王 貴

(桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院，廣西 桂林 541004)

0 引言

由于當(dāng)前我國(guó)快遞運(yùn)輸內(nèi)容種類繁多，如果一味地依賴人為車(chē)輛運(yùn)輸，不僅效率不會(huì)提升，而且還存在較大的失誤率。基于此，依托物聯(lián)網(wǎng)科技，構(gòu)建智能快遞車(chē)寄取件系統(tǒng)，能夠最大限度地解放勞動(dòng)力，并提升快遞分類、物流運(yùn)輸和派送的效率，滿足用戶急件、急運(yùn)輸?shù)男枨?，為物流行業(yè)的有效發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。

1 智能快遞車(chē)概述

智能快遞車(chē)一般采取模塊化設(shè)計(jì)要素，車(chē)廂內(nèi)部進(jìn)行密集倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)可以在車(chē)廂外部直接下達(dá)指令，按照順序進(jìn)行存取件。其中，減速電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)以及馬達(dá)等構(gòu)成智能快遞車(chē)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)、齒輪齒條機(jī)構(gòu)鏈傳動(dòng)等構(gòu)成傳動(dòng)系統(tǒng)。為了能夠最大限度地滿足車(chē)廂擴(kuò)容的條件，在存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)還設(shè)置了專門(mén)的可調(diào)節(jié)螺桿，各種類型、大小的快遞都能放進(jìn)去。

在取件裝置的設(shè)計(jì)中，一般由四軸運(yùn)動(dòng)機(jī)械手組成，按照計(jì)算機(jī)的指令和預(yù)先設(shè)定的路徑將快遞在幾秒內(nèi)直接傳送到取件口?？刂葡到y(tǒng)從原來(lái)的統(tǒng)一設(shè)備控制已經(jīng)發(fā)展到手機(jī)app控制，內(nèi)部軟件的嵌入式控制系統(tǒng)直接負(fù)責(zé)有效地接受和處理信息，當(dāng)用戶想要發(fā)件或取件的時(shí)候，只要利用手機(jī)發(fā)出指令，控制系統(tǒng)就能夠直接將信息傳送到數(shù)據(jù)庫(kù)后臺(tái)匹配到相應(yīng)的物件或空間，然后再與互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息的雙向傳送[1]。

2 智能快遞車(chē)自助寄取快遞系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)

在智能快遞車(chē)自助寄取快遞系統(tǒng)中，其機(jī)械設(shè)計(jì)可以分為4個(gè)方面:儲(chǔ)存區(qū)展開(kāi)裝置、取件裝置、寄取件平臺(tái)、無(wú)人機(jī)送件裝置。

2.1 儲(chǔ)存區(qū)展開(kāi)裝置

為了實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的擴(kuò)容，車(chē)廂內(nèi)儲(chǔ)存區(qū)要安裝必要的展開(kāi)裝置，以提高車(chē)廂的利用效率。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，快遞車(chē)在運(yùn)輸途中即將到達(dá)既定地點(diǎn)之前，整個(gè)展開(kāi)裝置必須處于封閉狀態(tài)，以節(jié)省空間。在到達(dá)之后，展開(kāi)裝置直接將儲(chǔ)物柜或儲(chǔ)物架展開(kāi)，為取件提供方便。因?yàn)橹悄芸爝f車(chē)車(chē)輛的左右兩側(cè)屬于對(duì)稱結(jié)構(gòu)，因此既可以單側(cè)展開(kāi)也可以雙側(cè)共同展開(kāi)，各自區(qū)間各有絲桿螺母機(jī)、鏈傳動(dòng)、展開(kāi)電機(jī)一個(gè)。當(dāng)快遞被全部取出的時(shí)候，兩側(cè)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，形成閉合的狀態(tài)。

2.2 取件裝置

智能快遞車(chē)自助取件裝置主要由1個(gè)四軸運(yùn)動(dòng)機(jī)械手構(gòu)成，可以沿著不同的3個(gè)方向做水平旋轉(zhuǎn)或平移的運(yùn)動(dòng)。而且取件裝置在啟動(dòng)之后，需要根據(jù)指令操作不斷移動(dòng)，行程位置的控制由傳感器和絲杠滑塊機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，保證取件裝置能夠準(zhǔn)確地將物件送到取件口。在取件工作結(jié)束的時(shí)候，整個(gè)裝置可以通過(guò)限位開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)復(fù)位，進(jìn)而有效保障了整個(gè)行程的準(zhǔn)確性和有效性。

2.3 寄取件平臺(tái)

智能快遞車(chē)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的輔助下，進(jìn)行了自助寄取快遞平臺(tái)的設(shè)計(jì)，不僅全程智能化操作，而且無(wú)需任何人工費(fèi)用和人工操作，方便快捷。整個(gè)系統(tǒng)由旋轉(zhuǎn)電機(jī)利用蝸桿將獲取到的動(dòng)力傳送到旋轉(zhuǎn)齒輪的位置，使傳送軌道能夠順利運(yùn)行，并將快遞直接輸送到各個(gè)不同的平臺(tái)上。比如在寄件的時(shí)候，用戶可以直接將快遞放在相應(yīng)的窗口，然后裝置將其傳送到寄件品臺(tái)上，并運(yùn)送到相應(yīng)的軌道中。取件的時(shí)候，智能傳送系統(tǒng)能夠直接從制定的儲(chǔ)物格中將快遞傳送到取件窗口，整個(gè)過(guò)程僅需要幾秒的時(shí)候，機(jī)械化操作方便快捷[2]。

2.4 無(wú)人機(jī)送件裝置

多旋翼飛行器在快遞傳送的過(guò)程中具有明顯的速度優(yōu)勢(shì)，能夠有效地拓展快遞車(chē)的配送外延，提升配送效率。整個(gè)裝置采取的是無(wú)線電遙感系統(tǒng)以及自動(dòng)導(dǎo)航定位裝置，由計(jì)算機(jī)直接操作運(yùn)載快件，將其高效地傳遞到目的地。同時(shí)，車(chē)廂還配置了專門(mén)的無(wú)人機(jī)停放平臺(tái)，位于車(chē)廂頂部的自動(dòng)艙門(mén)內(nèi)，節(jié)約了空間，也解放了人力。

整個(gè)無(wú)人機(jī)裝置一般由3個(gè)部分構(gòu)成：自動(dòng)艙門(mén)機(jī)構(gòu)、停機(jī)平臺(tái)升降機(jī)構(gòu)、無(wú)人機(jī)。在沒(méi)有受到指令的情況下，無(wú)人機(jī)被放置在艙門(mén)內(nèi)指定的停機(jī)品臺(tái)上；當(dāng)用戶選擇無(wú)人機(jī)配送，取件裝置能夠直接將相應(yīng)的物件送到到艙門(mén)內(nèi)，整個(gè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)平移上方運(yùn)動(dòng)，繼而發(fā)出自動(dòng)指令，無(wú)人機(jī)開(kāi)始運(yùn)作和配送，真正實(shí)現(xiàn)智能化、大物流的生產(chǎn)和管理。

3 智能快遞車(chē)自助寄取快遞系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)

智能快遞車(chē)自助寄取快遞系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)可以分為3個(gè)部分：展開(kāi)裝置的控制、寄取件平臺(tái)控制、無(wú)人機(jī)送件裝置。

3.1 展開(kāi)裝置的控制

自助寄取件快遞系統(tǒng)一般依托手機(jī)app實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，然后系統(tǒng)直接自動(dòng)運(yùn)行。在進(jìn)行展開(kāi)裝置的設(shè)計(jì)中，各IO口的名稱和功能各有差異，左右車(chē)廂、貨架平臺(tái)以及按鈕的功能也各有不同。在接受到展開(kāi)指令之后，需要按下I5等開(kāi)關(guān)將車(chē)廂轉(zhuǎn)正，然后利用絲杠螺母機(jī)構(gòu)將貨架展開(kāi)[3]。

3.2 寄取件平臺(tái)控制

用戶想要取件的時(shí)候，只需要在客戶端上操作即可，系統(tǒng)在接到指令后，取件機(jī)械手直接將快件運(yùn)送到旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，然后使整個(gè)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)能夠接近I1開(kāi)關(guān)，等到機(jī)械手自動(dòng)退出之后，轉(zhuǎn)正M2按鈕，直到裝置觸碰到開(kāi)關(guān)I3為主。當(dāng)快件被傳送到取件口位置的時(shí)候，整個(gè)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)要進(jìn)行復(fù)位處理，整個(gè)取件過(guò)程終了。當(dāng)寄件的時(shí)候，需要將物件放到寄件平臺(tái)上，然后按下I5開(kāi)關(guān)，車(chē)廂內(nèi)部的機(jī)械手會(huì)按兵等待，當(dāng)觸碰到相應(yīng)開(kāi)關(guān)之后，通過(guò)傳送帶將物件放置到兩側(cè)的儲(chǔ)物架內(nèi)，整個(gè)寄件過(guò)程完成[4]。

3.3 無(wú)人機(jī)送件裝置

當(dāng)快件經(jīng)過(guò)機(jī)械手被傳送到無(wú)人機(jī)載物貨架位置的時(shí)候，裝置內(nèi)的擋板能夠?qū)⒖旒\(yùn)送到滑軌處，同時(shí)觸發(fā)I4開(kāi)關(guān)。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)之后，智能快遞車(chē)的艙門(mén)被打開(kāi)，無(wú)人機(jī)打開(kāi)門(mén)將物件攬收，然后從升降平臺(tái)出發(fā)并飛出。最后電機(jī)反轉(zhuǎn)，升降平臺(tái)也隨之下降，直到艙門(mén)關(guān)閉。

4 快遞車(chē)取件機(jī)械手的動(dòng)力學(xué)探討

在車(chē)廂內(nèi)，取件機(jī)械手往往呈現(xiàn)出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，主要運(yùn)動(dòng)方向是沿著X、Y、Z軸進(jìn)行平移。各個(gè)軸運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性受多方面因素影響，如運(yùn)動(dòng)的順序、運(yùn)動(dòng)的路程以及旋轉(zhuǎn)的角度等[5]。另外，考慮到多軸會(huì)進(jìn)行同步運(yùn)動(dòng)，因此需要對(duì)其運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行有效規(guī)劃，并進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真。

快件在旋轉(zhuǎn)或平移時(shí)，往往會(huì)存在單軸運(yùn)動(dòng)啟動(dòng)或停止?fàn)顟B(tài)，為保證取件不停止，需要進(jìn)行多軸的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，若瞬間加速度發(fā)生突然變化，物品往往會(huì)由于慣性緣故，有可能會(huì)發(fā)生掉落狀況。針對(duì)這種狀況，需要對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的速度進(jìn)行有效的大小調(diào)節(jié)，在保證速度的情況下，使其能夠發(fā)揮出最大的運(yùn)行效率，有效保障物品的安全[6]。另外，可針對(duì)搭設(shè)模型以及取件機(jī)械手的最大載重量，對(duì)其運(yùn)行速度進(jìn)行科學(xué)、合理的設(shè)置。

5 結(jié)語(yǔ)

智能快遞車(chē)自助寄取快遞系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，極大地提高了快遞寄取的效率，也節(jié)省了用戶的時(shí)間，解放了勞動(dòng)力。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)該依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)各類系統(tǒng)參數(shù)以及設(shè)備進(jìn)行有效的判定和分析，強(qiáng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率的同時(shí)，推動(dòng)物流產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)足發(fā)展。