)用戶寄件時(shí)，用戶通過手機(jī)端選擇寄件貨物的尺寸，而后小區(qū)的快遞柜（用戶可選擇）根據(jù)尺寸組裝對(duì)應(yīng)尺寸的快遞箱，而后組裝好的空快遞箱后通知用戶存放貨物，存放好后給無人配送小車攬收，攬收后信息管理系統(tǒng)給小車發(fā)送目的地副站點(diǎn)快遞柜（系統(tǒng)就近分配）編號(hào)，完成寄件。當(dāng)用戶取件時(shí)，信息管理系統(tǒng)直接將副站點(diǎn)的存放貨物的快遞箱給無人配送小車攬收，而后運(yùn)輸至目的地小區(qū)快遞柜，并短信通知用戶（或二維碼）完成取件。

2.無人配送小車

目前，無人配送小車已經(jīng)廣泛應(yīng)用于末端配送中，其致力解決“最后一公里”配送難題，小車通常安裝攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)，再配合智能控制器，集成了深度學(xué)習(xí)計(jì)算能力、強(qiáng)大的通用計(jì)算能力和適應(yīng)復(fù)雜用戶需求的接口定制能力。論文設(shè)計(jì)的無人配送小車除以上功能外，還設(shè)有箱體卡槽，可存放、固定快遞箱，快遞箱體間可相對(duì)縱向滑動(dòng)，且有定位鎖。小車的攬收和投放利用傳感器確定柜體與小車相對(duì)位置，利用機(jī)械臂移動(dòng)快遞柜單體使其進(jìn)入箱體，利用柜體自帶鎖鎖定快遞柜單體。無人配送小車為電動(dòng)力智能巡軌車，其所運(yùn)行軌跡事先錄入在小車后臺(tái)系統(tǒng)中。其具體實(shí)施方案如左流程圖所示：小車從副站點(diǎn)的停車點(diǎn)出發(fā)開始巡線，途中若經(jīng)過馬路，經(jīng)圖像識(shí)別判定交通信號(hào)燈為可通行狀態(tài)時(shí)，再通過馬路，否則將暫停工作。途中若有行人或車輛暫時(shí)阻擋，小車判定遇到障礙，暫停前進(jìn)，若在途中長時(shí)間遇障暫停，巡線車則會(huì)報(bào)警至工作人員處，由人工清除障礙。當(dāng)小車到達(dá)快遞柜時(shí)，有傳感器接受柜體信號(hào)，小車根據(jù)快遞編碼到達(dá)應(yīng)投放快遞位置并投放快遞箱至柜體中。當(dāng)此柜體所收快遞投放完畢，小車?yán)^續(xù)巡線至本條軌跡下一個(gè)快遞柜投放箱體。投放完畢后，小車巡線回到副站點(diǎn)停車點(diǎn)的終止點(diǎn)結(jié)束行程。具體流程如圖2所示。

圖2 無人配送小車運(yùn)輸流程圖

3.配送方案設(shè)計(jì)

模塊化快遞柜可根據(jù)貨物大小自動(dòng)拼接快遞箱，通過無人配送小車在副站點(diǎn)快遞柜體完成快遞箱的裝卸，同時(shí)小車可根據(jù)軌跡實(shí)現(xiàn)末端配送。功能主要體現(xiàn)在快遞箱的組裝、裝卸及無人配送上。副站點(diǎn)存放的快遞箱滿了或者有快遞箱的寄存時(shí)間到達(dá)最大值一天后，會(huì)有小車出發(fā)從副站點(diǎn)按其快遞地址編碼排列順序運(yùn)送快遞箱至各快遞柜等待用戶自提。以南京江寧大學(xué)城片區(qū)為例，金陵協(xié)和神學(xué)院公交站臺(tái)設(shè)為副站點(diǎn)，并設(shè)置快遞柜，附近小區(qū)各設(shè)置快遞柜。副站點(diǎn)快遞柜負(fù)責(zé)存放派發(fā)至各小區(qū)的單個(gè)快遞箱，及從各小區(qū)攬收的快遞箱。副站點(diǎn)快遞柜與各小區(qū)快遞柜由無人配送小車負(fù)責(zé)運(yùn)輸，各小區(qū)綜合快遞柜負(fù)責(zé)用戶的取件和寄件。其分布如圖3所示。

圖3 江寧大學(xué)城片區(qū)副站點(diǎn)和小區(qū)分布圖

3.1 取件過程。在快件從片區(qū)到用戶的配送過程中，先由專有快遞車輛將快件送至片區(qū)集散地后在集散地設(shè)有的副站點(diǎn)處按序排列，再由站點(diǎn)處投放至無人配送小車對(duì)快件進(jìn)行搭載與運(yùn)送，當(dāng)小車到達(dá)小區(qū)所設(shè)綜合快遞柜體處時(shí)，對(duì)小區(qū)快遞柜體投放快遞箱，快件到達(dá)小區(qū)。其過程如圖4所示。

圖4 配送流程（取件）

3.2 寄件過程。在快件的寄出過程中，先由用戶自行掃描快件，在上傳快件空間信息后，經(jīng)系統(tǒng)計(jì)算得出所需快遞箱單位數(shù)，并根據(jù)其空間結(jié)構(gòu)在小區(qū)快遞柜（用戶可選擇）自動(dòng)組裝快遞箱，并根據(jù)柜體空間構(gòu)型進(jìn)行收費(fèi)。在快件放入柜體后，由無人配送小車攬收并搭載快遞箱至副站點(diǎn)（系統(tǒng)就近分配），并于副站點(diǎn)搭載至專有快遞車輛運(yùn)送至片區(qū)所設(shè)主站點(diǎn)。其過程如圖5所示。

圖5 配送流程（寄件）

4.結(jié)束語

論文以解決末端配送的問題，體現(xiàn)了智慧化物流解決方案。此為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了可自動(dòng)裝卸的模塊化快遞柜及配送方案，通過“模塊化快遞柜+無人配送小車”來實(shí)現(xiàn)貨物的自動(dòng)裝卸及配送。其主要有以下優(yōu)勢(shì)：快遞無紙化，快遞箱可拆分，箱體便是很好的快遞包裝，無需紙盒包裝快遞一樣安全快速送達(dá)，順應(yīng)國家綠色物流的號(hào)召，減少途中能耗，減少紙箱處理時(shí)造成的污染；箱體容積可變，大型商品即可擺脫快遞柜放不下的尷尬，保障商品安全；配送智能化，快遞自動(dòng)分揀，并通過無人配送小車配送，減少大量人力成本，節(jié)約大量人力資源，也提高了配送效率。