CN113066334A - 一种居民小区快递自动化分拣投递仿真系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种居民小区快递自动化分拣投递仿真系统，其特征在于，包括小区环境模型、小区快递分拣中心和无人投递小车，所述小区快递分拣中心设于小区环境模型大门处，所述小区快递分拣中心包括一独立房间；独立房间内设有快递柜、辊筒传送带和托盘机器人，每三组快递柜按品字形排列，辊筒传送带布置在三组快递柜的中间，辊筒传送带尾端布置托盘机器人，组成一套快递传输分拣系统；所述小区环境模型包括若干居民楼模型和道路模型。

Description

一种居民小区快递自动化分拣投递仿真系统

技术领域

本发明涉及一种居民小区快递自动化分拣投递仿真系统，属于物流、快递、自动化及机器人仿真技术领域。

背景技术

随着物流业快速发展，特别是电商、快递等行业的业务爆发，以及人力成本不断上升，自动化输送分拣装备市场出现爆炸式增长。自动化设备开始在全球快速发展，自动分拣、运输设备与传统的人工分拣相比，不仅降低了人力成本，同时还大幅提高了作业的效率与准确率。

目前自动化装备的大面积应用，主要集中在城市级别的大型快递分拣中心和区域中转站，而对于居民小区这种快递投递的末端场所，处于成本和技术原因，自动化装备的应用率还相对很低，依然以人力分拣投递为主。

针对居民小区的各种不同构造、环境和路面条件，采用仿真进行小区快递自动化分拣投递模拟和演练，可以解决成本的早期核算和快递方案筛选问题，为企业搭建真实解决方案提供保证。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何针对居民小区的各种不同构造、环境和路面条件，采用仿真进行小区快递自动化分拣投递模拟和演练，解决成本的早期核算和快递方案筛选问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种居民小区快递自动化分拣投递仿真系统，其特征在于，包括小区环境模型、小区快递分拣中心和无人投递小车，所述小区快递分拣中心设于小区环境模型大门处，所述小区快递分拣中心包括一独立房间；独立房间内设有快递柜、辊筒传送带和托盘机器人，每三组快递柜按品字形排列，辊筒传送带布置在三组快递柜的中间，辊筒传送带尾端布置托盘机器人，组成一套快递传输分拣系统；所述小区环境模型包括若干居民楼模型和道路模型。

其中，所述快递柜设有两面开的柜门，外部柜门由人工开关用于投放快递，内部柜门由程序控制开关，并在柜门内设置推出挡板，程序控制移动该挡板把快递从内侧门推出，让快递掉落在辊筒传送带上。

其中，所述快递柜内设有多个隔间，根据仿真指令，快递自动生成在对应隔间。

其中，所述小区环境模型还包括树木、绿植、座椅、路灯装饰物模型。

其中，所述小区环境模型还包括行人、车辆、宠物可移动的物体模型，以及自行车、行李箱、石墩静态物体模型。

其中，所述无人投递小车仅在道路模型上移动，采取的避障机制为：当发现障碍时首先选择停车等待，一段时间后如果障碍依然存在，则选择绕开障碍继续前进。

其中，所述无人投递小车投放机制为：到达有快递的楼号后，通过程序与投递地址门铃进行通讯，发出按下门铃信号，并等待应答，如果一定时间内无应答，则视为该地址无人，放弃投递，继续投递下一个快递；如果得到应答，则等待住户下楼来收取快递：若住户正常取走了快递，并按下小车上的确认按钮，小车认为该快递已被收取，继续投递其它快递，若住户在规定时间内没有按下确认按钮，则无论有没有取走快递，小车都不再等待，该快递视为已经被收取，继续投递其它快递；最终小车会带着所有没有投递成功的快递返回分拣中心，并统一卸入人工2次分拣区域，等待人工再次分拣。

本发明作为居民小区快递自动化分拣投递仿真系统，提供一种模拟高层和多层混合居住的居民小区环境，进行小区快递自动化分拣投递的全3D可视化仿真模拟系统；包含以下内容：

1.小区快递分拣室自动分拣过程仿真；

2.无人投递小车自动投递快递过程仿真；

3.小区环境及路况模拟仿真。

如图1所示，小区快递分拣室自动分拣过程仿真技术方案如下：

本系统首先搭建小区快递分拣中心模型，在该中心房间内，搭建若干组快递柜，每3组快递柜按品字形排列，搭配辊筒传送带和托盘运输机器人，组成一套快递传输分拣系统。如果小区内大楼较多，扩大分拣中心面积，增加快递传输分拣系统套数即可。

自动分拣的原理为：首先由人工将快递运输到分拣中心，打开快递柜外侧的人工柜门放入快递，并从柜门的统一控制面板上输入快递的投递楼号和门牌号，再关闭柜门。这样该柜门内的快递就唯一对应某个户主的地址，如11号301。

每个门牌号都可以提前输入快递自动投递时段，该时间允许住户自行设置，比如晚上8点到10点。

快递柜自动检测无人投递小车是否在分拣室泊车位。如果小车在位，且处于空置状态，则快递柜检测当前时段可以投递的户号，并自动由内侧门将快递推出，快递落入辊筒传送带上，再传送到接驳的托盘机器人的托盘中，托盘机器人接到快递后，将快递运输到无人投递小车泊车位并投入小车的快递存储空间，小车收满一车快递后，自动离开泊车位，开始在小区内发送快递。

无人投递小车自动投递快递过程仿真技术方案如下：

无人投递小车按照规划好的路线和快递地址顺次前往，如果某个楼没有快递，则跳过该楼前往路径上的下一个楼，到达有快递的楼号后，通过无线传输装置，呼叫具体的投递地址门铃，并开始等待应答，如果一定时间内无应答，则视为该地址无人，继续投递。如果得到应答，则等待住户下楼来收取快递，这里又分为两种情况：一是住户正常取走了快递，并按下小车上的确认按钮，小车认为该快递已被收取，继续投递其它快递，一是住户在规定时间内没有按下确认按钮，则无论有没有取走快递，小车都不再等待，该快递视为已经被收取，继续投递其它快递。最终小车会带着所有没有投递成功的快递返回分拣中心，并统一卸入人工分拣区域，等待人工再次分拣。

如图2所示，小区环境及路况模拟仿真技术方案如下：

本系统搭建小区模型，主要包含居民楼模型、道路模型、行人、车辆和各种道路上常见的阻挡物模型。对于可以移动的物体，为其设定比较拟真的行为逻辑。当无人投递小车在道路上遇到障碍时，设置小车的自动避障机制，以避开障碍。

本发明的有益效果是：1、用直观可视化的形式模拟仿真了小区快递自动化分拣及投递的全部流程，为真实的小区快递自动化分拣投递提供了一整套解决方案；2、解决了小区快递自动化分拣投递中的所有细节和难点问题，为设计真实方案提供了参考和现实演练；3、仿真环境中的所有模型都可以替换、修改，可以以较低的成本实现对不同小区和类似环境下的提前布设和模拟，便于扩展。

附图说明

图1为本实施例中提供的快递传输分拣系统示意图；

图2为本实施例中提供的小区环境模型示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

实施例

本发明首先使用3D建模软件进行小区环境模型和快递物流设备的建模，小区环境模型如图2所示。小区快递分拣中心设置在靠近小区大门的地方，设置为一个独立房间，并将快递柜、辊筒传送带、托盘机器人设置在该房间内，每3组快递柜按品字形排列，辊筒传送带布置在3组快递柜的中间，传送带尾端布置托盘机器人，组成一套快递传输分拣系统，如图1所示。小区环境模型还包括若干居民楼模型、道路模型、绿植、路灯等装饰物模型。同时道路模型上布置可移动的行人及车辆模型。

在分拣中心内，为快递柜设置脚本程序，可记录输入的快递楼号和门牌号，并为快递柜设置两面开的柜门，其中外部柜门可由人工开关，内部柜门由程序控制开关，并在柜门内设置推出挡板，程序可控制移动该挡板把快递从内侧门推出，从而让快递掉落在辊筒传送带上。在不影响仿真结果的情况下，人工打开外部柜门放入快递并输入楼号门牌号的流程简化，只需指定快递柜中的一个隔间，输入楼号门牌号后，快递自动生成在该隔间内。同时快递柜程序可以输入每个户号的投递时间段，如早10点至晚8点。

为辊筒传送带设置脚本程序，当有快递需要传送时自动启动传送带。

为托盘机器人设置脚本程序，初始机器人停留在滚动尾端，托盘为空。当托盘内接收到快递，且无人投递小车到达分拣室泊车位并处于空闲状态时，机器人移动到小车边，并提升托盘，将快递倾倒到小车内部，托盘机器人再返回传送带尾端接收下一件快递。

为无人投递小车设置脚本程序，使得小车可以和快递柜进行通讯，将小车状态告知快递柜。

快递从快递柜自动进入无人投递小车的整个流程如下：

无人投递小车到达分拣室泊车位，打开存储箱顶盖，进入空置状态，通知快递柜程序；

快递柜程序检测托盘机器人是否处于辊筒传送带尾端待机位置，如果是，则启动辊筒传送带；

快递柜程序从当前已有的快递中，选择处于投递时间段且较早存入的，打开该快递内部舱门，使用挡板推出快递；

快递从快递柜中掉落到辊筒传送带上，由传送带运输到托盘机器人的托盘中；

托盘机器人接收到快递后，按指定路线移动到无人投递小车边，并倾倒快递至小车的存储箱中。托盘机器人每次倾倒都会设置不同的路线和位置，以防快递在小车储物箱内堆叠不均匀，增加空间利用率。

无人投递小车收满快递后，通知快递柜，快递柜停止推出快递并停止辊筒运行。托盘机器人也进入待机状态。无人投递小车驶离分拣中心，依次寻访小区所有居民楼单元，中间跳过没有快递的楼号。

无人投递小车被设置为仅在小区道路上移动，并具备基本的避障机制，当发现障碍时首先选择停车等待，一段时间后如果障碍依然存在，则选择绕开障碍继续前进。

无人投递小车到达有快递的楼号后，通过程序与投递地址门铃进行通讯，发出按下门铃信号，并等待应答，如果一定时间内无应答，则视为该地址无人，放弃投递，继续投递下一个快递。如果得到应答，则等待住户下楼来收取快递，这里又分为两种情况：一是住户正常取走了快递，并按下小车上的确认按钮，小车认为该快递已被收取，继续投递其它快递，一是住户在规定时间内没有按下确认按钮，则无论有没有取走快递，小车都不再等待，该快递视为已经被收取，继续投递其它快递。最终小车会带着所有没有投递成功的快递返回分拣中心，并统一卸入人工2次分拣区域，等待人工再次分拣。

小区环境及路况模拟仿真包含的内容有：

小区道路和大楼出入口等位置布置行人、车辆、宠物等可移动的物体，以及自行车、行李箱、石墩等静态物体。动态物体设置移动路线和速度值，并可以配置为循环移动或一次性移动方式，循环移动将按照路线一直移动下去，一次性移动则路线只走一次，到达路线终点则物体消失，以模拟走入大楼的行人等。动态物体配置避障逻辑，可以分别配置若干种避障行为和逻辑，如转向避开障碍，或静止等待等。小区道路两边的绿地里放置树木、绿植、座椅、路灯等装饰物模型，以丰富场景细节，也为小车各类传感器提供更为逼真的数据。

本发明实现了对居民小区进行3D建模，对小区快递自动化分拣及投递的全部流程进行建模仿真的系统，采用了放入快递时输入快递地址，程序记忆该地址进行快递区分传输，并全程自动分拣、运输、投递快递的方案。本发明为解决小区快递自动化分拣投递问题提供了一整套解决方案，为企业进行小区快递自动化方案设计提供了思路、参考和低成本的实践场地。

以上所述实施例只是本发明的实施例之一，并非限制本发明的实施范围，凡依本发明之构造、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种居民小区快递自动化分拣投递仿真系统，其特征在于，包括小区环境模型、小区快递分拣中心和无人投递小车，所述小区快递分拣中心设于小区环境模型大门处，所述小区快递分拣中心包括一独立房间；独立房间内设有快递柜、辊筒传送带和托盘机器人，每三组快递柜按品字形排列，辊筒传送带布置在三组快递柜的中间，辊筒传送带尾端布置托盘机器人，组成一套快递传输分拣系统；所述小区环境模型包括若干居民楼模型和道路模型。

2.如权利要求1所述的一种居民小区快递自动化分拣投递仿真系统，其特征在于，所述快递柜设有两面开的柜门，外部柜门由人工开关用于投放快递，内部柜门由程序控制开关，并在柜门内设置推出挡板，程序控制移动该挡板把快递从内侧门推出，让快递掉落在辊筒传送带上。

3.如权利要求2所述的一种居民小区快递自动化分拣投递仿真系统，其特征在于，所述快递柜内设有多个隔间，根据仿真指令，快递自动生成在对应隔间。

4.如权利要求1所述的一种居民小区快递自动化分拣投递仿真系统，其特征在于，所述小区环境模型还包括树木、绿植、座椅、路灯装饰物模型。

5.如权利要求4所述的一种居民小区快递自动化分拣投递仿真系统，其特征在于，所述小区环境模型还包括行人、车辆、宠物可移动的物体模型，以及自行车、行李箱、石墩静态物体模型。

6.如权利要求1所述的一种居民小区快递自动化分拣投递仿真系统，其特征在于，所述无人投递小车仅在道路模型上移动，采取的避障机制为：当发现障碍时首先选择停车等待，一段时间后如果障碍依然存在，则选择绕开障碍继续前进。

7.如权利要求6所述的一种居民小区快递自动化分拣投递仿真系统，其特征在于，所述无人投递小车投放机制为：到达有快递的楼号后，通过程序与投递地址门铃进行通讯，发出按下门铃信号，并等待应答，如果一定时间内无应答，则视为该地址无人，放弃投递，继续投递下一个快递；如果得到应答，则等待住户下楼来收取快递：若住户正常取走了快递，并按下小车上的确认按钮，小车认为该快递已被收取，继续投递其它快递，若住户在规定时间内没有按下确认按钮，则无论有没有取走快递，小车都不再等待，该快递视为已经被收取，继续投递其它快递；最终小车会带着所有没有投递成功的快递返回分拣中心，并统一卸入人工2次分拣区域，等待人工再次分拣。

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