智能快遞車自助寄取快遞系統的設計

王 貴

(桂林電子科技大學信息科技學院，廣西 桂林 541004)

0 引言

由于當前我國快遞運輸內容種類繁多，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。基于此，依托物聯網科技，構建智能快遞車寄取件系統，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、急運輸的需求，為物流行業的有效發展奠定堅實可靠的技術基礎。

1 智能快遞車概述

智能快遞車一般采取模塊化設計要素，車廂內部進行密集倉儲設計，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成智能快遞車的驅動系統；蝸輪蝸桿機構、齒輪齒條機構鏈傳動等構成傳動系統。為了能夠最大限度地滿足車廂擴容的條件，在存儲區內還設置了專門的可調節螺桿，各種類型、大小的快遞都能放進去。

在取件裝置的設計中，一般由四軸運動機械手組成，按照計算機的指令和預先設定的路徑將快遞在幾秒內直接傳送到取件口。控制系統從原來的統一設備控制已經發展到手機app控制，內部軟件的嵌入式控制系統直接負責有效地接受和處理信息，當用戶想要發件或取件的時候，只要利用手機發出指令，控制系統就能夠直接將信息傳送到數據庫后臺匹配到相應的物件或空間，然后再與互聯網實現信息的雙向傳送[1]。

2 智能快遞車自助寄取快遞系統的機械設計

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

2.1 儲存區展開裝置

為了實現車輛的擴容，車廂內儲存區要安裝必要的展開裝置，以提高車廂的利用效率。在設計過程中，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，以節省空間。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屬于對稱結構，因此既可以單側展開也可以雙側共同展開，各自區間各有絲桿螺母機、鏈傳動、展開電機一個。當快遞被全部取出的時候，兩側會自動關閉，形成閉合的狀態。

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成，可以沿著不同的3個方向做水平旋轉或平移的運動。而且取件裝置在啟動之后，需要根據指令操作不斷移動，行程位置的控制由傳感器和絲杠滑塊機構來實現，保證取件裝置能夠準確地將物件送到取件口。在取件工作結束的時候，整個裝置可以通過限位開關實現復位，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

智能快遞車在物聯網技術的輔助下，進行了自助寄取快遞平臺的設計，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。整個系統由旋轉電機利用蝸桿將獲取到的動力傳送到旋轉齒輪的位置，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的窗口，然后裝置將其傳送到寄件品臺上，并運送到相應的軌道中。取件的時候，智能傳送系統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以及自動導航定位裝置，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，節約了空間，也解放了人力。

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

3 智能快遞車自助寄取快遞系統的程序設計

智能快遞車自助寄取快遞系統的程序設計可以分為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一般依托手機app實現人機交互，然后系統直接自動運行。在進行展開裝置的設計中，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等開關將車廂轉正，然后利用絲杠螺母機構將貨架展開[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，系統在接到指令后，取件機械手直接將快件運送到旋轉平臺上，然后使整個旋轉平臺能夠接近I1開關，等到機械手自動退出之后，轉正M2按鈕，直到裝置觸碰到開關I3為主。當快件被傳送到取件口位置的時候，整個旋轉平臺要進行復位處理，整個取件過程終了。當寄件的時候，需要將物件放到寄件平臺上，然后按下I5開關，車廂內部的機械手會按兵等待，當觸碰到相應開關之后，通過傳送帶將物件放置到兩側的儲物架內，整個寄件過程完成[4]。

3.3 無人機送件裝置

當快件經過機械手被傳送到無人機載物貨架位置的時候，裝置內的擋板能夠將快件運送到滑軌處，同時觸發I4開關。電機轉動之后，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并飛出。最后電機反轉，升降平臺也隨之下降，直到艙門關閉。

4 快遞車取件機械手的動力學探討

在車廂內，取件機械手往往呈現出旋轉運動的狀態，主要運動方向是沿著X、Y、Z軸進行平移。各個軸運動的穩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劃，并進行動力學仿真。

快件在旋轉或平移時，往往會存在單軸運動啟動或停止狀態，為保證取件不停止，需要進行多軸的協調運動，若瞬間加速度發生突然變化，物品往往會由于慣性緣故，有可能會發生掉落狀況。針對這種狀況，需要對各個環節的速度進行有效的大小調節，在保證速度的情況下，使其能夠發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、合理的設置。

5 結語

智能快遞車自助寄取快遞系統的設計，極大地提高了快遞寄取的效率，也節省了用戶的時間，解放了勞動力。因此，在實際設計的過程中，應該依托物聯網技術，對各類系統參數以及設備進行有效的判定和分析，強化系統設計效率的同時，推動物流產業的長足發展。