基于空间定位的快速装车系统设计★

黄 利，左义海，高 润，赵 斌，路 辉

（太原工业学院， 山西 太原 030008）

随着我国电子商务的蓬勃发展和日益成熟，网购逐渐成了消费者主要的购物方式。与此同时，与网购紧密相连的快递行业也得到了飞速发展。从快递行业现状分析了解到，受益网购电商崛起快递业高景气增长，2015年快递业务量完成206亿件，同增48%，最高日处理量超过1.6亿件；预计2016年业务量完成275亿件，同增34%。因此快递行业发展过程中也暴露出一系列问题，尤其是在快递终端部分，如暴力装件导致快件包装破损，派件途中找寻快件麻烦等问题。上述现状都是快递行业转变升级中迫切需要解决的难题，为此我们针对快递终端提出了一种基于空间定位的快速装车系统设计。

1 装置方案设计

本文所述的基于空间定位的快速装车系统是基于快递终端和传统快递车进行功能改进和机构创新设计，并结合计算机网络信息技术与互联网通信技术对传统派送快件方式进行升级改进。该装置的设计及应用旨在转变快递业终端部分的作业方式来提升快递行业的服务能力，将自动化生产方式渗透到快递行业中，加速推动快递行业的发展。装置主要分为：扫描记录装置、自动装车装置、新型快递车三部分，如图1所示。

图1中的各模块的功能及工作过程如下：

图1 系统模型图

1）扫描记录装置。此模块主要是用来扫描快件上的信息，配合着自动装车装置给快递在快递车上拍好空间左边，并打印出“座次表”（如表1）。主要由巴枪、电脑、打印机组成。通过无线连接是巴枪与电脑相连。巴枪扫描快件的信息通过无线连接传送给电脑。因为此装置是适用于快递终端，所以需要收件人的详细信息，这样才能方便与快递员派送快件。电脑接收巴枪扫描的信息，通过电脑程序记录下来，按照扫描顺序排好快件坐标。有打印机打印出快件“座次表”。

表1 快件“座次表”

2）自动装车装置。此模块主要是实现自动装车。自动装车有助于解决人工暴力装车，损坏快件现象，并节省一部分劳动力。主要由传送带、推杆机构、送板装置、升降平台组成，在装车之前将快递收集板（此收集板分为五列，每列宽为30 cm,没列只放置三件快件）放在送板装置上的指定位置，然后将由巴枪扫描后的快件放上传送带上运送到下一部分。经过推杆机构运送到快递收集板，快递收集板“满三进一”，装完后再由送板机构将快递收集板送到升降平台，最后升降平台将快递收集板装上快递车，运行流程图如图2。

图2 自动装车装置运行流程图

3）新型快递车。此模块主要是为了方便快递员配合快递“座次表”使用，每个快递在车上都有一个空间坐标，方便快递员找寻快递。节省派送快件的时间。此车是基于传统的快递车进行简单的结构改造。经过市场调查，快件大小80%不过25 cm×25 cm×25 cm。因此车厢采用全封闭化设计，并将车厢改装为四层，每一层用快递收集板（并且快递收集板可拆卸与车厢分离）隔开，并且从上到下每一层的高度比例为3∶3∶3∶4，由于快件的包装尺寸大部分在中小尺寸范围内，所以将上面三层用于放置此类快件；最底层放置少数包装尺寸超出常规范围的快件。并且找取快件时，快递车的车门是以侧门开的方式打开，并且左右两侧皆可以打开，这样的设计也方便了快递员拿取快件，提高了快件的派送效率。

2 运行流程

此系统主要是为了解决快递“最后一公里”问题。主要适用于小型区域内的快递中转站。当快递从上一级中转转运送过来后，快递员需要对其快件进行扫描录入，此过程与该系统的扫描记录模块对接。快递员将扫描后尺寸小于25 cm立方体的的快件放入自动装车装置后，通过自动装车装置将快件装上新型快递车。超过尺寸的放在指定区域，快递员人工装车。此时扫描记录模块中的打印机会打印出快件“座次表”（打印出的快件“座次表”主要是为方便快递员给哪些不方便自己下楼取件的客户派送快件），电脑同时也会给收件人发送快件在快递车上的坐标。

快递员拿着快件“座次表”去派送快件。当收件人方便下楼取件时，只需要告诉快递员自己快递坐标。快递员迅速从车上找到快件。当收件人不方便取件或者需要将快递放到代收点时，快递员从快件“座次表”上找到该快件的坐标，然后在车上找到快件，其流程图如图3。

3 系统优势分析

图3 系统运行流程图

现在的小型快递中转站中快件的装车一般采用人工装车，这样就难以避免出现乱扔快件的现象，这样容易破坏快件。从而造成不必要的麻烦。此系统采用自动装车，能有效的解决暴力装车的现象，并有效的减轻快递员的劳动强度。

在提高快件找寻速度方面。有研究表明，影响真实场景搜索任务效绩的因素主要包括目标模板的具体化程度、搜索场景画面的混乱度和场景情景。在利用传统视觉搜索任务进行的研究发现，目标的模板的具体化程度能够系统的引导搜索，目标的具体化程度越高搜索反应时间就越短[7]。本文提出的快件“座次表”能大大提高搜索目标的具体化程度，找搜索效率有所提高。并有研究表明，随着场景画面混乱程度增加，搜索效绩明显下降[8]。在该系统中快件在快递车上有序放置，每个快件有自己的坐标。极大的降低了找寻快件时场面的混乱程度，从而提高搜索效率。综上，本文所设计的系统能大大提高快递员找寻快件的速度，从而提高快件的派送效率。

为验证有每个物体坐标后对搜索效率有所提高这一结论，现做以下实验。

随机选取27个不同大小的快递，每个快递上有不同的人名，然后随机选7组人，每组10人做此实验。先将27个快递混乱的放在一个区域，然后将这27个人名随机排列，所选的7组人依次按照随机排列的人名，将混乱放置的快递依次找出，记录每组所用平均时间；然后将这27个快递按照3行3列3层排好，依次给每个快递上的一个坐标，然后将这27个人名随机排列，所选7组人依次按照坐标将所有快递找到。

每组在以上实验中找到所有快递所用平均时间见表2。

表2 搜索所用平均时间表 min

通过实验可得，在混乱状态下7组人找到每个快递所用平均时间为18.05 min；在有每个纸片坐标时找到每个纸片所用平均时间为9.2 min。由此可得在有坐标的情况下搜索效率比混乱状态下搜索效率高50%。

4 结语

基于空间定位的自动装车系统不仅能实现自动装车，避免暴力装车，还能节省劳动力；还能提高快件查找效率，从而提高快件派送效率。