可自动装卸的模块化快递柜及配送方案设计

文/王智勇 刘小俊

目前常用快递柜容纳空间是固定的，在运输过程中需用到大量的纸箱，易造成环境污染和资源浪费，且快递的派发和揽件需大量的快递工作人员。为此，设计了可自动装卸的模块化快递柜及配送方案，通过“模块化快递柜+无人配送小车”来实现货物的自动装卸及配送。模块化快递柜通过可组装快递箱和固定快递柜组成，以适应不同尺寸的货物运输，且快递柜集成信息管理系统。文献[1]从快递柜的末端配送入手，分析了其存在的问题，并对其提出相应的解决方案。文献[2]构建了生鲜食品柜服务体系，并制订快递回收机制，明确设计策略。文献[3]分析了末端配送模式种类和末端配送的问题，提出了末端配送的解决措施。文献[4]设计了一种多功能智能快递柜，且具有空间利用率高等优点。鉴于上述问题及参考文献，论文设计了可自动装卸的模块化快递柜及配送方案，通过“模块化快递柜+无人配送小车”来实现货物的自动装卸及配送。

1.模块化快递柜

1.1 可组装快递箱。可组装快递箱主要是适应不同尺寸的货物，可根据货物尺寸，组装不同尺寸的快递箱。如图1所示，快递箱置于固定式快递柜中，各快递箱可相对滑动，单个取出。快递箱由多个单个箱体模块组合而成，箱体模块由六个面构成依次编号为1号面、2号面、3号面、4号面、5号面、6号面。其中1号面由柜门、快递柜连接销、隔板固定孔、隔板固定锁以及滑轮的滑道构成。2号面、3号面、4号面、5号面均为隔板，隔板上有滑轮。6号面上有滑轮滑道以及单个快递模块连接销构成。其中隔板和1号面，6号面由滑轮和滑轮滑道连接，侧面均可在滑道上滑动。连接时从侧边滑入滑道链接，滑至固定孔处由固定锁固定。快递柜中的各箱体模块之间有滑槽，箱体模块之间可以相对纵向滑动，但不可横向位移；箱体确定位置后可由定位锁锁定，此时箱体间无法相对滑动。当快递较小时，此时可通过单个快递箱模块进行配送，商品寄件时便直接装入快递箱中，再由无人配送小车揽收运输后放入快递柜体中，到达指定地点后再进行下一步运输，取件原理也类似。当快递较大或具有特殊空间结构时，可由多个一号面，六号面通过连接销相互链接组成符合商品空间结构的正面，背面，而隔板可直接通过最外侧滑道组装在箱体侧面固定即可构成较大的箱体空间，以便运输大件商品。

图1 可组装装卸快递箱结构图

1.2 固定快递柜。固定快递柜主要是用于存放快递箱，且集成信息管理系统。论文设计的固定快递柜放置于小区和副站点，作为无人配送小车的运输起点和终点。当用户寄件时，用户通过手机端选择寄件货物的尺寸，而后小区的快递柜（用户可选择）根据尺寸组装对应尺寸的快递箱，而后组装好的空快递箱后通知用户存放货物，存放好后给无人配送小车揽收，揽收后信息管理系统给小车发送目的地副站点快递柜（系统就近分配）编号，完成寄件。当用户取件时，信息管理系统直接将副站点的存放货物的快递箱给无人配送小车揽收，而后运输至目的地小区快递柜，并短信通知用户（或二维码）完成取件。

2.无人配送小车

目前，无人配送小车已经广泛应用于末端配送中，其致力解决“最后一公里”配送难题，小车通常安装摄像头、激光雷达、毫米波雷达，再配合智能控制器，集成了深度学习计算能力、强大的通用计算能力和适应复杂用户需求的接口定制能力。论文设计的无人配送小车除以上功能外，还设有箱体卡槽，可存放、固定快递箱，快递箱体间可相对纵向滑动，且有定位锁。小车的揽收和投放利用传感器确定柜体与小车相对位置，利用机械臂移动快递柜单体使其进入箱体，利用柜体自带锁锁定快递柜单体。无人配送小车为电动力智能巡轨车，其所运行轨迹事先录入在小车后台系统中。其具体实施方案如左流程图所示：小车从副站点的停车点出发开始巡线，途中若经过马路，经图像识别判定交通信号灯为可通行状态时，再通过马路，否则将暂停工作。途中若有行人或车辆暂时阻挡，小车判定遇到障碍，暂停前进，若在途中长时间遇障暂停，巡线车则会报警至工作人员处，由人工清除障碍。当小车到达快递柜时，有传感器接受柜体信号，小车根据快递编码到达应投放快递位置并投放快递箱至柜体中。当此柜体所收快递投放完毕，小车继续巡线至本条轨迹下一个快递柜投放箱体。投放完毕后，小车巡线回到副站点停车点的终止点结束行程。具体流程如图2所示。

图2 无人配送小车运输流程图

3.配送方案设计

模块化快递柜可根据货物大小自动拼接快递箱，通过无人配送小车在副站点快递柜体完成快递箱的装卸，同时小车可根据轨迹实现末端配送。功能主要体现在快递箱的组装、装卸及无人配送上。副站点存放的快递箱满了或者有快递箱的寄存时间到达最大值一天后，会有小车出发从副站点按其快递地址编码排列顺序运送快递箱至各快递柜等待用户自提。以南京江宁大学城片区为例，金陵协和神学院公交站台设为副站点，并设置快递柜，附近小区各设置快递柜。副站点快递柜负责存放派发至各小区的单个快递箱，及从各小区揽收的快递箱。副站点快递柜与各小区快递柜由无人配送小车负责运输，各小区综合快递柜负责用户的取件和寄件。其分布如图3所示。

图3 江宁大学城片区副站点和小区分布图

3.1 取件过程。在快件从片区到用户的配送过程中，先由专有快递车辆将快件送至片区集散地后在集散地设有的副站点处按序排列，再由站点处投放至无人配送小车对快件进行搭载与运送，当小车到达小区所设综合快递柜体处时，对小区快递柜体投放快递箱，快件到达小区。其过程如图4所示。

图4 配送流程（取件）

3.2 寄件过程。在快件的寄出过程中，先由用户自行扫描快件，在上传快件空间信息后，经系统计算得出所需快递箱单位数，并根据其空间结构在小区快递柜（用户可选择）自动组装快递箱，并根据柜体空间构型进行收费。在快件放入柜体后，由无人配送小车揽收并搭载快递箱至副站点（系统就近分配），并于副站点搭载至专有快递车辆运送至片区所设主站点。其过程如图5所示。

图5 配送流程（寄件）

4.结束语

论文以解决末端配送的问题，体现了智慧化物流解决方案。此为出发点，设计了可自动装卸的模块化快递柜及配送方案，通过“模块化快递柜+无人配送小车”来实现货物的自动装卸及配送。其主要有以下优势：快递无纸化，快递箱可拆分，箱体便是很好的快递包装，无需纸盒包装快递一样安全快速送达，顺应国家绿色物流的号召，减少途中能耗，减少纸箱处理时造成的污染；箱体容积可变，大型商品即可摆脱快递柜放不下的尴尬，保障商品安全；配送智能化，快递自动分拣，并通过无人配送小车配送，减少大量人力成本，节约大量人力资源，也提高了配送效率。