CN112140121A - 一种快递机器人及其作业方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种快递机器人及其作业方法,所述快递机器人包括底座、货箱、行走机构和交互机构;所述底座包括电气控制装置;所述货箱包括可以打开和关闭的顶罩和前罩,货箱内置有构成储物层和移物层的支架;所述行走机构位于底座底部,用于控制行走和转向;所述交互机构位于置于货箱上方,用于与用户交互。所述作业方法包括取货作业方法:快递机器人携带子周转箱,按照规划好的路线到达对应的取货地点;打开货箱的顶罩,引导发货用户打开对应的子周转箱,放入货物并关闭货箱的顶罩;以及快递机器人按照规划好的路线到达对接地点将货物交付给下一级物流链货运装置。本发明在不需要人工干预的情况下,快递机器人能够自主完成取货、送货及货物传递。
Description
技术领域
本发明涉及物流技术领域,特别地涉及一种快递机器人及其作业方法。
背景技术
在科技和经济的双重推动下,物流业正在从传统物流向现代物流快速转型。在将商品从产地到消费地的移动过程中,涉及到的关于运输、保管、配送等多个环节的物流链向着自动化、信息化、智能化、无人化的方向演进。目前逐渐出现了各种规模的智能仓库,在货物的存储、分拣等方法更加智能化。但是,对于物流末端的取货、送货,仍然需要人工完成,例如需要快递人员驾驶车辆到用户处取货或送货。虽然已出现一些快递机器人,但这些快递机器人需要与工作人员配合,由驿站工作人员放入和收取快递机器人的货物,快递机器人本身不能独立完成货物的取放。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题,本发明提出了一种快递机器人及其作业方法,用以自主完成取货、送货及与其他货运装置对接以传递货物。
为了解决上述技术问题,根据本发明的一个方面,本发明提供了一种快递机器人,包括底座、货箱、行走机构主交互机构,其中,所述底座包括电气控制装置;所述货箱位于底座上,包括可以打开和关闭的顶罩和前罩,货箱内置有构成储物层和移物层的支架;所述行走机构位于底座底部,用于控制行走和转向;以及所述交互机构位于货箱上方,用于与用户交互,在与用户交互过程监视货箱内部的货物取放情况、以及行驶过程中对周边环境、路况的观察和监控。
根据本发明的另一个方面,本发明提供了一种快递机器人取货作业方法,包括以下步骤:
快递机器人携带子母周转箱,按照规划好的路线到达取货任务对应的取货地点;
打开货箱的顶罩,引导发货用户打开对应的子周转箱,放入货物,并关闭货箱的顶罩;以及
快递机器人按照规划好的路线到达对接地点将货物交付给下一级物流链货运装置。
根据本发明的另一个方面,本发明提供了一种快递机器人送货作业方法,包括以下步骤:
快递机器人携带装有配送货物的母周转箱,按照规划好的路线到达送货地点;以及
在与收货用户对接后,打开货箱的顶罩,引导发货用户打开对应的子周转箱,取出货物,并关闭货箱的顶罩。
根据本发明的另一个方面,本发明提供了一种快递机器人作业方法,包括以下步骤:
按照快递机器人的送货任务和取货任务规划行走路线,所述行走路线由多个任务执行地点按序组成;
快递机器人分别携带装有货物的子周转箱的送货母周转箱和装有取货用子周转箱的取货母周转箱,按照规划好的行走路线按序到每一执行地点执行对应取货或送货流程;以及
响应于完成送货任务和/或取货任务,按照规划好的行走路线到达对接点与下一级物流链货运装置进行母周转箱的交换。
本发明提供的快递机器人可以自主地与用户交互,完成收、发货物,并能与其他物流设备自主对接以传递货物,在这些过程中不需要工作人员协助,并且行走稳定、安全、灵活,工作效率高。
附图说明
下面,将结合附图对本发明的优选实施方式进行进一步详细的说明,其中:
图1是根据本发明的一个实施例的快递机器人整体结构图;
图2是根据本发明的一个实施例的快递机器人底座内部示意图之一;
图3是根据本发明的一个实施例的快递机器人底座内部示意图之二;
图4是根据本发明的一个实施例的快递机器人底座内部示意图之三;
图5是根据本发明的一个实施例的快递机器人货箱支架示意图;
图6A-6D是根据本发明的一个实施例的快递机器人货箱结构示意图;
图7是根据本发明的一个实施例的快递机器人的驱动总成在底座内部的示意图;
图8是根据本发明的一个实施例的快递机器人的一个滚轮总成与一个驱动总成的连接示意图;
图9是图8中A处去掉支座的换向机构放大图;
图10A-10D是根据本发明的一个实施例的驱动总成传动机构示意图;
图11是根据本发明的一个实施例的转向总成位于底座内的整体示意图;
图12是根据本发明的一个实施例的滚轮总成连接一个转向总成的示意图;
图13是根据本发明的一个实施例的滚轮总成在转向总成的控制下转动一个角度的示意图;
图14是根据本发明的一个实施例的快递机器人内置有一个母周转箱的示意图;
图15是根据本发明的一个实施例的快递机器人内置母周转箱中放置子周转箱的示意图;
图16是根据本发明的一个实施例的快递机器人的控制装置的原理框图;
图17是根据本发明的一个实施例的快递机器人的交互控制模块的原理框图;
图18是根据本发明的一个实施例的快递机器人取货时的作业方法流程图;
图19是根据本发明的一个实施例的快递机器人引导发货用户完成发货流程图;
图20是根据本发明的一个实施例的快递机器人货箱前罩打开时的示意图;
图21是根据本发明的一个实施例的快递机器人送货作业流程图;以及
图22是根据本发明的一个实施例的快递机器人同时取货、送货作业流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在以下的详细描述中,可以参看作为本申请一部分用来说明本申请的特定实施例的各个说明书附图。在附图中,相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本申请的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述,使得具备本领域相关知识和技术的普通技术人员能够实施本申请的技术方案。应当理解,还可以利用其它实施例或者对本申请的实施例进行结构、逻辑或者电性的改变。
图1是根据本发明一个实施例的快递机器人整体结构图。本实施例的快递机器人8包括:底座80、货箱81、行走机构和交互机构83。其中,参见图2、图3,所述底座80包括底壳800,内置有各种元件、设备,如行走机构对应的驱动总成84和转向总成85、控制货箱81的顶罩811和前罩812(参见图6A-6D)打开和关闭的电机86以及集成了电气元件、电源等设备在电气盒87,这些元件、设备罩在元件罩801内。与电机86的输出轴连接的同步带861从两侧伸出。
参见图4-5,在底壳800上面安装货箱底板810,底板810设有纵向的导向槽8100,用于为进入货箱81的移物装置,如AGV,的行驶导向。在底板810上,设置两个纵向的侧架811,每个侧架立柱上设有朝向内部的支撑块8110,四个立柱上的支撑块8110用于支撑母周转箱,因而,支撑块8110上方构成了储物层,支撑块8110下方与底板810之间构成了移物层,为AGV的行驶提供空间。在侧架811的两端设置两个侧耳8111,用于提供同步带轮及其轮轴的安装位置。在货箱底板810后侧设有立柱812,用于将底部的各类通信线缆连接到顶部的交互机构83。
图6A-6D是根据本发明一个实施例的货箱罩组成示意图。本实施例中的货箱包括活动的顶罩813和前罩814,后罩815固定。在侧架811的两端设置两个侧耳8111处固定安装同步带轮816及其轮轴。同步带轮816通过同步带816与底座内的电机连接。两侧的同步带轮816各自对应一个电机,分别用于控制顶罩813和前罩814的开、关。
在本实施例中,行走机构为设置在底座80四角的滚轮总成82,每一个滚轮总成82独立对应一个驱动总成和转向总成,从而可以单独控制每一个滚轮总成82的行走与转向,因而使所述的快递机器人可以实现全轮独立驱动(AWD)、并有多种不同的行走模式,以适应各种环境下的行走路面。
图7所示是驱动总成在底座内的示意图。图8是一个滚轮总成与一个驱动总成的连接示意图。在本实施例中,驱动总成84包括驱动电机840和多级传动机构。其中,多级传动机构中的一级传动机构包括驱动主动轮842和一级同步轮844,二者通过同步带传动。驱动电机840和驱动主动轮842之间连接的一级换向机构,如图9所示,图9为图8中A处去掉支座的换向机构放大图。驱动电机840输出轴末端连接伞形齿轮8401,驱动主动轮842的轮轴8421末端连接伞形齿轮8402,两个伞形齿轮相互配合,将驱动电机840输出的径向动力转变为轴向动力,即沿水平方向传动的动力。其中,驱动电机840及驱动主动轮842、一级换向机构通过支座841固定在底座800内部。
图10A-10B为驱动总成中去掉支架等的传动机构示意图。如图10A所示,其中,一级传动机构中的一级同步轮844连接有二级换向机构845,如图中B部分所示,其结构与图9相似,采用一对相互配合的伞形齿轮将轴向动力改为径向动力,即使水平方向传递的动力转换为垂直方向。二级换向机构845之后依次连接有传动机构846、847、848。
滚轮总成82包括两个同轴连接的滚轮本体821,在滚轮轮轴8210上连接有滚轮同步轮8211,滚轮同步轮8211为传动机构848的末端。
驱动电机840输出的动力经过一级换向机构后,带动驱动主动轮842,主动轮842通过同步带843带动一级同步轮844。再由二级换向机构对一级同步带844传递过来的动力换向后,将一级传动机构传递的水平方向动力转换为垂直方向的动力,并依次由传动机构846、847、848将动力传递到滚轮同步轮8211,由滚轮同步轮8211带动同轴的滚轮本体821转动,进而实现驱动滚轮本体821行走的功能。
参考图10B-10D,二级换向机构845及传动机构846内置在支架845中。传动机构846、847、848及滚轮同步轮8211内置在轮架822内。轮架822首端与支架845末端固定,轮架822末端通过轴承与滚轮轮轴8210固定在一起。滚轮本体821分置在滚轮轮轴8210的两端。
图11是根据本发明一个实施例的转向总成位于底座内的整体示意图。图12是一个滚轮总成连接一个转向总成85的示意图。参考图10A-10D,所述转向总成85包括转向电机850和转向机构。其中,转向机构与行走机构固定在一起,为了将转向电机850的转向动力传递给转向机构,还包括传动机构。在本实施例中,传动机构包括转向主动轮851和位于转向机构中的转向同步轮852。在本实施例中,转向主动轮851采用同步带853带动转向同步轮852转动。由于转向电机850的输出动力的方向为径向,即垂直底面,而转向机构需要水平的动力,因而,在转向电机850的输出轴和转向主动轮851之间还包括换向机构,其结构如图9所示,采用一对相互配合的伞形齿轮将转向电机850的输出轴传递的轴向动力转变化径向动力,即将动力的传递方向从垂直转换为水平。
转向同步轮852连接有转向架,转向架主要包括转向架8531和轮架8532。轮架8532与驱动总成的二级换向机构外的支架8451配合固定在一起。或者将轮架8532和支架8451作为一个零件。轮架8532的顶部为固定面,顶部设有连接孔,如螺孔,周边设有凸台,转向同步轮852固定在轮架8532的固定面的凸台上。参见图10B。转向架8531的底部与轮架8532的顶部配合,并设有连接孔,与轮架8532固定面的连接孔对应,用以通过连接件将转向架8531和轮架8532固定在一起。转向架8531的顶部与驱动总成的一级同步轮844的轮轴固定。
当转向电机850转动时,其输出轴输出轴向动力。经过伞形齿轮,将轴向动力转变为径向动力,与伞形齿轮同轴的转向主动轮轮轴带动转向主动轮851转动,主动轮851通过同步带带动转向同步轮852转动,转向同步轮852带动与其固定的转向架8531,转向架8531带动轮架8532,轮架8532带动支架8451,支架8451带动滚轮轮架822,进而带动整个滚轮本体821一起转动,从而改变了滚轮本体381的滚动方向。如图13所示,为从图12转动一个角度后的示意图。
由于每一个滚轮总成配合一套驱动总成和一套转向总成,因而通过各个滚轮总成的独立控制及配合,可以实现各种行走模式。例如,当四个滚轮总成的滚轮本体同时向前或向后转动时,可使快递机器人朝向行走方向前进,或向后退。通过控制滚轮总成的不同转动方向,可以使快递机器人的机身不动,如仍然朝向原来的行走方向,但底座下的滚轮本体可在原地旋转。或者通过控制滚轮总成的同时转动45度,可以使快递机器人的机身平移,机身仍然朝向原来的行走方向,但是滚轮总成的方向与原行走方向呈一定夹角(如45度)的方向斜行。再例如通过控制滚轮总成的同时转动90度,可以使快递机器人的机身原来朝向不变,但是滚轮总成的方向与原行走方向呈90度夹角的方向移动,即此时快递机器人横向移动。
前述不同的行走模式用以适应行走路线中的各种情况。例如,当原行走方向有障碍时,快递机器人可以将向前的直行改变为向左或右的横向移动,在绕过障碍物时再回到原来路线行驶。在前述的整个行走过程中,不需要转动机身,因而减少了转动机身带来的晃动,保证了快递机器人行走过程中的平稳。
所述交互机构83位于货箱81上方,其信号线、电源线等通过货箱底板810后侧设有立柱812内的走线通道与底座的电气盒相连接。交互机构83包括摄像头831、显示屏832及集成在显示屏832上的语音设备,如扬声器和麦克风(图中未示出)。通过交互机构83,可以与用户交互,并在与用户交互过程监视货箱内部的货物取放情况。
在本实施例中,快递机器人的货箱内部的支架可以放置一个母周转箱2,如图14所示。在母周转箱2内部放置子周转箱7,如图15所示。当然,也可以加大货箱81,在其内部设置两个位置,用以放置两个母周转箱2,从而可以加大取货量、送货量,并且可以取货与送货同时进行。例如,对应于货箱内部的一个母周转箱,设置单独控制的顶罩,分别对应取货母周转箱和送货母周转箱。在取货时,仅打开对应取货母周转箱的顶罩;在送货时,仅打开对应送货母周转箱的顶罩,从而可以保证送货安全。
图16是根据本发明一个实施例的快递机器人的控制装置的原理框图。所述控制装置88包括通信模块880、任务管理模块881、行走控制模块882和交互控制模块883。其中,所述通信模块880经配置用于与云端管理系统通信,相互传递信息、数据等。所述任务管理模块881经配置通过所述通信模块880接收取货/送货任务及对接信息,并向云端管理系统发送对应的取货/送货任务信息。云端管理系统维护货物的物流信息,所述物流信息包括物流过程中装载货物的子周转箱身份信息,装载子周转箱的母周转箱身份信息及其变更发生时间、运输所述货物的快递机器人或货运装置身份信息及其变更时间等等。
其中,任务管理模块881接收的取货任务包括订单中的部分信息,例如:发货用户信息,包括姓名、电话、发货地址等,还包括货物信息,如货物名称、大小,应使用的子周转箱等。云端管理系统在发送取货任务时,还确定当前快递机器人中是否有合适的、符合规格的子周转箱。如果没有,还将获取子周转箱的位置,如周围驿站、快递柜内部的立体仓库,或附近路过的货运装置,并将该取箱位置连同取货任务一同发送给快递机器人。任务管理模块881还收集取货过程中的信息,并发送给云端管理系统。例如货物与子周转箱、子周转箱与母周转箱、母周转箱与快递机器人的身份绑定与解除的关系等的信息。任务管理模块881接收的送货任务包括该货物的订单信息,如收件人信息,如收件地址,收件人身份信息等。
所述行走控制模块882经配置以按照行走路线输控制驱动电机、转向电机按照规划好的线路行走和/或转向。其中,可以从云端管理系统接收行走路线,或者根据目标位置和激光导航SLAM或视觉导航VSLAM系统监测的路况信息自动计算行走路线。因而,在一个实施例中,所述控制系统还包括地理位置模块884,从而当前所在的地理位置,并获得目标位置之间的地理信息,为计算行走路线提供地理位置信息。同时,通过通信模块880将实时地理位置和路况信息上报给云端管理系统。
所述的行走路线包括城市道路、桥梁等可供行人通过的人行道。为了在行走过程中感知周围事物,如行人、车辆、十字路口的交通灯等,控制装置还包括各种传感器,例如各种视觉传感器、声音传感器、距离传感器等及其各自对应的处理单元。所述行走控制模块882内置有行走规则及对应的控制模式,通过在行走过程中传感器采集到的信息采取相应的控制模式。例如停止、减速、避让、加速、增加动力、改变路线等。其中,交互机构中的摄像头及其图像处理单元也可以作为一种视频传感器,或者是另外单独的由图形传感器及光投射器等组成的视觉传感器。视觉传感器可以获取行进前方及周围的整体图像信息,对图像信息处理后可以确定前方是否有障碍物,是否有交通灯等等。声音传感器可以分辨出异常声音,配合视觉传感器可以判断出异常情况。距离传感器例如为激光测距传感器、光电传感器、红外传感器等,可以测定与目标事物或障碍物的距离。例如,在行进道路中,通过视觉传感器可以判断出前方道路为上坡,此时需要调整各个滚轮总成,使快递机器人能够安全走过该坡道。如果通过视觉传感器,判断前方有障碍物时,可以判断出障碍物的大小,并确定避让措施。例如,如果障碍物仅是行人,则提前让出可供行人通过的距离。在行人通过后,再回到原来路线。如果前方障碍物占据了整个道路,则提前一个街区改变路线。
声音传感器可以采集周围的声音,并判断出是否需要作出回应。例如,当采集到尖利的地面摩擦声时,根据声音的音调、大小、远近及方向可以判断出可能出现了交通事故,再配置视觉传感器采集到的图像,可以确定当前出现的事故。再通过距离传感器,如激光测距仪可以确定出事故发生地与自己的距离,判断是否需要避让等等。距离传感器如激光测距传感器、光电测距传感器等,既可以检测到前方远距离的事物,也可以检测到近距离的事物。
针对不同的路面情况,行走控制模块882控制驱动电机或转向电机的输出动力以适应不同路面的摩擦阻力。例如,在未除雪的雪地、地面凹凸不平的石子路等摩擦阻力大的路面上行走时,加大电机的输出动力,在平滑地面,如瓷砖、冰面等路面上行走时,减小电机的输出动力,并通过滚轮的方向,减小失去重心的滑行的可能性。
交互控制模块883与所述行走控制模块882、任务管理模块881及通信模块880连接,从任务管理模块881获取取货/送货任务信息及对接货物任务信息,根据取货/送货任务对接货物任务及对应的交互场景完成将取货或送货及货物的对接。
具体地,如图17所示,是根据本发明一个实施例的交互控制模块的原理框图。交互控制模块883包括操作单元8831,用以根据指示打开货箱,例如,在取货/送货场景,在开始时打开顶罩813,在结束时关闭顶罩813,并锁好顶罩813以保证货物安全。在货物对接场景,在开始时打开前罩814,在结束时关闭前罩814以保证货物安全。还包括操作指示器,例如根据用户指示操作激光提示器以提示母周转箱中的目标子周转箱,或者激活子周转箱的指示器,用以发出光或声音以提示用户其为目标子周转箱。
交互控制模块883还包括语音单元8832,包括语音模块、扬声器和麦克风,用于与发货用户或收货用户对话,引导发货用户进行发货流程,引导收货用户进行收货流程。例如,核对发货用户或收货用户的身份、核对货物、提示发货用户或收货用户观看演示视频、在发货用户或收货用户操作有误时给予提醒等等。
交互控制模块883还包括视频单元8833,包括图像采集装置(如摄像头831)和视频输出装置(如显示屏832)。摄像头831在发货和收货时全程采集视频图像,并将其通过能信模块880发送到云端管理系统。另外,通过摄像头831可以采集母周转箱内的情况,以监控发货用户或收货用户操作。视频输出装置播放相关视频,例如与发货用户或收货用户交互的问候视频、操作演示视频、物流过程演示视频等等。通过语音、视频的方式与用户交互,可以形象地向用户输出必要的信息并回答用户的问题。
图18是根据本发明一个实施例的快递机器人取货时的作业方法流程图。本发明提供的快递机器人取货作业方法包括以下步骤:
步骤S1a,向货箱内的储物层装入内置包括规定子周转箱的母周转箱。当快递机器人取货接收到取货任务时还包括所取货物所需的子周转箱的规格信息。其中,可由云端确定快递机器人当前是否已有所需规格的子周转箱,如果没有,则向其发送获取子周转箱的地址,例如附近驿站、快递柜内部的立体仓库等,或者经过该区域的其他货运装置。如果快递机器人当前已以所需规格的子周转箱,则执行步骤S2a。如果快递机器人当中的母周转箱内没有符合规格的子周转箱,则需要到指定地址获取子周转箱。在获取子周转箱时,快递机器人将其货箱内的母周转箱和其内部的子周转箱与换取地点的母周转箱和对应的符合规格的子周转箱对换。进一步地,快递机器人可以一次到多个取货地点取多个货物,因而,在出发时,其货箱内放置了对应多个货物的子周转箱。
步骤S2a,快递机器人按照规划好的路线到达取货地点。在从出发地点到取货地点的过程中,按照规划好的路线行走,并且可随着行走路面的况状调整行走模式。在行走过程中,监测周围以防发生碰撞,及时避开障碍物。在一个实施例中,为了提高效率,快递机器人在到达前10分钟和到达后通过电话/短信通知发货用户。
步骤S3a,引导发货用户完成发货流程。当与发货用户对接后,包括以下流程,如图19所示:
步骤S31a,快递机器人核对用户身份和货物。根据取货任务信息核对接人及货物是否与取货任务中的信息相符。例如,发货用户姓名、电话,货物名称、特点等。
步骤S32a,在核对完信息之后,快递机器人打开货箱顶罩,提示用户找到并打开子周转箱,如图19所示。同时在显示屏上播放子周转箱开箱、放入货物的操作演示视频。如果母周转箱中有多个子周转箱时,快递机器人可以通过不同方式来提示用户打开对应的子周转箱。例如,在子周转箱上设置有发光指示器,快递机器人激活对应子周转箱的发光指示器,使其发光闪烁,或者通过语音告之收货用户子周转箱外壳上的编号;或者是通过光标指示器,向对应的子周转箱发出光斑。
步骤S33a,在用户正确地将货物放置到子周转箱并关闭,称重、收费并确认发货后,快递机器人锁好所述子周转箱,并建立货物与所述子周转箱的身份绑定关系,将所述绑定关系及子周转箱密码写入到子周转箱的电子标签中。并将子周转箱电子标签信息及确认发货信息上传到云端管理系统。云端管理系统将该信息记录入该货物的物流信息中。
步骤S4a,快递机器人按照规划好的路线到达对接地点,将货物传递到下一级物流链。快递机器人上传完用户确定发货的信息后,由云端管理系统计算以得到交付信息,包括对接地点、与其对接的货运装置身份信息及规划好的路线,并将交付信息发送给快递机器人。快递机器人按照规划好的路线到达对接地点。当货运装置到达时,打开货箱前罩,如图20所示,货运装置中的AGV进入到快递机器人货箱中,顶起母周转箱,将其运回货运装置。在母周转箱被搬运走后,快递机器人解除快递机器人与母周转箱的身份绑定关系,并上传给云端管理系统,从而完成取货任务。云端管理系统将所述身份绑定信息的变更记录入所述货物的物流信息中。
所述货运装置接收到所述母周转箱后,建立起所述货运装置与母周转箱的身份绑定关系。
如果云端管理系统确定所述货运装置中有货物需要在所述快递机器人运输距离内派送时,向所述快递机器人发送送货任务,送货任务包括所送货物的订单信息,如收货用户地址、姓名及到达收货用户地址的路线等。
图21是根据本发明一个实施例的快递机器人送货作业流程图。送货作业流程包括以下步骤:
步骤S1b,所述快递机器人接收到送货任务后,在对接时,在将其母周转箱交付给对接货运装置后,接收需要派送的货物,该货物在其子周转箱内,随母周转箱一起,由货运装置中的AGV搬运至快递机器人的货箱内。
步骤S2b,快递机器人按照云端规划或自已计算的行走路线行走到送货地点。在一个实施例中,为了提高效率,快递机器人在到达前10分钟和到达后通过电话/短信通知收货用户。
步骤S3b,并在到达送货地点后,与收货用户交互完成送货任务。其中,快递机器人与收货用户的对接可能存在时间差,如果快递机器人到达时而收货用户没有到达,快递机器人等待一个预置时间段,在该预时时间段内收货用户到达时,与其对接完成货物交付流程。如果在该预时时间段内收货用户仍然没有到达,则发送信息给云端客服系统,在云端客服系统的要求下继续等待一段时间,或者将货物旋转到附近的快递柜,快递柜内的小型立体库具有与母周转箱相同规格的库位。快递机器人将母周转箱存储到所述快递柜中,并将母周转箱的绑定变动信息发送到云端管理系统,送货任务完成。由云端管理系统电话、短信或邮件等方式通知收货物人取货。
在与收货用户交付货物过程中,快递机器人语音提示收货用户找到并打开子周转箱、取出货物,在收货用户确认收货后,盖好子周转箱并点击显示屏的确认键,送货完成。快递机器人在与收货用户互动过程中,采集互动过程,及时帮助收货用户正确操作,并将采集的视频上传到云端管理系统。
快递机器人在取货过程中还可以同时送货。在一个较好实施例中,快递机器人的货箱中包括两个母周转箱,一个为送货母周转箱,一个为取货周转箱,并且,每一个母周转箱可以包括一个以上的子周转箱箱每一个子周转箱对应一个任务。当快递机器人执行多个任务时,按照任务中的目的地址、交付时的对接地址和快递机器人当前地址设计其行走路线,该行走路线可以由云端管理系统规划,也可以由快递机器人自行规划。
图22是根据本发明一个实施例的快递机器人执行多个任务时的流程图。所述执过程包括以下步骤:
步骤S1c,按照规划好的路线向第一个执行地点移动。所述执行地点为取货地点或送货地点。
步骤S2c,判断在当前执行地点执行的是的取货还是送货,如果在当前执行地点取货,则从图19中的步骤S31a执行与发货用户交互的取货流程,完成取货任务。在取货流程中,打开的是货箱中对应取货母周转箱的顶罩,其内部放置对应所取货物规格的子周转箱。如果在当前执行地点送货,则执行图21中的步骤S3b,完成送货任务。在送货流程中,打开的是货箱中对应送货母周转箱的顶罩,其内部放置了装有货物的子周转箱。
在完成取货流程和送货流程后,执行步骤S3c,判断是否还有未执行地点,如果有,则在步骤S4c,向新的执行地点移动,而后执行步骤S2c。如果已没有未执行地点,即完成了所有的取货、送货任务,则在步骤S5c,快递机器人按照规划路线向对接地点移动,在步骤S6c,快递机器人在对接地点与下一物流链的货运装置对接后,将取货母周转箱和送货周转箱(此时内部的子周转箱为空箱)交付给货运装置。货运装置将需要派送的货物子周转箱集中到一个母周转箱中,并将快递机器人取货需要的子周转箱集中到另一个母周转箱中,一同交付给快递机器人。至此,快递机器人完成上一次多任务的执行,并开始下一次取、送货任务的执行。
在本实施例中,快递机器人在一次行走过程中,既可以取货也可以送货,在保证取送货效率的前提下,减少了快递机器人空箱移动的无用功,因而快递机器人的工作效率更高。
上述实施例仅供说明本发明之用,而并非是对本发明的限制,有关技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明范围的情况下,还可以做出各种变化和变型,因此,所有等同的技术方案也应属于本发明公开的范畴。
Claims (29)
1.一种快递机器人,包括:
底座,包括电气控制装置;
货箱,位于底座上,包括可以打开和关闭的顶罩和前罩,货箱内置有构成储物层和移物层的支架;
行走机构,位于底座底部,用于控制行走和转向;以及
交互机构,位于货箱上方,用于与用户交互,在与用户交互过程监视货箱内部的货物取放情况、以及行驶过程中对周边环境、路况的观察和监控。
2.根据权利要求1所述的机器人,其中所述支架包括两个纵向设置的侧架,每个侧架立柱上设有朝向内部的支撑块,支撑块上方构成了储物层空间,支撑块下方与底座上表面构成了移物层空间。
3.根据权利要求2所述的机器人,其中所述构成移物层的底座上表面设有移物装置的行走导引装置。
4.根据权利要求3所述的机器人,其中所述导引装置为纵向的导引槽。
5.根据权利要求2所述的机器人,其中在所述侧架的顶部安装有同步轮,所述顶罩和前罩的两侧分别固定在同步轮轴上,安装在底座内部的驱动电机通过传动机构驱动同步轮转动,带动顶罩打开,或带动前罩向上打开。
6.根据权利要求1所述的机器人,其中行走机构包括多个滚轮总成。
7.根据权利要求6所述的机器人,其中所述滚轮总成对应独立的驱动机构和转向机构。
8.根据权利要求7所述的机器人,其中所述驱动机构包括:
驱动电机,通过支座固定在底座内,用以输出行走驱动力;以及
多级传动机构,包括首端的驱动主动轮和多级同步轮,其中末级同步轮为滚轮同步轮;
其中,所述驱动电机输出的动力通过多级传动机构传递到末级滚轮同步轮,由滚轮同步轮带动与滚轮轮轴固定的滚轮本体转动。
9.根据权利要求8所述的机器人,其中所述多级换向机构包括:
一级换向机构,其连接在驱动电机输出轴末端与驱动主动轮之间;以及
二级换向机构,其连接在与驱动主动轮同步传动的一级同步轮的轮轴末端与二级同步轮轮轴首端之间。
10.根据权利要求7所述的机器人,其中所述转向总成包括:
转向电机,用以输出转向动力;
传动机构,包括首端转向主动轮和转向同步轮;以及
转向架,与一级同步轮轮轴和滚轮总成的滚轮轮架固定;
其中,转向电机输出轴通过转向主动轮将动力传递到转向同步轮,转向同步轮带动与转向架固定连接的滚轮轮架一体转动,从而改变滚轮本体行走方向。
11.根据权利要求10所述的机器人,其中所述转向总成还包括:连接在转向电机输出末端和转向主动轮轮轴之间的换机机构,以改变转向电机的动力传递方向。
12.根据权利要求1所述的机器人,其中所述交互机构包括摄像头、显示屏、触摸屏和语音设备,以及激光导航SLAM和视觉导航VSLAM系统中的任意多者。
13.根据权利要求1所述的机器人,还包括控制装置,所述控制装置包括:
通信模块,经配置与云端管理系统通信;
任务管理模块,经配置通过所述通信模块接收取货/送货任务及对接信息,发送对应的取货/送货任务信息;
行走控制模块,经配置以按照行走路线控制行走机构按照规划好的线路行走和/或转向;以及
交互控制模块,经配置以根据取货/送货任务及交互场景完成将取货或送货。
14.根据权利要求13所述的机器人,其中所述控制装置还包括:地理位置模块,经配置以确定当前所在的地理位置,并通过通信模块将实时地理位置信息上报给云端管理系统。
15.根据权利要求13所述的机器人,其中所述行走控制模块通过通信模块从云端管理系统接收行走路线;或者,所述行走控制模块根据当前所在地理位置和对接地理位置计算得到行走路线。
16.根据权利要求13所述的机器人,其中所述行走控制模块根据行走地面状况调整输出动力及行走模式。
17.根据权利要求13所述的机器人,其中所述控制装置包括视觉传感器、距离传感器、声音传感器中的一者或多者。
18.根据权利要求13所述的机器人,其中所述交互控制模块包括以下单元中的一者或多者:
操作单元,经配置以操作货箱的打开与关闭;
语音单元,经配置以进行语音交互,引导收/发货用户进行收/发货流程;以及
视频单元,经配置以监控收/发货流程、播放收/发货场景的相关视频。
19.一种快递机器人取货作业方法,包括:
快递机器人携带子母周转箱,按照规划好的路线到达取货任务对应的取货地点;
打开货箱的顶罩,引导发货用户打开对应的子周转箱,放入货物,并关闭货箱的顶罩;以及
快递机器人按照规划好的路线到达对接地点将货物交付给下一级物流链货运装置。
20.根据权利要求19所述的方法,其中,进一步包括获取符合规格的子周转箱的步骤。
21.根据权利要求20所述的方法,其中,在取箱地点,打开快递机器人货箱的前罩,移物装置载有内置符合规格子周转箱的母周转箱进入到快递机器人货箱内部的移物层,将母周转箱放置在货箱内部的储物层,并建立子周转箱与母周转箱、母周转箱与快递机器人的身份绑定信息。
22.根据权利要求19所述的方法,其中,在引导用户过程中,通过语音交互、视频播放、视频监控引导用户正确地将货物放入子周转箱内。
23.根据权利要求19所述的方法,其中,在引导发货用户打开对应的子周转箱时,向用户发送指示以确定对应的子周转箱。
24.根据权利要求19所述的方法,其中,在发货用户放入货物、子周转箱关闭时产生开箱密码,并记录到子周转箱的身份信息中。
25.根据权利要求19所述的方法,其中,将货物交付给下一级物流链货运装置时包括:
打开快递机器人货箱前罩;以及
货运装置的移物装置进入货箱的移物空间,将储物层的所述母周转箱从快递机器人货箱中移出。
26.一种快递机器人送货作业方法,包括:
快递机器人携带装有配送货物的母周转箱,按照规划好的路线到达送货地点;以及
在与收货用户对接后,打开货箱的顶罩,引导发货用户打开对应的子周转箱,取出货物,并关闭货箱的顶罩。
27.根据权利要求26所述的送货作业方法,还包括:
到达送货地点,收货用户没有到达时,快递机器人等待预置时间段;以及
响应于预置时间段已到,快递机器人延时等待或者将装有配送货物的母周转箱存储到指定快递柜中并将快递柜信息记录到货物物流信息中。
28.一种快递机器人作业方法,包括:
按照快递机器人的送货任务和取货任务规划行走路线,所述行走路线由多个任务执行地点按序组成;
快递机器人分别携带装有货物的子周转箱的送货母周转箱和装有取货用子周转箱的取货母周转箱,按照规划好的行走路线按序到每一执行地点执行对应取货或送货流程;以及
响应于完成送货任务和/或取货任务,按照规划好的行走路线到达对接点与下一级物流链货运装置进行母周转箱的交换。
29.根据权利要求28所述的方法,其中快递机器人在执行取货流程时单独打开对应取货母周转箱的顶罩;在执行送货流程时,单独打开对应送货母周转箱的顶罩。
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