高層住宅快遞智能派送系統的創新設計與分析

郝志豪

西安市第八十三中學 陜西 西安 710000

正文：

1 前言

在發展越來越快的互聯網時代，網上購物已經成為了人們的日常活動或者娛樂之一。隨著互聯網購物的迅速發展，本來不溫不火的快遞行業也迅速發展[1]。取快遞也成為了日常生活的一部分，但最為讓人痛苦的是下樓取快遞。其一：上班族辛辛苦苦一天了回到家中本想好好放松一下，但被迫無奈只好拖著疲憊的身，用著并不寬裕的時間去下樓取快遞；其二：如果有人心懷不軌換上快遞員的衣服混進住宅里進行偷竊等，會給住戶帶來財產損失，甚至是生命受損。而派送快遞，特別是高層住宅快遞，對于快遞員來說也是一項繁重的任務。快遞員一個月的工資和每天所送出的貨物成正相關，他們送得多越多工資也就越高，但有時候為了等少數客戶取快遞，快遞員浪費了大把的時間，最后為了完成任務，不得不闖紅燈，搶車道，由此造成一系列的交通事故[2]。另一方面，隨著物聯網的發展，智能快遞收取成為高層住宅建筑智能化探究的一個重要方面[3-4]，有鑒于此，創新設計了一種可以智能派送快遞的系統，其一方面可以直接將快遞派送到住戶的家門口，另一方面，其可以減輕快遞員派送高層住宅快遞的壓力，有利于提高快遞員工作效率，為高層住宅建筑智能化設計提供借鑒。

2 高層住宅快遞智能派送系統的設計思路

高層住宅快遞智能派送系統根據其各部分的功能劃分，可以分為貨梯升降系統，儲物格，快遞傳送系統以及用戶接收系統等，其主要設計思路是通過貨梯升降系統，將快遞送到用戶所在樓層，不同樓層之間的快遞放置在儲物格中，當貨梯達到用戶所在樓層，快遞傳送系統的傳送機構將貨物運送到用戶接受系統的接收柜中，用戶到家門口后即可從接收柜中取出快遞。其系統示意圖如圖1所示。快遞從快遞貨車送到用戶手中主要分4個階段：

階段1：快遞員將多個快遞從快遞貨車中拿出分格放入儲物格中，本階段由快遞員完成相關工作；

階段2：儲物格在貨梯升降系統的作用下達到用戶所在樓層，此階段由貨梯升降系統完成；

階段3：快遞在傳送系統的作用下被送入快遞接收箱中，該階段主要分兩步，第一步快遞從儲物格中被轉移到快遞傳送帶上，第二步傳送帶將快遞移送至快遞接收箱中。該過程由快遞傳送系統完成；

階段4：用戶從快遞接收箱中拿出快遞，該階段由用戶自主完成。

3 高層住宅快遞智能派送系統的設計簡介

高層住宅快遞智能派送系統可以分為機械系統和控制系統，本文主要對其機械系統進行設計介紹。高層住宅快遞智能派送系統的整體結構示意圖如圖2所示。

儲物格相當于傳統電梯的轎廂，其可以在貨梯升降系統的帶動下沿著電梯豎井上下往復移動。快遞由快遞員分別放置于儲物格的小格子中。三自由度快遞分揀臂將格子中的快遞轉移到傳送帶上，然后傳送帶啟動將快遞移動到快遞接收箱中，由用戶自主完成快遞的收取。

圖1 高層住宅快遞智能派送系統示意圖

圖2 高層住宅快遞智能派送系統整體結構示意圖

3.1 貨梯升降系統設計

高層住宅快遞智能派送系統的貨梯升降系統與當前所使用的貨梯系統原理類似，如圖3所示。

圖3 貨梯系統示意圖

如圖3所示，鋼絲繩兩端分別連著轎廂（等效為儲物格）和對重，纏繞在曳引輪和導向輪上，曳引電動機通過減速器變速后帶動曳引輪轉動，靠鋼絲繩與曳引輪摩擦產生的牽引力，實現轎廂和對重的升降運動，達到運輸目的。

3.2 儲物格設計

儲物格由多個小格子組合而成，其上設置有三自由度快遞分揀臂，儲物格的一側設置有快遞傳送帶。為了方便快遞員放置快遞，儲物格可以像“抽屜”一樣被拉出，當快遞員需要放置快遞時，可以將其拉出；完成快遞放置后，再將其關閉起來。儲物格的結構簡圖如圖4，圖5所示。進一步，對于高層住宅，特別是一層多戶的住宅，為了提高工作效率，儲物格可以設置成多層的，對應的增設快遞傳動系統。

圖4 儲物格及快遞傳送系統結構示意圖

圖5 儲物格被“拉出”狀態示意圖

3.3 快遞傳送系統設計

快遞傳送系統主要分為兩部分：三自由度快遞分揀臂和傳動帶。三自由度快遞分揀臂的結構如圖4中所示。為了便于將儲物格中的快遞移送到傳動帶上，分揀臂可以實現三種運動：前后移動，左右移動，上下移動。分揀臂末端設置有吸盤。機械臂首先通過前后和左右移動，運動對應的快遞上方，然后吸盤被帶動向下運動，吸住快遞后，吸盤向上移動，再通過左右移動將快遞移送到傳送帶上。傳送帶的結構如圖6所示。其由多個滾輪和同步帶，帶輪以及動力裝置等組成。滾輪一端設置有同步帶輪，其兩端與安裝支架鉸接。滾輪之間由同步帶相互連接，進而由動力裝置帶動多個滾輪轉動，實現快遞的移送。

圖6 快遞傳送帶結構示意圖

3.4 快遞接收柜設計

快遞接收柜主要用于存放傳動帶移送來的快遞，快遞接收柜設置在每個樓層的電梯間附近，其數量等于住宅每層的住戶數量。快遞接收柜類似于兩端開口的長方體。在快遞接收柜靠近傳送帶的一側設置有往復移動可以關閉或開啟的擋門。在平時此門處于關閉狀態，當傳動帶向其中放入快遞時，此門自動打開，接收完快遞后自動關閉。快遞接收柜靠近住戶一側設置有帶鎖的門，每個住戶都有屬于自己柜子門的鑰匙，方便用戶取快遞。

4 高層住宅快遞智能派送系統的運作過程

快遞員通過地下送貨口把快遞放入儲物格中，為了建立儲物格中的快遞與住戶的對應關系，快遞員在掃碼向用戶發送通知短信的同時，還需要給快遞智能派送系統的控制系統發送快遞與住戶的對應信息。該定義信息由兩部分組成：儲物格序號和住戶代號。如圖4中的儲物格共有12個小格子，分別編號為：01,02……12。住戶代號分為三位數，前兩位表示樓層，后兩位表示第幾戶，如202，表示第20層第2戶人家。當快遞員將202住戶的快遞放置于儲物格的第9個格子后，其向控制系統發送數字信息：09202。同時，每層住宅設置的快遞接收柜也進行標號，第幾戶人家的接收柜就設置為幾號，如第二戶人家的接收柜就編號為2。進而控制系統根據快遞員發送的信息，將快遞自主派送到對應的住戶中。如：對于202戶人家的快遞，快遞員將其放在9號格子中，那么升降系統先將儲物格運送到第20層，然后三自由度快遞分揀臂再移動到第9個格子上方，進而將快遞轉送到傳送帶中，由傳送帶將快遞移送至第2號接收柜。用戶到家后即可收取快遞。

5 總結

創新設計了一種可以智能派送快遞的系統，對系統各結構部分進行了方案原理設計與分析，包括升降系統，儲物格，快遞傳送系統，快遞接收柜等，并對該快遞智能派送系統的運作過程進行了簡要介紹。該快遞智能派送系統運作高效且安全，所涉及的技術方案及結構部件也比較成熟，易于實現。其符合當前高層住宅智能化發展趨勢，提高用戶安全性和隱私性，提高快遞員的效率，具有良好的應用前景。