CN108945918B - 一种带有无人机和无人车的取发货快递柜 - Google Patents

Abstract

一种带有无人机和无人车的取发货快递柜，包括快递柜主体、收送货装置以及用于控制快递柜主体和收送货装置的总控制器；收送货装置包括无人机和无人车；快递柜主体包括柜体、内部货架以及内部运动执行机构，内部运动执行机构用于将货物移送至货架、无人车和无人机，柜体上还设置有人机交互装置，人机交互装置与总控制器通信连接，总控制器设置有网络通信模块，网络通信模块用于发送和接收信息指令；采用无人机以及无人车接收货物或送出货物，省去人力派送，节约与合理分配社会资源，大幅提高效率，省去了最少两次集中分拣环节，快递柜的摆放位置灵活，可放置于建筑物顶部，不占用宝贵的土地资源。

Description

一种带有无人机和无人车的取发货快递柜

技术领域

本发明属于物流配送领域，具体涉及一种带有无人机和无人车的取发货快递柜。

背景技术

随着近几年电子商务迅速发展，人们通过网购的商品越来越多，所以相应的物流发展迅速，物流公司的快递量巨大，凭人力的快递派送，快递派送时间过长，识别和分拣效率低，识别错误率高，整体派送效率低；成本高昂，并占用了过多的社会资源，不节能不环保有污染。

发明内容

为了解决了现有技术中存在的问题，本发明公开了一种带有无人机和无人车的取发货快递柜，采用无人机和无人车接收和派送快递货物，减少人力的使用，提高资源的配制效率，解决了现有技术的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种带有无人机和无人车的取发货快递柜，包括快递柜主体、收送货装置以及总控制器；收送货装置包括无人机和无人车，无人机设置在快递柜主体的顶部，快递柜主体的顶部设置货物出入口，在无人机载货停放至快递柜主体的顶部时无人机货仓与货物出入口正对，无人车设置在快递柜主体的下部，快递柜主体的下部开设有无人车的出入口，快递柜主体包括内部货架以及内部运动执行机构，内部货架上设置有多个分货柜，快递柜主体上开设有与分货柜一一对应的货物出入口，货物出入口处均设置柜门；内部运动执行机构包括水平移动机构、旋转机构、升降机构、货物托举机构以及取物机构，内部运动执行机构通过水平移动机构、旋转机构、升降机构、货物托举机构以及取物机构配合运动将货物移送至各分货柜，内部运动执行机构还用于将货物从分货柜中取出移送至无人车货箱，水平移动机构用于将货物水平移动，升降机构用于将货物提升和降下至与分货柜对应的高度，旋转机构用于将货物旋转至与分货柜正对的角度；总控制器设置有网络通信模块，网络通信模块用于发送和接收信息指令,快递柜主体上还设置有人机交互装置，无人机、无人车、内部运动执行机构以及人机交互装置均与总控制器通信连接。

旋转机构的下部设置有底部支撑架，旋转机构与底部支撑架滑动连接。

内部货架设置有多个分货柜，分货柜沿柱体的侧壁内设置或沿竖直的平面设置。

旋转机构包括支撑底座，支撑底座的上方设置有旋转底盘；沿旋转底盘的圆周方向设置有导向支撑杆，导向支撑杆的顶部固定安装有顶部转盘；顶部转盘的上方设置顶部支撑盘，顶部支撑盘的底面设置圆形轨道，圆形轨道的两侧设置有若干轴承组，所述轴承组与顶部转盘固定安装。

升降机构包括旋转底盘上设置的导向支撑杆和托架，导向支撑杆上设置有能沿导向支撑杆上下滑动的滑块，托架与滑块固定连接。

升降机构还包括升降驱动装置以及与导向支撑杆平行设置的定位导向柱，定位导向柱上安装有竖向齿条，托架上安装有升降驱动电机，升降驱动电机的输出端固定连接齿轮，齿轮与竖向齿条相啮合。

水平移动机构包括沿托架长边方向设置的直线导轨，直线导轨上设置有与其相互匹配的水平滑块，托架上设置有平行于直线导轨的水平齿条，还设置有与水平齿条相互啮合的齿轮，齿轮与水平驱动电机的输出端固定连接，水平驱动电机与水平滑块固定连接。

托架的顶部设置传动支架，传动支架通过水平滑块以及直线导轨组成的导轨滑块副与托架连接，取物机构固定在支架上。

货物托举装置包括举升架，举升架的驱动端与托架连接，举升架的驱动端包括固定部和驱动部，固定部与托架底部固定连接，驱动部连接驱动器的动力输出端，举升架的顶端设置货物托板。

无人车上设置无人车货箱，无人车货箱内设置有可升降的举升板，举升板用于接收取物机构送来的货物或者将货物从无人车货箱内托出。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：无人机能够将快递货箱从物流分拣中心运送至快递柜，内部运动执行机构将货箱移送到内部货架上，收件人能够通过人机交互装置进行验证收取快递，内部运动执行机构还能将货箱从货架上移送至无人车中，收件人通过网络预约无人车送货，本发明为传统的快递柜设置无人机以及无人车接收货物和送出货物，更加节约与合理分配社会资源；环保零排放，省去人力派送；大幅提高效率，节约了宝贵的时间，省去了最少两次集中分拣环节，快递柜的摆放位置灵活，可放置于建筑物顶部，不占用宝贵的土地资源。

进一步的，水平移动机构包括旋转机构，旋转机构的下部设置有底部支撑架，旋转机构与底部支撑架滑动连接；内部货架设置有多个分货柜，分货柜沿柱体的侧壁内设置或沿竖直的平面设置；分货柜沿柱体的侧壁内设置，空间利用率高，运送货物效率高；分货柜沿沿竖直的平面设置适用于在狭窄空间内放置快递柜。

进一步的，顶部支撑盘设置圆形轨道，顶部转盘上的轴承组沿顶部转盘轨道运动，避免旋转机构的水平振动和偏移。

进一步的，内部运动执行机构在圆柱范围内移送货物，使得快递柜主体结构紧凑，内部运动执行机构运行效率高。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为内部执行机构示意图。

图3为内部执行机构底部局部示意图。

图4为内部执行机构升降装置局部示意图。

图5为内部执行机构的顶部局部示意图。

图6为托举机构局部示意图。

图7为取物以及水平移动机构局部示意图。

图8为用于控制快递柜控制系统示意图。

图9为无人车货箱结构示意图。

1-快递柜主体，2-无人机，3-无人车，4-顶部挡雨板，101-支撑底座，102-旋转底盘，103-滚珠轴承，104-从动同步带轮，105-限位装置，107-底部支撑架，108-顶部转盘，109-顶部支撑盘，111-顶部支撑架，201-导向支撑杆，202-滑块，203-托架，205-定位导向柱，204-升降驱动电机，207-定位滑轮，301-直线导轨，302-水平滑块，303-水平齿条，304-传动支架，401-举升架，402-直线导轨与滑块副，403-举升架驱动器，404-货物托板，501-支撑杆，502-夹紧杆，601-传动链条，602-第一电机与丝杠模组，603-第二导轨，604-移动盖板，604-移动盖板，607-举升板。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明进一步解释。

如图1所示，一种带有无人机和无人车的取发货快递柜，其特征在于，包括快递柜主体1、收送货装置以及用于控制快递柜主体和收送货装置的总控制器；收送货装置包括无人机2和无人车3，无人机2设置在快递柜主体1的顶部，快递柜主体1的顶部设置货物出入口，在无人机2载货停放至快递柜主体1的顶部时，无人机货仓与货物出入口正对；无人车3设置在快递柜主体1的下部，快递柜主体1的下部开设有无人车3的出入口；快递柜主体1包括内部货架以及内部运动执行机构，内部运动执行机构用于将货物移送至内部货架、无人机2和无人车3，内部运动执行机构包括水平移动机构、升降机构、货物托举机构以及取物机构，水平移动机构用于将货物水平移动，升降机构用于将货物提升和降下；柜体上还设置有人机交互装置，人机交互装置与总控制器通信连接，总控制器设置有网络通信模块，网络通信模块用于发送和接收信息指令；快递柜主体1的顶部还设置有顶部挡雨板4，内部货架沿快递柜主体1的侧壁内侧设置。

无人机2接到货物，将货物运送至快递柜后，无人机2停放在快递柜主体1的顶部，无人机货仓正对快递柜主体1顶部的货物入口，无人机2到达指定位置时，所述货物入口的门打开，内部运动执行机构移动至货物入口处，无人机2将货物放置在内部运动执行机构的顶部，内部运动执行机构将货物移送至货架。

内部运动执行机构将内部货架上的货物取出放至无人车货箱中，由无人车3将货物送出；内部运动执行机构将内部货架上的货物取出移送至无人机货仓中，由无人机2将货物送出；内部运动执行机构将无人车3接送来的货物移送至内部货架。

内部货架中设置有多个分货柜，分货柜的底部设置有用于放置货箱的货箱托板，货箱托板的宽度小于两根支撑杆501的水平距离，货箱托板与分货柜底部的距离大于支撑杆501厚度或直径。

作为本发明的一个实施例，分货柜内设置有用于放置货箱的货箱托板，货箱托板悬空安装，货箱托板的宽度小于两根支撑杆501的水平距离。

本发明的另一个实施例中，所用货箱采用型式和大小统一的货箱，所述货箱下部设置有支撑杆501伸入实现支撑货箱的空间。

如图8所示，网络通信模块包括无线通信模块和有线通信模块，控制器与柜门锁、内部运动执行机构的电机驱动器通过通信线连接，柜体通过无线通信模块与无人车实现通信；柜体上还设置有照明系统，控制器控制照明系统的运行，控制器与快递柜主体1上的人机交互装置通信连接，控制器还通过有线通信模块和无线通信模块与物流公司平台通信连接。

如图2和图3所示，内部运动执行机构包括升降机构、旋转机构、取物机构、货物托举机构以及水平移动机构；

如图2、图3及图5所示，内部运动执行机构包括支撑底座101，支撑底座101的上方设置有旋转底盘102，旋转底盘102与支撑底座101之间设置有用于支撑旋转底盘102的滚珠轴承103，滚珠轴承103通过轴承支架固定在支撑底座101上，滚珠轴承103沿着旋转底盘102的某一圆周方向均匀间隔设置，支撑底座101中心设置有旋转轴以及轴承，旋转轴安装在轴承上，旋转轴上安装有从动同步带轮104，旋转驱动装置通过同步带驱动从动同步带轮104，轴承顶端设置有紧固盖，紧固盖将旋转底盘102与旋转轴固定连接，旋转底盘102上设置有限位装置105，旋转驱动装置包括步进电机，步进电机的输出轴还连接有减速器，减速器的输出端连接主动同步带轮；支撑底座下部设置有底部支撑架107，支撑底座与底部支撑架107滑动连接，通过螺栓紧固；导向支撑杆201的顶部安装顶部转盘108，顶部转盘108的上方设置顶部支撑盘109，顶部支撑盘109的底面设置圆形轨道，圆形轨道的两侧设置有若干轴承组，所述轴承组与顶部转盘108固定安装，轴承组用于防止旋转底盘102转动过程中顶部转盘108发生径向跳动；顶部支撑盘109与顶部支撑架111固定连接，顶部支撑架111设置在顶部支撑盘109的下方，顶部转盘108的底部还装有限位装置。

如图4和图7所示，升降机构包括旋转底盘上设置的导向支撑杆201和托架203，导向支撑杆上设置有能沿导向支撑杆201上下滑动的滑块202，托架203通过横向连接板与滑块202固定连接，所述横向是指沿托架203的短边方向，升降机构还包括与导向支撑杆201平行设置的定位导向柱205，定位导向柱205上安装有竖向齿条206，托架203上安装有升降驱动电机204，升降驱动电机204的输出端固定连接齿轮，齿轮与竖向齿条206相啮合，竖向齿条与定位导向柱205的外侧设置有一定位滑轮207，定位滑轮207与托架203固定连接，定位滑轮207通过一支架与托架203连接，定位滑轮207与所述支架的连接处设置有用于调节定位滑轮207水平位置的滑槽。

如图6所示，沿托架203的纵向设置有直线导轨301，直线导轨301上设置有与其相互匹配的水平滑块302，托架203的内侧设置有水平齿条303，还设置有与水平齿条303相互啮合的齿轮，齿轮与水平驱动电机的输出端固定连接，水平驱动电机与水平滑块302固定连接，托架203的顶部设置传动支架304；传动支架304与托架203可滑动连接，传动支架304通过水平滑块302以及直线导轨301组成的导轨滑块副402与托架203连接；滑块202采用直线轴承。

托架203的上还设置有货物托举装置，货物托举装置包括举升架401，举升架401的驱动端与托架203连接，举升架401的驱动端包括固定部和驱动部，固定部与托架203底部固定连接，驱动部连接驱动器的动力输出端，驱动部还连接直线导轨与滑块副402，举升架401的驱动端连接直线导轨与滑块副402以及举升架驱动器403，举升架驱动器403采用电缸，所述直线导轨滑块副402用来限制举升架401驱动端在沿水托架纵向移动，所述驱动端与托架203的连接处设置有滚轮，举升架401的顶端设置货物托板404。

如图7所示，取物机构固定在支架304上，取物机构包括用于支撑货箱的支撑杆501，支撑杆501与支架304连接，取物机构还包括一组夹紧杆502，夹紧杆502的一端安装有驱动器，驱动器驱动夹紧杆502相向或相背离的运动，夹紧杆502之间的距离最小值大于货箱的宽度，夹紧杆502与支撑杆501的高度距离小于货箱的高度，夹紧杆502用于防止货箱侧翻和偏斜；在无人机送来装有货物的货箱后，举升架401举升货物托板404，无人机将货箱放至货物托板404，货物托板404随着举升架401下落至托架203顶面处，传动支架304平移使取物机构夹取货箱，并将其移送至内部货架中；举升装置下降到最低点时，货物托板404的顶面低于托架203的顶面。

作为本发明的另一个实施例，内部货架沿一竖直平面设置，内部运动执行机构通过水平移动、提升和降下动作对货物进行移送。

本发明所述快递柜主体1设计为柱形，内部货架沿柱形体的内壁设置，内部运动执行机构设置在快递柜主体1的中部。

作为本发明优选的实施例，快递柜主体1设计为圆柱形，内部货架沿圆柱体的侧壁设置，内部运动执行机构设置在快递柜主体1的中部。

快递柜主体1的顶部还设置有无人机正位机构以及货物出入口舱门开合机构；无人机正位机构包括机架、四根正位杆以及正位杆驱动装置，正位杆与正位杆驱动装置连接，正位杆驱动装置与机架固定安装，其中，四根正位杆围成一个矩形，正位杆驱动装置驱动正位杆沿水平方向移动，相互平行的两个正位杆沿水平方向相向或背离移动对无人机进行正位。

本发明所述快递柜的具体实施过程：

无人机2在物流分拣中心装载货物后，再降落到指定快递柜上部，然后通过快递柜主体1顶部的正位机构矫正无人机位置，从而使货物和快递柜主体1顶部的货物出入口位置正对，总控制器控制快递柜顶部的舱门打开，舱体内部运动执行机构中的货物托举机构升起，内部运动执行机构的取物机构将无人机货仓中的货物取下，随后顶部舱门关闭，内部运动执行机构将货物运送到快递柜主体1内部货架上，则货物装载完毕在货架上待取走或送出。

收件人取件至少可以通过两种方式，一种是取件人亲自到快递柜取件，另一种是预约无人车派送取件；收件人在快递柜主体的人机交互装置上输入事先收到的取件码，总控制器对验证码进行核对，核对成功后取物口门打开，收件人即刻收到货，操作完毕；收件人在手持终端上收到收货提醒与取件码，预约派送时间和地点，内部运动执行机构将货物从内部货架上取出放入无人车3，快递柜主体1下部的无人车出入口舱门打开，无人车3出发，无人车3在预约的时间到达预约的地点后，收件人通过无人车上设置的操作面板上输入验证取件码，验证成功后，无人车2上的移动盖板604打开，举升板607将货物托出，收件人取走货物，无人车货箱移动盖板604关闭，无人车2送货完成，无人车返回快递柜待命；另外，收件人还可根据自身需求，在无人车的操作面板上选择是否带走货物包装箱，如果选择带走货物包装箱，则无人车原地等待，直至收件人将货物包装箱放入无人车货箱，从而为循环使用货物包装箱的实现打下基础。

柜体内设置有用于对无人车进行正位的正位机构以及用于为无人车充电的充电装置。

寄件人至少可以通过两种方式寄件：一是寄件人亲自到快递柜寄件，寄件人根据人机交互装置上的提示进行操作，通过验证后，柜门打开，寄件人将货箱放入所述打开柜门的对应的货架中，关闭柜门即可；二是寄件人预约无人车3上门寄件，寄件人在手持终端通过网络预约寄件时间和地点，快递柜主体接收到预约信息后，向无人车3发送按照预约时间地点接收货物的指令。

整个工作过程中，在互联网技术支持下，将配送中心、智能内部货架，无人机、无人车与收货人的有机结合，全程无需特定人的额外参与，柜体可以给无人机与无人车进行电力补给。

无人机货仓中设置货物释放器，货物释放器包括阻拦臂和摆臂，阻拦臂和摆臂设置在无人机底部，摆臂在电机和减速器的控制下缓慢旋转，将阻拦臂缩回至货箱结构主体下方。此时货物由于重力的作用自由落体，正好放置在内部运动执行机构的顶部的货物托板上。

无人车货箱结构如图9所示，无人车货箱内底部设置有举升板607，举升板607的底部与传动链条601固定连接，无人车货箱底部设置第一电机与丝杠模组602，第一电机与丝杠模组602上设置有第一滑块，第一滑块两侧固定连接有连杆，第一滑块通过连杆连接有传动链条601，无人车货箱两侧底部下部设置链盘，传动链条从链盘处分为两根，传动链条601与举升板607固定连接，无人车货箱两侧上端设置有用于改变传动链条601运动方向的滑轮，无人车货箱的上部设置第二电机与丝杠模组，第二电机与丝杠模组包括上设置有第二滑块，第二滑块与无人车货箱顶部的移动盖板604固定连接，第二滑块在第二电机与丝杠模组的牵引下沿第二导轨603直线移动，带动无人车货箱顶部的移动盖板604往复移动，实现无人车货箱的打开与闭合，第一滑块在第一电机与丝杠模组602的驱动下沿第一导轨直线移动，第一滑块上设置有传动杆，传动杆的两端分别固定连接有传动链条601，第二滑块带动传动链条601，通过传动链条601的往复运动实现举升板607的升降；传动链条601带动举升板607上升至无人车货箱上方，内部运动执行机构将货物放至举升板607上，传动链条601反向运动，使得举升板607下降至无人车货箱底部。

作为本发明无人车货箱的另一个实施例，无人车货箱两侧设置丝杆升降机构，丝杆升降机构包括丝杆螺母副，丝杆螺母与举升板607的底部固定连接，无人机货箱两侧开设有丝杆螺母与连接驱动电机的槽，丝杆连接有驱动电机，驱动电机驱动丝杆转动，由丝杆螺母带动举升板607上升和下降。

Claims (8)

1.一种带有无人机和无人车的取发货快递柜，其特征在于，包括快递柜主体(1)、收送货装置以及总控制器；收送货装置包括无人机(2)和无人车(3)，无人机(2)设置在快递柜主体(1)的顶部，快递柜主体(1)的顶部设置货物出入口，在无人机(2)载货停放至快递柜主体(1)的顶部时无人机货仓与货物出入口正对，无人车(3)设置在快递柜主体(1)的下部，快递柜主体(1)的下部开设有无人车(3)的出入口，快递柜主体(1)包括内部货架以及内部运动执行机构，内部货架上设置有多个分货柜，快递柜主体(1)上开设有与分货柜一一对应的货物出入口，货物出入口处均设置柜门；

内部运动执行机构包括水平移动机构、旋转机构、升降机构、货物托举机构以及取物机构，内部运动执行机构通过水平移动机构、旋转机构、升降机构、货物托举机构以及取物机构配合运动将货物移送至各分货柜，内部运动执行机构还用于将货物从分货柜中取出移送至无人车货箱，水平移动机构用于将货物水平移动，升降机构用于将货物提升和降下至与分货柜对应的高度，旋转机构用于将货物旋转至与分货柜正对的角度；

总控制器设置有网络通信模块，网络通信模块用于发送和接收信息指令,快递柜主体(1)上还设置有人机交互装置，无人机(2)、无人车(3)、内部运动执行机构以及人机交互装置均与总控制器通信连接；水平移动机构、货物托举机构和取物机构设置在升降机构上，升降机构与旋转机构连接；升降机构包括托架(203)，托架(203)的顶部设置传动支架(304)；传动支架(304)与托架(203)可滑动连接；取物机构固定在传动支架(304)上，取物机构包括用于支撑货箱的支撑杆(501)，支撑杆(501)与传动支架(304)连接，取物机构还包括一组夹紧杆(502)，夹紧杆(502)的一端安装有驱动器，驱动器驱动夹紧杆(502)相向或相背离的运动，夹紧杆(502)之间的距离最小值大于货箱的宽度，夹紧杆(502)与支撑杆(501)的高度距离小于货箱的高度；托架(203)的上方还设置有货物托举机构，货物托举机构包括举升架(401)，举升架(401)的顶端设置货物托板(404)；

货物托举机构下降到最低点时，货物托板(404)的顶面低于托架(203)的顶面；无人车上设置无人车货箱，无人车货箱内设置有可升降的举升板(607)，举升板(607)用于接收取物机构送来的货物或者将货物从无人车货箱内托出。

2.根据权利要求1所述的带有无人机和无人车的取发货快递柜，其特征在于，旋转机构的下部设置有底部支撑架(107)，旋转机构与底部支撑架(107)滑动连接。

3.根据权利要求2所述的带有无人机和无人车的取发货快递柜，其特征在于，内部货架设置有多个分货柜，分货柜沿柱体的侧壁内设置或沿竖直的平面设置。

4.根据权利要求2所述的带有无人机和无人车的取发货快递柜，其特征在于，旋转机构包括支撑底座(101)，支撑底座(101)的上方设置有旋转底盘(102)；沿旋转底盘(102)的圆周方向设置有导向支撑杆(201)，导向支撑杆(201)的顶部固定安装有顶部转盘(108)；顶部转盘(108)的上方设置顶部支撑盘(109)，顶部支撑盘(109)的底面设置圆形轨道，圆形轨道的两侧设置有若干轴承组，所述轴承组与顶部转盘(108)固定安装。

5.根据权利要求2所述的带有无人机和无人车的取发货快递柜，其特征在于，升降机构包括旋转底盘(102)上设置的导向支撑杆(201)和托架(203)，导向支撑杆(201)上设置有能沿导向支撑杆(201)上下滑动的滑块(202)，托架(203)与滑块(202)固定连接。

6.根据权利要求2所述的带有无人机和无人车的取发货快递柜，其特征在于，升降机构还包括升降驱动装置以及与导向支撑杆(201)平行设置的定位导向柱(205)，定位导向柱(205)上安装有竖向齿条(206)，托架(203)上安装有升降驱动电机(204)，升降驱动电机(204)的输出端固定连接齿轮，齿轮与竖向齿条(206)相啮合。

7.根据权利要求2所述的带有无人机和无人车的取发货快递柜，其特征在于，水平移动机构包括沿托架(203)长边方向设置的直线导轨(301)，直线导轨(301)上设置有与其相互匹配的水平滑块(302)，托架(203)上设置有平行于直线导轨(301)的水平齿条(303)，还设置有与水平齿条(303)相互啮合的齿轮，齿轮与水平驱动电机的输出端固定连接，水平驱动电机与水平滑块(302)固定连接。

8.根据权利要求7所述的带有无人机和无人车的取发货快递柜，其特征在于，托架(203)的顶部设置传动支架(304)，传动支架(304)通过水平滑块(302)以及直线导轨(301)组成的导轨滑块副与托架(203)连接，取物机构固定在传动支架(304)上。

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