可自動裝卸的模塊化快遞柜及配送方案設計

文/王智勇 劉小俊

目前常用快遞柜容納空間是固定的，在運輸過程中需用到大量的紙箱，易造成環境污染和資源浪費，且快遞的派發和攬件需大量的快遞工作人員。為此，設計了可自動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”來實現貨物的自動裝卸及配送。模塊化快遞柜通過可組裝快遞箱和固定快遞柜組成，以適應不同尺寸的貨物運輸，且快遞柜集成信息管理系統。文獻[1]從快遞柜的末端配送入手，分析了其存在的問題，并對其提出相應的解決方案。文獻[2]構建了生鮮食品柜服務體系，并制訂快遞回收機制，明確設計策略。文獻[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[4]設計了一種多功能智能快遞柜，且具有空間利用率高等優點。鑒于上述問題及參考文獻，論文設計了可自動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”來實現貨物的自動裝卸及配送。

1.模塊化快遞柜

1.1 可組裝快遞箱。可組裝快遞箱主要是適應不同尺寸的貨物，可根據貨物尺寸，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，各快遞箱可相對滑動，單個取出。快遞箱由多個單個箱體模塊組合而成，箱體模塊由六個面構成依次編號為1號面、2號面、3號面、4號面、5號面、6號面。其中1號面由柜門、快遞柜連接銷、隔板固定孔、隔板固定鎖以及滑輪的滑道構成。2號面、3號面、4號面、5號面均為隔板，隔板上有滑輪。6號面上有滑輪滑道以及單個快遞模塊連接銷構成。其中隔板和1號面，6號面由滑輪和滑輪滑道連接，側面均可在滑道上滑動。連接時從側邊滑入滑道鏈接，滑至固定孔處由固定鎖固定。快遞柜中的各箱體模塊之間有滑槽，箱體模塊之間可以相對縱向滑動，但不可橫向位移；箱體確定位置后可由定位鎖鎖定，此時箱體間無法相對滑動。當快遞較小時，此時可通過單個快遞箱模塊進行配送，商品寄件時便直接裝入快遞箱中，再由無人配送小車攬收運輸后放入快遞柜體中，到達指定地點后再進行下一步運輸，取件原理也類似。當快遞較大或具有特殊空間結構時，可由多個一號面，六號面通過連接銷相互鏈接組成符合商品空間結構的正面，背面，而隔板可直接通過最外側滑道組裝在箱體側面固定即可構成較大的箱體空間，以便運輸大件商品。

圖1 可組裝裝卸快遞箱結構圖

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。論文設計的固定快遞柜放置于小區和副站點，作為無人配送小車的運輸起點和終點。當用戶寄件時，用戶通過手機端選擇寄件貨物的尺寸，而后小區的快遞柜（用戶可選擇）根據尺寸組裝對應尺寸的快遞箱，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給小車發送目的地副站點快遞柜（系統就近分配）編號，完成寄件。當用戶取件時，信息管理系統直接將副站點的存放貨物的快遞箱給無人配送小車攬收，而后運輸至目的地小區快遞柜，并短信通知用戶（或二維碼）完成取件。

2.無人配送小車

目前，無人配送小車已經廣泛應用于末端配送中，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、毫米波雷達，再配合智能控制器，集成了深度學習計算能力、強大的通用計算能力和適應復雜用戶需求的接口定制能力。論文設計的無人配送小車除以上功能外，還設有箱體卡槽，可存放、固定快遞箱，快遞箱體間可相對縱向滑動，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位置，利用機械臂移動快遞柜單體使其進入箱體，利用柜體自帶鎖鎖定快遞柜單體。無人配送小車為電動力智能巡軌車，其所運行軌跡事先錄入在小車后臺系統中。其具體實施方案如左流程圖所示：小車從副站點的停車點出發開始巡線，途中若經過馬路，經圖像識別判定交通信號燈為可通行狀態時，再通過馬路，否則將暫停工作。途中若有行人或車輛暫時阻擋，小車判定遇到障礙，暫停前進，若在途中長時間遇障暫停，巡線車則會報警至工作人員處，由人工清除障礙。當小車到達快遞柜時，有傳感器接受柜體信號，小車根據快遞編碼到達應投放快遞位置并投放快遞箱至柜體中。當此柜體所收快遞投放完畢，小車繼續巡線至本條軌跡下一個快遞柜投放箱體。投放完畢后，小車巡線回到副站點停車點的終止點結束行程。具體流程如圖2所示。

圖2 無人配送小車運輸流程圖

3.配送方案設計

模塊化快遞柜可根據貨物大小自動拼接快遞箱，通過無人配送小車在副站點快遞柜體完成快遞箱的裝卸，同時小車可根據軌跡實現末端配送。功能主要體現在快遞箱的組裝、裝卸及無人配送上。副站點存放的快遞箱滿了或者有快遞箱的寄存時間到達最大值一天后，會有小車出發從副站點按其快遞地址編碼排列順序運送快遞箱至各快遞柜等待用戶自提。以南京江寧大學城片區為例，金陵協和神學院公交站臺設為副站點，并設置快遞柜，附近小區各設置快遞柜。副站點快遞柜負責存放派發至各小區的單個快遞箱，及從各小區攬收的快遞箱。副站點快遞柜與各小區快遞柜由無人配送小車負責運輸，各小區綜合快遞柜負責用戶的取件和寄件。其分布如圖3所示。

圖3 江寧大學城片區副站點和小區分布圖

3.1 取件過程。在快件從片區到用戶的配送過程中，先由專有快遞車輛將快件送至片區集散地后在集散地設有的副站點處按序排列，再由站點處投放至無人配送小車對快件進行搭載與運送，當小車到達小區所設綜合快遞柜體處時，對小區快遞柜體投放快遞箱，快件到達小區。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，經系統計算得出所需快遞箱單位數，并根據其空間結構在小區快遞柜（用戶可選擇）自動組裝快遞箱，并根據柜體空間構型進行收費。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（系統就近分配），并于副站點搭載至專有快遞車輛運送至片區所設主站點。其過程如圖5所示。

圖5 配送流程（寄件）

4.結束語

論文以解決末端配送的問題，體現了智慧化物流解決方案。此為出發點，設計了可自動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”來實現貨物的自動裝卸及配送。其主要有以下優勢：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，順應國家綠色物流的號召，減少途中能耗，減少紙箱處理時造成的污染；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，快遞自動分揀，并通過無人配送小車配送，減少大量人力成本，節約大量人力資源，也提高了配送效率。