CN208036071U - 一种无人快递车和无人快递配送系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种无人快递车和无人快递配送系统，所述无人快递车包括无人驾驶车体，所述无人驾驶车体上设有快递货架，所述快递货架中设有带有识别标签的流转箱，快递物品装在不同的流转箱内；所述快递货架设有用于从快递货架中取放流转箱的机械臂，所述无人驾驶车体的顶部或/和快递货架的顶部设有三维空间测量传感器；所述机械臂上设有视觉传感器；所述无人驾驶车体设有控制单元、通信单元和存储单元，所述通信单元、存储单元分别与控制单元连接，所述控制单元与机械臂的控制电路、三维空间测量传感器电连接。采用本实用新型的技术方案，实现快速，高效便宜的无人投递系统，提高了货物派送效率，降低了人力成本。

Description

一种无人快递车和无人快递配送系统

技术领域

本实用新型属于物流技术领域，尤其涉及一种无人快递车和无人快递配送系统。

背景技术

随着电子商务的快速发展，近年网购的人越来越多，线上线下（O2O）业务发展十分迅速，目前这些电子商务产业都遇到一个发展瓶颈——物流，特别是物流的最后一公里的问题。针对这个问题，目前主要的解决方法是利用快递员进行送货或收货，但是这种方式，成本较高；而且随着人力成本的不断增加，这种方法难以持续。

快递派送难以自动化的一个重要原因在于配送环境复杂而且多变，加上快递的形状，大小不同，软硬不一，目前的机器人技术无法对各种不同的物品进行准确的抓取和移动。目前已有的全自动快递方案也没有很好的采用机械臂抓取物件的具体方案，还是需要人进行配合。主要原因还是受目前机械手、机械臂的技术限制，机械手无法完成形状不规则物品如轻薄的文件，形状不固定的软包装物件，机械手无法对这些常见的快递物品进行抓取，传感器和识别系统也无法对这些不规则形状物品进行识别和位置确定。

实用新型内容

针对以上技术问题，本实用新型公开了一种无人快递车和无人快递配送系统，不需要人工辅助，从而实现快速，高效便宜的无人投递系统。此外，流转箱在整个物流运输环节充当标准规范的可回收包装盒。

对此，本实用新型采用的技术方案为：

一种无人快递车，其包括无人驾驶车体，所述无人驾驶车体上设有快递货架，所述快递货架中设有带有识别标签的流转箱，快递物品装在不同的流转箱内；所述快递货架设有用于从快递货架中取放流转箱的机械臂，所述无人驾驶车体的顶部或/和快递货架的顶部设有用于与快递柜进行定位测距的三维空间测量传感器；所述机械臂上设有视觉传感器；所述无人驾驶车体设有控制单元、通信单元和存储单元，所述通信单元、存储单元分别与控制单元连接，所述控制单元与机械臂的控制电路、三维空间测量传感器、视觉传感器电连接。其中，所述机械臂设在快递货架的一侧，所述机械臂可以位于快递货架的上侧、下侧、左侧、右侧均可以。视觉传感器用于检测流转箱的定位标识等，从而精确定位需要取出的流转箱位置。流转箱用于装载快递物品或者寄件者通过快递柜，把快递物品放进流转箱中，从而解决快递包裹大小不一，软硬不同，不便于机械手准确抓取的问题。由于货物已经预先放置在流转箱，机械臂无需抓取货物，能更高效，快捷，可靠的取放快递货物。其中，三维空间测量传感器起到对快递柜进行空间测量的作用。

采用此技术方案，利用快递流转箱搬动货物，在货物被运送前，将各种不同形状、软硬不一的快递物品分别通过流转箱分装，货物预先摆放在快递流转箱中，货物与快递流转箱一起放进无人快递车的货架中上。每个货架可装载一个或多个快递流转箱，流转箱可重复使用。然后通过机械臂对规格化的流转箱进行取出放入到快递柜中，这样，实现了现有技术手段中机械臂或机械手无法对各种不同的物品进行准确的抓取和移动的问题。在快递物品转移时，流转箱实际上是机械臂的外延部分，与机械臂一起组成移动货物的机械系统。高度规范化的快递流转箱便于机械臂快速高效的抓取，从而实现快速，高效可靠的自动化操作，同时规范化的快递流转箱可以回收并重复利用，减轻快递行业的包装材料的压力可以更好的保护快递物品，也防止了快递物品的损坏。

优选的，所述快递货架可移动的设置在无人驾驶车体上。

优选的，所述三维空间测量传感器指深度摄像头，如双目摄像头，激光雷达等测量空间三维距离的传感器。

作为本实用新型的进一步改进，所述流转箱上设有识别标签，每个识别标签对应独立的识别码，所述机械臂的末端设有用于识别定位及识别标签的视觉传感器，使机械臂精确定位流转箱的空间位置，便于机械臂精确锁合。每个流转箱有识别标签，每个标签对应独立的识别码，后台总控制中心记录每个识别码，和对应流转箱所在位置，流转箱大小和里面快递物品对应的运送地址。

进一步的，所述流转箱设有箱门，关闭箱门为闭合容器，具有标准形状和大小， 使用者可以开合取放快递货物。

作为本实用新型的进一步改进，所述定位及识别标签为二微码标签，所述二微码标签上设有至少三个定位角点，所述控制单元通过获取视觉传感器识别的二微码，得到三个定位角点相对于视觉传感器中心的位置，从而计算出机械臂的末端与流转箱的连接位置。

作为本实用新型的进一步改进，所述流转箱设有箱门开关。使用者可以通过箱门开关打开箱门。

优选的，所述箱门开关包括转动锁或按键锁。

所述快递货架分多层，快递货架为侧开式，即货物的进出由货柜侧面进行。进一步的，快递货架能与无人快递车分离，便于多个快递货架一起通过货柜车搬运。

作为本实用新型的进一步改进，所述机械臂的末端有用于锁紧流转箱的电磁控制的锁紧装置；所述机械臂为四自由度圆柱坐标式机械臂。采用此技术方案，机械臂可以将流转箱很好的获取，更加准确和安全。其中，所述电磁控制的锁紧装置用于结合机械臂和流转箱。

作为本实用新型的进一步改进，所述机械臂包括推杆，所述推杆的末端通过弹簧与机械臂活动连接，所述推杆的两侧设有电磁铁，所述流转箱与机械臂接触部分为磁吸材料；电磁铁断电，推杆在弹簧的弹力作用下推出，推动流转箱向前移动，使流转箱与机械臂分离。优选的，所述机械臂末端设有托盘。

作为本实用新型的进一步改进，所述三维空间测量传感器为双目摄像头、深度摄像头或3D激光雷达。

作为本实用新型的进一步改进，所述快递货架的左右两侧或/和前后两侧设有用于无人驾驶车体与快递货架之间连接的连接构件。这样，无人快递车取回快递后，将快递货架整体移动到大货车上，直接运输。同时物流配送中心把待寄件的快递物品统一装载在不同快递货架上，由大货车运送到无人快递车的配送点，直接把装满快递物品的快递货架安装在快递车上，提高配送效率。

作为本实用新型的进一步改进，所述视觉传感器位于机械臂的末端、并位于推杆的一侧。

作为本实用新型的进一步改进，所述无人快递车的快递货架设有拦挡或固定流转箱的固定件，可以包含快递货架门或用于卡紧流转箱的拦挡件等。当机械臂需要搬动流转箱时，控制单元控制执行机构把所述拦挡、固定流转箱的结构特征打开，机械臂完成操作后，控制单元控制执行机构把所述拦挡、固定流转箱的结构特征闭合。

作为本实用新型的进一步改进，所述无人快递车的快递货架设有将流转箱自动推出的推出机构，所述推出机构与流转箱连接将其推出。当一个流转箱被取出时，弹出机构的弹簧把其余的流转箱往外推，使得后面的流转箱被推到最前面。这种推出机构采用现有技术的无人售货机或医院的自助取药机的货架上的推出机构。

本实用新型还公开了一种无人快递取放系统，其包括如上任意一项所述的无人快递车、用于接收存储货物的快递柜和总控制中心，所述快递柜包含计算机、电磁锁和多个快递箱，所述计算机通过无线模块与总控制中心进行数据通信，发送快递箱的占空信息和快递箱内流转箱的快递物品的物流信息，同时从总控制中心获取放入到快递箱的快递物品的收件信息；所述总控制中心与无人快递车的通信单元进行通讯，调度无人快递车进行搬运和发放物流信息，靠近的目标无人快递车与快递柜进行通讯，打开快递箱的箱门；所述无人快递车的控制单元控制机械臂把流转箱放入快递柜的快递箱内或取出流转箱后，把快递箱的箱门关闭，完成派送任务；客户通过终端与快递柜进行通讯，打开快递箱的箱门，取出位于流转箱内的快递物品或将快递物品放入到流转箱内。

所述快递柜安放在街道上或居民小区内。所述计算机通过无线模块与控制中心通信，把快递箱的占空情况，货物需要的发送地址传送到总控制中心，总控制中心负责调度快递车进行搬运。快递箱的箱门只能由靠近的目标快递车或用户通过近距离通信的方式打开，这样做是防止非法侵入网络远程打开快递箱。

每个流转箱有识别标签，每个标签对应独立的识别码，后台总控制中心记录每个识别码，和对应流转箱所在位置，流转箱大小和里面快递物品对应的运送地址。

其中，所述总控制中心负责收集个快递箱占空情况和无人快递车的快递配送情况，并实时规划最优配送安排，并把指令传给指定快递车或快递箱。

作为本实用新型的进一步改进，所述快递柜设有便于三维空间测量传感器识别的定位标识。便于控制单元快速精确定位快递柜的空间位置 。

上述无人快递配送系统采用以下步骤进行配送：

步骤S101，所述快递柜的计算机通过无线模块与总控制中心通信，把快递箱的占空情况的信息反馈到总控制中心；

步骤S102，无人快递车装载快递物品后，按照总控制中心的路线信息到达指定目标快递柜时，所述三维空间测量传感器对快递柜进行定位识别，确定快递柜与快递车的相对位置在设定范围内，无人快递车通过近距离通讯方式向快递柜发送打开箱门的请求；

步骤S103，快递柜打开相应快递箱的箱门并把箱体的相对位置坐标发送给无人快递车；如快递箱内有已经放置的空的流转箱，机械臂通过三维空间测量传感器感知开箱的快递箱的具体位置，并把快递箱内的流转箱放在车上快递货架的空架子上；

步骤S104，无人快递车的控制单元控制所述机械臂将快递货架上装有快递物品的流转箱取出，并放入到指定开门的快递箱内，同时机械臂的视觉传感器识别流转箱的识别标签信息反馈给总控制中心，总控制中心记录识别标签信息和对应的流转箱放入的快递箱的地址信息；所述机械臂关闭快递箱；

步骤S105，总控制中心通过终端将快递箱的地址信息发送给收件人。

进一步的，寄件者寄快递包裹包括以下步骤：

步骤S201，寄件者通过终端的应用程序发送一个包含货物体积大小的寄件请求，总控制中心计算离用户最近的快递柜及与所寄快递货物大小的快递箱，总控制中心将最优快递柜地址发送给寄件者；

步骤S202，寄件者到达该快递柜，快递柜验证用户信息后，控制指定快递箱自动打开，寄件者把快递物品放置在其内的流转箱中，关上流转箱、快递箱的箱门；在终端的应用程序上输入放置快递物品的流转箱的识别标签信息、快递物品的配送地址以及收件人信息，应用程序通过网络将上述信息发送到总控制中心，总控制中心根据接收到的配送地址信息进行优化排序，规划无人快递车的取货路线和派送次序；

步骤S203，无人快递车按照总控制中心的路线信息到达指定目标快递柜时，所述三维空间测量传感器对快递柜进行定位识别，确定快递柜与快递车的相对位置在设定范围内，无人快递车通过近距离通讯方式向快递柜发送打开箱门请求，无人快递车通过近距离通讯方式向快递柜发送打开箱门的请求；

步骤S204，快递柜打开相应快递箱的箱门并把箱体的相对位置坐标发送给无人快递车，机械臂通过三维空间测量传感器感知开箱的快递箱的具体位置，并把快递箱内的流转箱放在车上快递货架的空架子上，同时视觉传感器识别流转箱的识别标签信息反馈给总控制中心；

步骤S205，无人快递车的控制单元控制所述机械臂将快递货架上空的流转箱取出，并放入到指定开门的快递箱内，同时机械臂的视觉传感器识别流转箱的识别标签信息反馈给总控制中心，总控制中心记录识别标签信息和对应的流转箱放入的快递箱的地址信息；所述机械臂关闭快递箱。

其中，步骤S103和步骤S204中，机械臂通过三维空间测量传感器感知开箱的快递箱具体位置采用以下步骤：可以通过ransac算法提取快递柜的侧平面，再通过类聚算法把对打开的快递箱进行识别并计算其相对位置，求解得出相对位置后，机械臂可以把流转箱放进快递箱。

作为本实用新型的进一步改进，所述机械臂关闭快递箱是通过机械臂末端的滑轮推动并按压快递箱门，使箱门关闭。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

第一，采用本实用新型的技术方案，在无人快递车上安装有装载快递货物的货架，货架上安放有流转箱，流转箱用于装载快递货物，货架旁边有机械臂，机械臂把流转箱从快递车的货架拿起，通过机械臂把装有货物的流转箱搬运到快递柜的快递箱上，从而实现快速，高效便宜的无人投递系统。此外，流转箱在整个物流运输环节充当标准规范的可回收包装盒，实现了高效而且低成本搬运货物。

第二，采用本实用新型的技术方案，通过无人快递车与快递柜、总控制中心构成的整个系统的配合，不需要人工辅助，就实现了快递物品的自动配送和收取，而且能够在夜间进行快递派送，极大的提高了货物派送效率，大大降低了人力成本。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的无人快递车的结构示意图。

图2是本实用新型一种实施例的流转箱的结构示意图。

图3是本实用新型一种实施例的机械臂的末端的内部结构示意图。

图4是本实用新型一种实施例的机械臂的末端的外部结构示意图。

图5是本实用新型一种实施例的无人快递车与快递柜的结构示意图。

图6是本实用新型一种实施例的另一种流转箱的结构示意图。

附图标记包括：1-无人快递车，11-无人驾驶车体，12-快递货架，13-流转箱，14-机械臂，15-三维空间测量传感器；131-箱门开关，132-定位及识别标签；141-机械臂末端，142-推杆，143-弹簧，144-电磁铁，145-视觉传感器；2-快递柜，21-定位标识。

具体实施方式

下面对本实用新型的较优的实施例作进一步的详细说明。

实施例1

如图1~图4所示，一种无人快递车，其包括无人驾驶车体11，所述无人驾驶车体11上设有快递货架12，所述快递货架12中设有带有识别标签的流转箱13，快递物品装在不同的流转箱13内；所述快递货架12的一侧设有用于从快递货架12中取放流转箱13的机械臂14，所述快递货架12的顶部设有用于与快递柜2进行定位测距的三维空间测量传感器15；所述机械臂14上设有视觉传感器145；所述无人驾驶车体11设有控制单元、通信单元和存储单元，所述通信单元、存储单元分别与控制单元连接，所述控制单元与机械臂14的控制电路、三维空间测量传感器15、视觉传感器145电连接。

图2为一种流转箱的优选结构，所述流转箱13上设有定位及识别标签132，每个定位及识别标签132对应独立的识别码，结合图1可见，所述机械臂14的末端设有用于识别定位及识别标签132的视觉传感器145。所述定位及识别标签132为二微码标签，所述二微码标签上设有三个定位角点，所述控制单元通过获取视觉传感器145识别的二微码，得到三个定位角点相对于视觉传感器145中心的位置，从而计算出机械臂14的末端与流转箱13的连接位置。所述流转箱13设有箱门开关131，使用者可以通过箱门开关131打开箱门。优选的，所述箱门开关131包括转动锁或按键锁。所述三维空间测量传感器15为双目摄像头、深度摄像头或3D激光雷达。

如图3和图4所示，所述机械臂14的末端有用于锁紧流转箱13的电磁控制的锁紧装置；所述机械臂14为四自由度圆柱坐标式机械臂14。所述机械臂14包括推杆142，所述推杆142的末端通过弹簧143与机械臂14活动连接，所述推杆142的两侧设有电磁铁144，所述流转箱13的箱体为磁吸材料如铁、镍；电磁铁144断电，推杆142在弹簧143的弹力作用下推出，推动流转箱13向前移动，使流转箱13与机械臂14分离。所述视觉传感器145位于机械臂末端141、并位于推杆142的一侧。机械臂移动到目标流转箱，通过机械臂14的电磁铁144吸住流转箱13，把流转箱13从快递货架12中抽出。机械臂14把流转箱13移动到快递柜中，最后机械臂14上的电磁铁被切断电，磁力消失，机械臂14上的推杆142推动流转箱13向前移动，流转箱13与机械臂14分离。

机械臂末端141的视觉传感器145也就是一个小型摄像头的具体检测流转箱13的位置的方法：流转箱13上有二维码的定位及识别标签132，二维码既是识别标签也是定位标签，二维码上具有流转箱13的唯一信息，二维码在流转箱13的位置固定。二维码上有三个定位角点。计算机通过识别二维码的三个定位角点相对于视觉传感器145也就是摄像头中心的位置，从而计算出机械臂末端141与目标流转箱的连接位置。

进一步的，所述无人快递车1的快递货架12设有将流转箱13自动推出的推出机构，所述推出机构与流转箱13连接将其推出。当一个流转箱13被取出时，弹出机构的弹簧143把其余的流转箱13往外推，使得后面的流转箱13被推到最前面。所述快递货架12可移动的设置在无人驾驶车体11上，便于整体移动到大货车上进行集中运输。

进一步的，所述快递货架12的左右两侧或/和前后两侧设有用于无人驾驶车体11与快递货架12之间连接的连接构件，便于整个快递货架从无人快递车上直接安装或卸载。

进一步的，所述快递货架12上的每层都有自动开合的小挡门。

如图6所示，所述流转箱13也可以采用上开式，所述定位及识别标签132设在流转箱13的侧面，流转箱13的箱门从上面打开。

实施例2

如图5所示，一种无人快递配送系统，其包括实施例1的无人快递车1、用于接收存储货物的快递柜2和总控制中心，所述快递柜2包含计算机、电磁锁和多个快递箱，所述计算机通过无线模块与总控制中心进行数据通信，发送快递箱的占空信息和快递箱内流转箱13的快递物品的物流信息，同时从总控制中心获取放入到快递箱的快递物品的收件信息；所述总控制中心与无人快递车1的通信单元进行通讯，调度无人快递车1进行搬运和发放物流信息，靠近的目标无人快递车1与快递柜2进行通讯，打开快递箱的箱门；所述无人快递车1的控制单元控制机械臂14把流转箱13放入快递柜2的快递箱内或取出流转箱13后，把快递箱的箱门关闭，完成派送任务；客户通过终端与快递柜2进行通讯，打开快递箱的箱门，取出位于流转箱13内的快递物品或将快递物品放入到流转箱13内。由于货物已经预先放置在流转箱13内，机械臂14无需抓取货物，只要抓取流转箱13，这样能更高效，快捷，可靠的取放快递货物。

所述快递柜2设有便于三维空间测量传感器15识别的定位标识21。所述无人快递车1到达定目标快递柜2时，三维空间测量传感器15通过探测快递柜2上的定位标识21，确定快递柜2与无人快递车1的相对位置，每个快递箱在快递柜2上的位置已知，无人快递车1通过近距离通讯方式向快递柜2发送打开箱门请求。快递柜2打开相应快递箱的箱门并把快递箱的相对位置坐标发送给无人快递车1。

总控制中心打开快递箱，流转箱13上的快递物品就会被一起送到快递箱中存放。使用者也可以通过快递柜的快递箱进行寄快递。流转箱13上有箱门开关，能被用户打开和关闭。流转箱13上有便于视觉传感器145识别的定位及识别标签132，使机械臂精确定位流转箱13的空间位置，便于精确结合。每个流转箱13有识别标签，每个标签对应独立的识别码，总控制中心记录每个识别码，和对应流转箱13所在位置。

所述无人快递取放系统具体取放快递流转箱13的方法为：控制单元根据总控制中心规划的取放件顺序，通过机械臂14把流转箱13从快递货架12中取出，确保流转箱13与机械臂末端141的位置关系确定。在无人快递车1上安装三维空间测量传感器15，其作用在于确定打开的快递箱与无人快递车1的相对位置。控制单元通过三维空间测量传感器15，感知开箱的快递箱的具体位置，具体的方法是，通过ransac算法提取快递柜侧平面，再通过类聚算法把对打开的快递柜进行识别并计算其相对位置，计算机计算出机械臂在空间的运动轨迹，然后根据计算出的运动轨迹控制机械臂把流转箱放进快递箱。方进快递箱后，控制单元控制机械臂，机械臂末端的滑轮推动并按压快递箱门，使箱门关闭。用户取货完毕后，流转箱13会继续留在快递柜2内，准备下次的重复利用。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种无人快递车，其特征在于：其包括无人驾驶车体，所述无人驾驶车体上设有快递货架，所述快递货架中设有带有识别标签的流转箱，快递物品装在不同的流转箱内；所述快递货架设有用于从快递货架中取放流转箱的机械臂，所述无人驾驶车体的顶部或/和快递货架的顶部设有用于与快递柜进行定位测距的三维空间测量传感器；所述机械臂上设有视觉传感器；所述无人驾驶车体设有控制单元、通信单元和存储单元，所述通信单元、存储单元分别与控制单元连接，所述控制单元与机械臂的控制电路、三维空间测量传感器、视觉传感器电连接。

2.根据权利要求1所述的无人快递车，其特征在于：所述流转箱上设有识别标签，每个识别标签对应独立的识别码，所述视觉传感器设在机械臂的末端。

3.根据权利要求1所述的无人快递车，其特征在于：所述快递货架分多层，所述快递货架为侧开式。

4.根据权利要求1所述的无人快递车，其特征在于：所述流转箱设有箱门开关。

5.根据权利要求1所述的无人快递车，其特征在于：所述机械臂的末端设有用于锁紧流转箱的电磁控制的锁紧装置，所述机械臂为四自由度圆柱坐标式机械臂。

6.根据权利要求5所述的无人快递车，其特征在于：所述机械臂包括推杆，所述推杆的末端通过弹簧与机械臂活动连接，所述推杆的两侧设有电磁铁，所述流转箱与机械臂接触部分为磁吸材料；电磁铁断电，推杆在弹簧的弹力作用下推出，推动流转箱向前移动，使流转箱与机械臂分离。

7.根据权利要求1所述的无人快递车，其特征在于：所述无人快递车的快递货架设有将流转箱自动推出的推出机构，所述推出机构与流转箱接触将其推出。

8.一种无人快递配送系统，其特征在于：其包括如权利要求1~7任意一项所述的无人快递车、用于接收存储货物的快递柜和总控制中心，所述快递柜包含计算机、电磁锁和多个快递箱，所述计算机通过无线模块与总控制中心进行数据通信，发送快递箱的占空信息和快递箱内流转箱的快递物品的物流信息，同时从总控制中心获取放入到快递箱的快递物品的收件信息；所述总控制中心与无人快递车的通信单元进行通讯，调度无人快递车进行搬运和发放物流信息，靠近的目标无人快递车与快递柜进行通讯，打开快递箱的箱门；所述无人快递车的控制单元控制机械臂把流转箱放入快递柜的快递箱内或取出流转箱后，把快递箱的箱门关闭；客户通过终端与快递柜进行通讯，打开快递箱的箱门，取出位于流转箱内的快递物品或将快递物品放入到流转箱内。

9.根据权利要求8所述的无人快递配送系统，其特征在于：所述快递柜设有便于三维空间传感器识别的定位标识。