CN108100557A - 一种自助取快递小车及其自助取快递控制方法 - Google Patents

一种自助取快递小车及其自助取快递控制方法 Download PDF

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郝传海
郭忠鑫
朱小辉
杨连余
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Abstract

本发明公开了一种自助取快递小车及其自助取快递控制方法，自助取快递小车，包括车体、连接臂、机械手，所述机械手连接在连接臂上，机械手设有水平伸缩机构，所述连接臂通过转塔连接在车体上，连接臂连接有竖直升降装置，所述滑架前方设有磁导轨，车体底部设有磁条识别器，车体通过磁条识别器沿磁导轨运动，车体内设有主控模块，主控模块连接机械手、连接臂、车体。配合自助取快递控制方法实现货物的自动取放，解决菜鸟驿站人员配置和配发成本的压力，具有广阔的应用空间。

Description

一种自助取快递小车及其自助取快递控制方法
技术领域
本发明涉及物流搬运技术领域，特别是一种自助取快递小车及其自助取快递控制方法。
背景技术
随着互联网技术的发展，网购大规模增加，快递的数量也随之增加。针对于快递配送这一阶段的产品技术主要是自动取货柜、无人机、快递派送小车、菜鸟驿站。
自助取货柜主要是利用寄存柜原理，将快递暂存在自助取货柜内。快递员在存入快递时，人工在信息窗口上按下存货，取货柜自动生成验证码，快递员通过手机将验证码发送给顾客，待顾客有时间时凭验证码取走快递。但这种自助取货柜占地面积较大，且柜子数量常常不能满足货物数量。
另一种快递配送方法，即快递无人机，虽然能解放快递员的双手，实现全自动化派送快递，但每一个无人机一次只能送一个快递，而且要求定位精度很高，由于电脑控制无法实现随实际路况自动调整，故无人机经常发生在空中飞行中撞到小鸟等问题。
另一种快递配送方法，即快递派送小车，则是利用最基本人工送货的方式，通常快递员与顾客的时间难以调和，会导致一件快递反复派送，增加了快递员的工作量。
另一种快递配送方法，即菜鸟驿站，面向社区和校园的物流服务平台，为网购用户提供包裹代收服务，致力于为消费者提供多元化的最后一公里服务。它主要坐落于学校等人口集中区域，所有快递全部寄放在此，数量庞大，面临人员配发和配发成本的压力。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，解决菜鸟驿站人员配置和配发成本的压力，提供一种自助取快递小车及其控制系统。
本发明采用如下技术方案：
一种自助取快递小车，包括车体、连接臂、机械手，所述机械手连接在连接臂上，机械手设有水平伸缩机构，所述连接臂通过转塔连接在车体上，连接臂连接有竖直升降装置，所述滑架前方设有磁导轨，车体底部设有磁条识别器，车体通过磁条识别器沿磁导轨运动，车体内设有主控模块，主控模块连接机械手、连接臂、车体。
进一步地，所述连接臂包括立臂、角形拐臂、横臂，所述立臂通过转塔连接在车体上，立臂底端设有竖直升降装置，所述角形拐臂可滑动的连接在立臂上，所述横臂可滑动的连接在角形拐臂上，所述机械手通过水平伸缩机构固定在横臂上。
进一步地，所述货架设有多个仓位，仓位底部设有光电传感器，光电传感器用于分析货架中有无货物；
所述货架的横向挡板上对应每个仓位设有空间坐标码，货架上每一个货物存放处都有固定的位置，货物的XYZ坐标信息存储到坐标码中。
进一步地，所述磁条识别器设在车体一端的中部，磁条识别器的两侧设有驱动轮，驱动轮连接有驱动电机，所述车体另一端设有万向轮。
进一步地，所述角形拐臂连接机械手的一侧设有摄像头。
进一步地，所述机械手的中央设有吸力装置，吸力装置包括设置在车体内的给气泵和设置在机械手正前方的一个吸力负压区。
进一步地，所述车体一侧设有读码器。
自助取快递小车还包括主控模块、动力模块、壁障模块、识别模块、定位模块，主控模块连接动力模块、壁障模块、识别模块、定位模块、机械手、车体；
所述主控模块以单片机作为控制核心，外围配置相应的硬件电路，实现对整个装置的控制；
所述避障模块在小车在行进过程中，能自动选择检测路径情况，并将信号传递至主控模块，避免与障碍物相撞；
所述识别模块采用RFID技术，通过读码器识别取件人提供的快递二维码，读码器识别模块配合数字键盘；
所述机械手附近有摄像头，时刻采集待取快递状态，快递袋包裹还是纸箱包裹，快递大小尺寸，通过判断大小反馈信号给主控模块，调整机械手夹爪张口，如果是快递袋包裹，反馈信号给气泵，机械手正前方产生一个吸力负压区，避免快递包裹从机械手中滑脱；
所述动力模块连接驱动轮、驱动电机，控制车体前进后退以及左右转弯；
所述定位模块建立手机号与仓库空间坐标系关系，空间坐标系与货架上每一个存储位置XYZ信息一一对应，根据空间坐标系生成快递存放路径，根据小车行走位置判断与目的地关系。
一种自助取快递控制方法，以上述自助取快递小车为依据，所述自助取快递小车控制方法包括如下步骤：
(1)通过读码器获取取件信号或存件信号，根据仓库空间坐标地图生成行走路径；
(2)车体按照磁条识别道路，通过定位模块不停计算待取快递对应的货架仓位，到达预定的仓位，使车体在XY向位置上满足要求；
(3)主控模块带动转塔旋转到达快递存储的货位，机械手的高度通过竖直升降装置调整，直到调整到Z向高度，再通过水平伸缩装置调整机械手，从而使机械手接近快递摆放位置，便于夹取货物；
(4)在步骤(3)执行过程中，摄像头实时拍摄，判断前方货架仓位对应的空间坐标码正确后，采集待取放快递状态，并执行取放动作；
(5)完成取放货物后，回到指定地点，重复执行步骤(1)。
更进一步地，所述步骤(4)中在取件过程中，采集待取快递状态，判断是快递袋包裹还是纸箱包裹及快递大小尺寸，通过判断大小反馈信号给主控模块，调整机械手夹爪张口；如果是快递袋包裹，反馈信号给气泵，机械手正前方产生一个吸力负压区，吸紧快递包裹避免从机械手中滑脱。
采用如上技术方案取得的有益技术效果为：
自助取快递小车配合自助取快递控制方法实现货物的自动取放，解决菜鸟驿站人员配置和配发成本的压力，具有广阔的应用空间。
附图说明
图1是自助取快递小车的结构系统示意图。
图2是自助取快递小车的控制系统示意图。
图3是自助取快递小车的底盘结构示意图。
图4是自助取快递小车的取件流程图。
图5是自助取快递小车的存件流程图。
图6是货架结构示意图。
图7是自助取快递小车的机械手示意图。
图中，1、货架，2、机械手，3、读码器，4、转塔，5、磁导轨，6、车体，7、万向轮，8、驱动轮，9、磁条识别器，10、立臂，11、角形拐臂，12、横臂，13、光电传感器，14、空间坐标码，15、吸力装置，16、摄像头。
具体实施方式
结合附图1至7对本发明的具体实施方式做进一步说明：
一种自助取快递小车，包括车体6、连接臂、机械手2，所述机械手连接在连接臂上，机械手设有水平伸缩机构，所述连接臂通过转塔4连接在车体上，连接臂连接有竖直升降装置，所述滑架前方设有磁导轨5，车体底部设有磁条识别器9，车体通过磁条识别器沿磁导轨运动，车体内设有主控模块，主控模块连接机械手、连接臂、车体。
连接臂包括立臂10、角形拐臂11、横臂12，所述立臂通过转塔连接在车体上，立臂底端设有竖直升降装置，所述角形拐臂可滑动的连接在立臂上，所述横臂可滑动的连接在角形拐臂上，所述机械手通过水平伸缩机构固定在横臂上。
货架1设有多个仓位，仓位底部设有光电传感器13，光电传感器用于分析货架中有无货物；所述货架的横向挡板上对应每个仓位设有空间坐标码14，货架上每一个货物存放处都有固定的位置，货物的XYZ坐标信息存储到坐标码中。
磁条识别器设在车体一端的中部，磁条识别器的两侧设有驱动轮8，驱动轮连接有驱动电机，所述车体另一端设有万向轮7。
角形拐臂连接机械手的一侧设有摄像头16。
机械手的中央设有吸力装置15，吸力装置包括设置在车体内的给气泵和设置在机械手正前方的一个吸力负压区。
车体一侧设有读码器3。
自助取快递小车还包括主控模块、动力模块、壁障模块、识别模块、定位模块，主控模块连接动力模块、壁障模块、识别模块、定位模块、机械手、车体；所述主控模块以单片机作为控制核心，外围配置相应的硬件电路，实现对整个装置的控制；所述避障模块在小车在行进过程中，能自动选择检测路径情况，并将信号传递至主控模块，避免与障碍物相撞；所述识别模块采用RFID技术，通过读码器识别取件人提供的快递二维码，读码器识别模块配合数字键盘；所述机械手附近有摄像头，时刻采集待取快递状态，快递袋包裹还是纸箱包裹，快递大小尺寸，通过判断大小反馈信号给主控模块，调整机械手夹爪张口，如果是快递袋包裹，反馈信号给气泵，机械手正前方产生一个吸力负压区，避免快递包裹从机械手中滑脱；所述动力模块连接驱动轮、驱动电机，控制车体前进后退以及左右转弯；所述定位模块建立手机号与仓库空间坐标系关系，空间坐标系与货架上每一个存储位置XYZ信息一一对应，根据空间坐标系生成快递存放路径，根据小车行走位置判断与目的地关系。
工作原理介绍：
运输道上铺设磁条，用来导引自助取快递小车，小车车体底部安装磁条识别器，可自动按照铺设的磁条识别道路，通过定位模块不停计算待取快递对应的货架仓位，到达预定的仓位，及XY位置满足要求，控制单位给伺服电机一个启动新号，伺服电机带动转塔旋转到达快递存储的货位，机械手的高度通过竖直升降装置调整，直到调整到Z高度，再通过水平伸缩装置调整机械手，从而使机械手接近快递摆放位置，便于夹取；机械手附近有摄像头，判断前方货架仓前方空间坐标码正确后，采集待取快递状态，快递袋包裹还是纸箱包裹，快递大小尺寸，通过判断大小反馈信号给控制单元，调整机械手夹爪张口；如果是快递袋包裹，反馈信号给气泵，机械手正前方产生一个吸力负压区，保护快递包裹从机械手中滑脱。待夹紧快递后控制单位将水平伸缩装置和竖直升降装置移动并转动，将快递从货架上取下来；控制单位让小车启动沿着铺设的磁条回到交货区。
自助取快递控制方法，以上述自助取快递小车为依据，所述自助取快递小车控制方法包括如下步骤：
(1)通过读码器获取取件信号或存件信号，根据仓库空间坐标地图生成行走路径；
(2)车体按照磁条识别道路，通过定位模块不停计算待取快递对应的货架仓位，到达预定的仓位，使车体在XY向位置上满足要求；
(3)主控模块带动转塔旋转到达快递存储的货位，机械手的高度通过竖直升降装置调整，直到调整到Z向高度，再通过水平伸缩装置调整机械手，从而使机械手接近快递摆放位置，便于夹取货物；
(4)在步骤(3)执行过程中，摄像头实时拍摄，判断前方货架仓位对应的空间坐标码正确后，采集待取放快递状态，并执行取放动作；
(5)完成取放货物后，回到指定地点，重复执行步骤(1)。
所述步骤(4)中在取件过程中，采集待取快递状态，判断是快递袋包裹还是纸箱包裹及快递大小尺寸，通过判断大小反馈信号给主控模块，调整机械手夹爪张口；如果是快递袋包裹，反馈信号给气泵，机械手正前方产生一个吸力负压区，吸紧快递包裹避免从机械手中滑脱。
取件流程：取件人来取快递，通过手机获得二维码或者将手机号输入到设备面板，自助取快递小车根据获取的手机号信息搜索地址数据库，根据仓库空间坐标地图生成行走路径，最后到快递取货给取件人。
存件流程：通过扫描快递上二维码或者将手机号输入到设备面板，自助取快递小车根据获取的手机号信息搜索地址数据库，判断位置最近时间最新空的货物地址，根据仓库空间坐标地图生成行走路径，最后到快递存放进空的货架位。
当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的指导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (10)

1.一种自助取快递小车，其特征在于，包括车体(6)、连接臂、机械手(2)，所述机械手(2)连接在连接臂上，机械手(2)设有水平伸缩机构，所述连接臂通过转塔(4)连接在车体(6)上，连接臂连接有竖直升降装置，所述滑架前方设有磁导轨(5)，车体(6)底部设有磁条识别器(9)，车体(6)通过磁条识别器(9)沿磁导轨(5)运动，车体(6)内设有主控模块，主控模块连接机械手(2)、连接臂、车体(6)。
2.根据权利要求1所述的一种自助取快递小车，其特征在于，所述连接臂包括立臂(10)、角形拐臂(11)、横臂(12)，所述立臂(10)通过转塔(4)连接在车体(6)上，立臂(10)底端设有竖直升降装置，所述角形拐臂(11)可滑动的连接在立臂(10)上，所述横臂(12)可滑动的连接在角形拐臂(11)上，所述机械手(2)通过水平伸缩机构固定在横臂(12)上。
3.根据权利要求1所述的一种自助取快递小车，其特征在于，还包括货架(1)，所述货架(1)设有多个仓位，仓位底部设有光电传感器(13)，光电传感器(13)用于分析货架(1)中有无货物；
所述货架(1)的横向挡板上对应每个仓位设有空间坐标码(14)，货架(1)上每一个货物存放处都有固定的位置，货物的XYZ坐标信息存储到坐标码中。
4.根据权利要求2所述的一种自助取快递小车，其特征在于，所述磁条识别器(9)设在车体(6)一端的中部，磁条识别器(9)的两侧设有驱动轮(8)，驱动轮(8)连接有驱动电机，所述车体(6)另一端设有万向轮(7)。
5.根据权利要求4所述的一种自助取快递小车，其特征在于，所述角形拐臂(11)连接机械手(2)的一侧设有摄像头(16)。
6.根据权利要求5所述的一种自助取快递小车，其特征在于，所述机械手(2)的中央设有吸力装置(15)，吸力装置(15)包括设置在车体(6)内的给气泵和设置在机械手(2)正前方的一个吸力负压区。
7.根据权利要求6所述的一种自助取快递小车，其特征在于，所述车体(6)一侧设有读码器(3)。
8.根据权利要求7所述的一种自助取快递小车，其特征在于，所述还包括主控模块、动力模块、壁障模块、识别模块、定位模块，主控模块连接动力模块、壁障模块、识别模块、定位模块、机械手(2)、车体(6)；
所述主控模块以单片机作为控制核心，外围配置相应的硬件电路，实现对整个装置的控制；
所述避障模块在小车在行进过程中，能自动选择检测路径情况，并将信号传递至主控模块，避免与障碍物相撞；
所述识别模块采用RFID技术，通过读码器(3)识别取件人提供的快递二维码，读码器(3)识别模块配合数字键盘；
所述机械手附近有摄像头(16)，时刻采集待取快递状态，快递袋包裹还是纸箱包裹，快递大小尺寸，通过判断大小反馈信号给主控模块，调整机械手夹爪张口，如果是快递袋包裹，反馈信号给气泵，机械手正前方产生一个吸力负压区，避免快递包裹从机械手中滑脱；
所述动力模块连接驱动轮(8)、驱动电机，控制车体(6)前进后退以及左右转弯；
所述定位模块建立手机号与仓库空间坐标系关系，空间坐标系与货架(1)上每一个存储位置XYZ信息一一对应，根据空间坐标系生成快递存放路径，根据小车行走位置判断与目的地关系。
9.一种自助取快递小车的自助取快递控制方法，其特征在于，所述自助取快递小车控制方法包括如下步骤：
(1)通过读码器获取取件信号或存件信号，根据仓库空间坐标地图生成行走路径；
(2)车体按照磁条识别道路，通过定位模块不停计算待取快递对应的货架仓位，到达预定的仓位，使车体在XY向位置上满足要求；
(3)主控模块带动转塔旋转到达快递存储的货位，机械手的高度通过竖直升降装置调整，直到调整到Z向高度，再通过水平伸缩装置调整机械手，从而使机械手接近快递摆放位置，便于夹取货物；
(4)在步骤(3)执行过程中，摄像头实时拍摄，判断前方货架仓位对应的空间坐标码正确后，采集待取放快递状态，并执行取放动作；
(5)完成取放货物后，回到指定地点，重复执行步骤(1)。
10.根据权利要求9所述的一种自助取快递小车的自助取快递控制方法，其特征在于，所述步骤(4)中在取件过程中，采集待取快递状态，判断是快递袋包裹还是纸箱包裹及快递大小尺寸，通过判断大小反馈信号给主控模块，调整机械手夹爪张口；如果是快递袋包裹，反馈信号给气泵，机械手正前方产生一个吸力负压区，吸紧快递包裹避免从机械手中滑脱。
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