CN115367007B - 一种快递派送小车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快递派送小车，包括车体，所述车体设有履带驱动轮、三角从动轮、车厢、机械臂以及控制器，所述三角从动轮设置于所述履带驱动轮的前方，所述三角从动轮包括三角支架，所述三角支架的顶端设有滚轮，所述车体设有转向电机，所述转向电机的转轴呈竖直设置，所述三角支架与所述转向电机的转轴连接，所述车厢设有若干包裹舱，所述包裹舱内设有夹持装置，所述夹持装置用于夹紧包裹，所述机械臂设置与所述车厢的侧方，所述机械臂的顶端设有用于吸附包裹的吸盘机构，所述控制器设置于所述车体，所述控制器用于控制所述机械臂动作将包裹放入所述包裹舱以及将包裹从所述包裹舱取出。本发明快递派送小车可进行爬楼并保持稳定，实现楼栋内上门派件。

Description

一种快递派送小车

技术领域

本发明涉及一种快递车，特别是涉及一种快递派送小车，属于机器人技术领域。

背景技术

随着物流行业的发展，快递派件也逐渐智能化。现有技术已有通过快递小车自主寻路将包括送至目的地的技术方案。但是目前快递小车只能实现送货到楼下门口处，少有可以通过直梯或楼梯送货上门，而选用人工派送则人力成本上升。现有技术也有具有爬楼功能的小车，快件被放置在被分隔的货箱中，在爬楼时，车体产生倾斜，由于货物的移动翻滚使得小车的稳定性较弱。另外快件放置在货箱中需要人工扫码后才能取件，当无人在家无法签收时，则无法完成派件。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种快递派送小车，目的解决爬楼过程中小车稳定性较差，且需要人工扫描取件的问题，实现楼栋内上门派件。

本发明技术方案如下：一种快递派送小车，包括车体，所述车体设有履带驱动轮、三角从动轮、车厢、机械臂以及控制器，所述三角从动轮设置于所述履带驱动轮的前方，所述三角从动轮包括三角支架，所述三角支架的顶端设有滚轮，所述车体设有转向电机，所述转向电机的转轴呈竖直设置，所述三角支架与所述转向电机的转轴连接，所述车厢设有若干包裹舱，所述包裹舱内设有夹持装置，所述夹持装置用于夹紧包裹，所述机械臂设置与所述车厢的侧方，所述机械臂的顶端设有用于吸附包裹的吸盘机构，所述控制器设置于所述车体，所述控制器用于控制所述机械臂动作将包裹放入所述包裹舱以及将包裹从所述包裹舱取出。

进一步地，为防止一些特殊包裹因为倾倒而受损，所述包裹舱内的竖直舱壁上设有竖直移动装置，所述竖直移动装置驱动水平电机竖直移动，所述水平电机的转轴呈水平设置，所述水平电机的转轴与所述夹持装置连接带动所述夹持装置夹持的包裹进行俯仰动作，所述夹持装置设有陀螺仪，所述控制器根据所述陀螺仪的信号控制所述水平电机动作。

进一步地，所述包裹舱设有下翻舱门，所述下翻舱门的内壁设有第一传送带，所述包裹舱的底面设有第二传送带，所述下翻舱门下翻打开时所述第一传送带和所述第二传送带对接用于传送包裹。

进一步地，为了使快递小车在具有电梯的楼栋内更有效率的派件，所述机械臂的顶端设有机械手指和视觉传感器，所述机械手指至少包括一直杆段，所述控制器根据所述视觉传感器的信号控制所述机械臂带动所述机械手指按触电梯按钮。

进一步地，为了便于获取每个包裹仓内包裹的信息，所述吸盘机构上设有第一条码扫描装置，所述第一条码扫描装置的扫描方向与所述吸盘机构的吸取方向同向，所述车体设有第二条码扫描装置和第三条码扫描装置，所述第二条码扫描装置的扫描方向为竖直向上，所述第三条码扫描装置的扫描方向为水平侧向。

进一步地，所述机械臂通过一平移驱动装置与所述车体连接。

进一步地，所述车体的四角设有伸缩支撑脚。通过伸缩支撑脚可以保证快递小车的机械臂在向外展开时车体更加平稳。

进一步地，所述包裹舱的下翻舱门设置于所述车体的左右两侧，所述平移驱动装置设置于所述车体的后端并呈左右方向驱动所述机械臂平移。

本发明所提供的技术方案的优点在于：

本发明通过包裹舱内的夹持装置对快递进行固定使得小车在爬楼过程中不会因为货物位置的移动而降低稳定性，依靠万向三角轮与履带的相互配合进行爬楼与楼梯平台的轻松转向，大幅提高爬楼效率能够有效解决目前部分快递车在狭窄处转向困难与爬梯时快递易遭受损伤等问题。进一步地在包裹舱内通过竖直移动装置于水平电机的配合是包裹可以始终保持平衡，也降低了对快递的碰撞损伤。本发明不仅解决了需要货主自己下楼取货的问题，而且还解放了快递员的双手，大大提高了物流工作效率，节省了货主取货的时间。

附图说明

图1是实施例的快递派送小车的前视角结构示意图。

图2是实施例的快递派送小车的后视角结构示意图。

图3是包裹舱结构示意图。

图4是机械臂结构示意图。

图5是第二条码扫描装置和第三条码扫描装置处结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本说明之后，本领域技术人员对本说明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围内。

请结合图1至图5所示，本实施例的快递派送小车包括车体，车体上设有履带驱动轮1、三角从动轮、车厢2、机械臂3以及控制器，另外还包括各种传感器。履带驱动轮1位于车体的后部，其为主动轮，履带驱动轮1的前轮上翘更利于爬升。三角从动轮位于车体的前部，三角从动轮包括三角支架4，在三角支架4的三个顶端分别设有滚轮5。两个三角支架4的中心与一个轮轴6的两端转动连接，轮轴6的中部通过连接轴7与一个转向电机8的转轴连接，转向电机8固定在车体上，转向电机8的转轴呈竖直设置。通过转向电机8的转动实现整个三角从动轮的360°转动，通过三角从动轮与履带驱动轮1的配合实现爬楼功能。在楼梯平台狭窄处，车体可利用三角从动轮整体的转动与履带驱动轮1配合轻松转向。在车体的四角还设有向下支撑的伸缩支撑脚9，伸缩支撑脚9伸出可支撑车体增加稳定性。

车体的上部设置为车厢2，车厢2分为左右两侧，并且分别分设有若干的用于放置快递包裹的包裹舱10。每个包裹舱10设有下翻舱门11，下翻舱门11的两侧通过伸缩杆控制开闭。在下翻舱门11的内壁设有第一传送带12，在包裹舱10的底面设有第二传送带14。在第一传送带12的前端设置有挡板13用于避免包裹出舱时掉落。下翻舱门11下翻打开时第一传送带12和第二传送带14对接用于传送包裹。包裹舱10内设有由平衡机构带动的夹持装置，夹持装置用于夹持包裹，而平衡机构用于转动夹持装置使被夹持的包裹在快递派送小车爬楼时保持水平平衡。具体的，包裹舱10内的竖直舱壁上设有竖直移动装置15，竖直移动装置15包括轨道和滑块，竖直移动装置15工作时使滑块在轨道上移动。滑块上安装有水平电机16，水平电机16的转轴呈水平设置，水平电机16的转轴与夹持装置连接。水平电机16转动时带动夹持装置整体进行转动。在快递派送小车爬楼时，车体是产生前后的俯仰倾斜，因此水平电机16的具体设置方向也是使夹持的包裹进行俯仰动作。夹持装置的结构具体包括横向伸缩张合的夹爪17以及陀螺仪18，陀螺仪18固定在夹持装置上。控制器根据陀螺仪18的信号控制水平电机16动作，同时控制器控制夹持装置以抓放包裹。

机械臂3位于车厢2的后方，机械臂3通过平移驱动装置19与车体连接，该平移驱动装置19为丝杆螺母运动平台，机械臂3固定安装在丝杆螺母运动平台上由其驱动进行左右的横向平移增加活动空间。机械臂3的顶部(即末端)安装有吸盘22机构、机械手指20以及视觉传感器28(摄像头)，其中吸盘22机构包括一基板21，基板21可通过电机23与机械臂3转动连接。在基板21的四角设置四个吸盘22以吸取包裹，在基板21的中部安装有第一条码扫描装置24，第一条码扫描装置24的扫描方向与吸盘22机构的吸取方向同向，在吸盘22机构吸取包裹的时候，可以通过第一条码扫描装置24对包裹的顶面进行条码扫描以获取信息。机械手指20为一根柱形直杆段，其主要用于操作电梯按钮，控制器根据视觉传感器28的信号控制机械臂3带动机械手指20按触电梯按钮。在车体上位于平移驱动装置19的一端还设置有第二条码扫描装置25和第三条码扫描装置26，第二条码扫描装置25和第三条码扫描装置26通过万向调节头27调节方向。第二条码扫描装置25的扫描方向为竖直向上，第三条码扫描装置26的扫描方向为水平侧向，两者呈垂直设置。

在车厢2的顶部安装有全景摄像头29，车体的前后安装有超声波传感器、红外线传感器，车体的前方设置有摄像头30和光线传感器等，通过这些传感器组件31与控制器配合使快递派送小车可以按照一定的路线行进以达到目的地。

本发明快递派送小车的具体工作过程是这样的，

快递派送小车出发点位于小区快递点，通过机械臂3获取送达至同一地点范围内(同一栋建筑物)的包裹。机械臂3吸取包裹后，对包裹进行信息条形码扫描，即在吸盘22装置吸取包裹时，由第一条码扫描装置24扫描包裹的顶面。如果第一条码扫描装置24扫描到信息，并且属于同一栋建筑物的包裹，则打开包裹舱10通过机械臂3与平移驱动装置19的配合将包裹放置在第一传送带12上。如果第一条码扫描装置24未扫描到信息，则机械臂3吸取包裹将其移动到第二条码扫描装置25上方进行扫描，如扫描到信息并且属于同一栋建筑物的包裹则打开包裹舱10通过机械臂3与平移驱动装置19的配合将包裹放置在第一传送带12上。第二条码扫描装置25也未扫描到信息时，则继续由机械臂3带动包裹放置到第三条码扫描装置26前方依次进行90度转动包裹至第三条码扫描装置26扫描到信息，同样的，如果包裹属于同一栋建筑物则打开包裹舱10通过机械臂3与平移驱动装置19的配合将包裹放置在第一传送带12上。如果三个条码扫描装置均未获得包裹信息或者包裹不属于同一栋建筑物则放弃进而吸取另一包裹进行判断。包裹被放置到第一传送带12后，第一传送带12和第二传送带14工作使包裹向包裹舱10内移动。然后夹持装置动作将包裹夹持，下翻舱门11关闭。待快递派送小车装载完成后，小车出发至指定建筑物。

快递派送小车进入楼层前，利用系统已经建立的信息库储存的信息，判断该楼层是否存在电梯。根据《住宅建筑规范》规定7层及7层以上需要安装电梯，因此若信息存储为七层以上楼层，则直接判定为有电梯。之后快递派送小车不断探索周围环境，通过摄像头每间隔一段时间进行拍摄，并将图片上传给控制器，计算机检测ORB特征点并且提取特征点和匹配特征点，估计相机位姿算出测量信息，后端利用滤波和非线性优化算法处理带有噪音的数据，利用回环检测解决位置估计随时间漂移的问题，最后使用栅格法构建地图模型并且保留(此方法引用于[1]陆佳嘉.面向室内复杂环境的无人车同时定位与建图研究.2022.南京信息工程大学,MA thesis.)，并且在探索过程中同时使用全景摄像头获取电梯位置并且标记在二维地图上，之后利用A*算法，算出位置与电梯标记点最短最优的路线(此方法引用于论文[1]李永湘.自动导引车导航与路径规划研究[J].中国设备工程,2019(05):137-138.)，在路径行驶过程中，使用红外线传感器的发射管发射特定频率的红外信号，接收管接收这种频率的红外信号，当红外的检测方向遇到障碍物时，红外信号反射回来被接收管接收，经过处理之后，通过有线连接反馈到控制器，而控制器则控制小车对感应出来的障碍物进行转向。到达电梯门口后，控制器通过红外线传感器的接收管是否有接收到特定红外信号以及光线传感器是否存在亮度变化导致的电流变化，来判断电梯门是否打开，进入电梯时控制器控制车身两侧的超声波传感器的发射器发射超声波并且开始记录时间，触碰到电梯后超声波传感器的接收器接收返回的超声波并且停止记录时间，反馈给控制器，控制器通过超声波的速度和记录的时间判断小时进入电梯时是否安全并及时控制调整，安全进入电梯后，使用全景摄像头采集电梯门口处的图片信息，并且将图片传递给控制器，控制器通过深度学习判断处按钮位置，之后控制机械臂3移动到利于按键的位置。依据机械手指20处的视觉传感器28对按键界面的图像采集，将图片传输到控制器中进行图像处理分析，识别处电梯按钮的数字并且与目标楼层数字进行匹配，匹配成功后系统引导机械臂3实施按钮动作，机械手指20触摸电梯按钮，控制器根据光线传感器传回的电流差判断电梯按钮是否成功按下，到达指定楼层后控制器通过红外线传感器的接收管是否有接收到特定红外信号以及光线传感器是否存在亮度变化导致的电流变化，来判断电梯门是否打开，进而控制快递派送小车出电梯。

如果没有电梯，则通过楼梯爬升，在爬升过程中，竖直移动装置15动作抬升包裹，同时水平电机16受控制器控制根据陀螺仪18信号调整转动使得包裹处于平衡状态。快递派送小车向上爬行过程基于图像识别和边界识别，配合摄像头、全景摄像头和红外线传感器躲避爬楼过程中的障碍物。

到达指定楼层后，通过摄像头每间隔一段时间进行拍摄，并将图片上传给控制器，计算机检测ORB特征点并且提取特征点和匹配特征点，估计相机位姿算出测量信息，后端利用滤波和非线性优化算法处理带有噪音的数据，利用回环检测解决位置估计随时间漂移的问题，最后使用栅格法构建地图模型并且保留。在寻找门牌号中对周围环境进行拍摄，对图片进行图像灰度化，中值滤波和二值化，之后将二值化的图像使用霍夫变化的方框检测，如果检测出方框则利用最小外接矩形的ROI感兴趣区域的提取，获取门牌号信息，之后在建立的地图上标记坐标。在完成了建模之后对提取部分与录入的信息进行对照，利用先前标记的坐标，使用A*算法在地图上获取一条最短最有效的路径，到达货主的位置后，相应的包裹舱10的下翻舱门11打开，夹持装置释放包裹，第一传送带12和第二传送带14动作使包裹移出，四角的伸缩支撑脚9伸出提高稳定性，机械臂3通过吸盘22机构将包裹取出放到指定位置，再进行下一包裹的派送。

Claims (7)

1.一种快递派送小车，其特征在于，包括车体，所述车体设有履带驱动轮、三角从动轮、车厢、机械臂以及控制器，所述三角从动轮设置于所述履带驱动轮的前方，所述三角从动轮包括三角支架，所述三角支架的顶端设有滚轮，所述车体设有转向电机，所述转向电机的转轴呈竖直设置，所述三角支架与所述转向电机的转轴连接，所述车厢设有若干包裹舱，所述包裹舱内设有夹持装置，所述夹持装置用于夹紧包裹，所述机械臂设置于所述车厢的侧方，所述机械臂的顶端设有用于吸附包裹的吸盘机构，所述控制器设置于所述车体，所述控制器用于控制所述机械臂动作将包裹放入所述包裹舱以及将包裹从所述包裹舱取出，所述包裹舱内的竖直舱壁上设有竖直移动装置，所述竖直移动装置驱动水平电机竖直移动，所述水平电机的转轴呈水平设置，所述水平电机的转轴与所述夹持装置连接带动所述夹持装置夹持的包裹进行俯仰动作，所述夹持装置设有陀螺仪，所述控制器根据所述陀螺仪的信号控制所述水平电机动作。

2.根据权利要求1所述的快递派送小车，其特征在于，所述包裹舱设有下翻舱门，所述下翻舱门的内壁设有第一传送带，所述包裹舱的底面设有第二传送带，所述下翻舱门下翻打开时所述第一传送带和所述第二传送带对接用于传送包裹。

3.根据权利要求1所述的快递派送小车，其特征在于，所述机械臂的顶端设有机械手指和视觉传感器，所述机械手指至少包括一直杆段，所述控制器根据所述视觉传感器的信号控制所述机械臂带动所述机械手指按触电梯按钮。

4.根据权利要求1所述的快递派送小车，其特征在于，所述吸盘机构上设有第一条码扫描装置，所述第一条码扫描装置的扫描方向与所述吸盘机构的吸取方向同向，所述车体设有第二条码扫描装置和第三条码扫描装置，所述第二条码扫描装置的扫描方向为竖直向上，所述第三条码扫描装置的扫描方向为水平侧向。

5.根据权利要求1所述的快递派送小车，其特征在于，所述机械臂通过一平移驱动装置与所述车体连接。

6.根据权利要求1所述的快递派送小车，其特征在于，所述车体的四角设有伸缩支撑脚。

7.根据权利要求5所述的快递派送小车，其特征在于，所述包裹舱的下翻舱门设置于所述车体的左右两侧，所述平移驱动装置设置于所述车体的后端并呈左右方向驱动所述机械臂平移。