高層住宅快遞智能派送系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)與分析

郝志豪

西安市第八十三中學(xué) 陜西 西安 710000

正文：

1 前言

在發(fā)展越來(lái)越快的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，網(wǎng)上購(gòu)物已經(jīng)成為了人們的日?；顒?dòng)或者娛樂(lè)之一。隨著互聯(lián)網(wǎng)購(gòu)物的迅速發(fā)展，本來(lái)不溫不火的快遞行業(yè)也迅速發(fā)展[1]。取快遞也成為了日常生活的一部分，但最為讓人痛苦的是下樓取快遞。其一：上班族辛辛苦苦一天了回到家中本想好好放松一下，但被迫無(wú)奈只好拖著疲憊的身，用著并不寬裕的時(shí)間去下樓取快遞；其二：如果有人心懷不軌換上快遞員的衣服混進(jìn)住宅里進(jìn)行偷竊等，會(huì)給住戶(hù)帶來(lái)財(cái)產(chǎn)損失，甚至是生命受損。而派送快遞，特別是高層住宅快遞，對(duì)于快遞員來(lái)說(shuō)也是一項(xiàng)繁重的任務(wù)。快遞員一個(gè)月的工資和每天所送出的貨物成正相關(guān)，他們送得多越多工資也就越高，但有時(shí)候?yàn)榱说壬贁?shù)客戶(hù)取快遞，快遞員浪費(fèi)了大把的時(shí)間，最后為了完成任務(wù)，不得不闖紅燈，搶車(chē)道，由此造成一系列的交通事故[2]。另一方面，隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，智能快遞收取成為高層住宅建筑智能化探究的一個(gè)重要方面[3-4]，有鑒于此，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了一種可以智能派送快遞的系統(tǒng)，其一方面可以直接將快遞派送到住戶(hù)的家門(mén)口，另一方面，其可以減輕快遞員派送高層住宅快遞的壓力，有利于提高快遞員工作效率，為高層住宅建筑智能化設(shè)計(jì)提供借鑒。

2 高層住宅快遞智能派送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路

高層住宅快遞智能派送系統(tǒng)根據(jù)其各部分的功能劃分，可以分為貨梯升降系統(tǒng)，儲(chǔ)物格，快遞傳送系統(tǒng)以及用戶(hù)接收系統(tǒng)等，其主要設(shè)計(jì)思路是通過(guò)貨梯升降系統(tǒng)，將快遞送到用戶(hù)所在樓層，不同樓層之間的快遞放置在儲(chǔ)物格中，當(dāng)貨梯達(dá)到用戶(hù)所在樓層，快遞傳送系統(tǒng)的傳送機(jī)構(gòu)將貨物運(yùn)送到用戶(hù)接受系統(tǒng)的接收柜中，用戶(hù)到家門(mén)口后即可從接收柜中取出快遞。其系統(tǒng)示意圖如圖1所示?？爝f從快遞貨車(chē)送到用戶(hù)手中主要分4個(gè)階段：

階段1：快遞員將多個(gè)快遞從快遞貨車(chē)中拿出分格放入儲(chǔ)物格中，本階段由快遞員完成相關(guān)工作；

階段2：儲(chǔ)物格在貨梯升降系統(tǒng)的作用下達(dá)到用戶(hù)所在樓層，此階段由貨梯升降系統(tǒng)完成；

階段3：快遞在傳送系統(tǒng)的作用下被送入快遞接收箱中，該階段主要分兩步，第一步快遞從儲(chǔ)物格中被轉(zhuǎn)移到快遞傳送帶上，第二步傳送帶將快遞移送至快遞接收箱中。該過(guò)程由快遞傳送系統(tǒng)完成；

階段4：用戶(hù)從快遞接收箱中拿出快遞，該階段由用戶(hù)自主完成。

3 高層住宅快遞智能派送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

高層住宅快遞智能派送系統(tǒng)可以分為機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，本文主要對(duì)其機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)介紹。高層住宅快遞智能派送系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

儲(chǔ)物格相當(dāng)于傳統(tǒng)電梯的轎廂，其可以在貨梯升降系統(tǒng)的帶動(dòng)下沿著電梯豎井上下往復(fù)移動(dòng)?？爝f由快遞員分別放置于儲(chǔ)物格的小格子中。三自由度快遞分揀臂將格子中的快遞轉(zhuǎn)移到傳送帶上，然后傳送帶啟動(dòng)將快遞移動(dòng)到快遞接收箱中，由用戶(hù)自主完成快遞的收取。

圖1 高層住宅快遞智能派送系統(tǒng)示意圖

圖2 高層住宅快遞智能派送系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖

3.1 貨梯升降系統(tǒng)設(shè)計(jì)

高層住宅快遞智能派送系統(tǒng)的貨梯升降系統(tǒng)與當(dāng)前所使用的貨梯系統(tǒng)原理類(lèi)似，如圖3所示。

圖3 貨梯系統(tǒng)示意圖

如圖3所示，鋼絲繩兩端分別連著轎廂（等效為儲(chǔ)物格）和對(duì)重，纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器變速后帶動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，靠鋼絲繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實(shí)現(xiàn)轎廂和對(duì)重的升降運(yùn)動(dòng)，達(dá)到運(yùn)輸目的。

3.2 儲(chǔ)物格設(shè)計(jì)

儲(chǔ)物格由多個(gè)小格子組合而成，其上設(shè)置有三自由度快遞分揀臂，儲(chǔ)物格的一側(cè)設(shè)置有快遞傳送帶。為了方便快遞員放置快遞，儲(chǔ)物格可以像“抽屜”一樣被拉出，當(dāng)快遞員需要放置快遞時(shí)，可以將其拉出；完成快遞放置后，再將其關(guān)閉起來(lái)。儲(chǔ)物格的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖4，圖5所示。進(jìn)一步，對(duì)于高層住宅，特別是一層多戶(hù)的住宅，為了提高工作效率，儲(chǔ)物格可以設(shè)置成多層的，對(duì)應(yīng)的增設(shè)快遞傳動(dòng)系統(tǒng)。

圖4 儲(chǔ)物格及快遞傳送系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖5 儲(chǔ)物格被“拉出”狀態(tài)示意圖

3.3 快遞傳送系統(tǒng)設(shè)計(jì)

快遞傳送系統(tǒng)主要分為兩部分：三自由度快遞分揀臂和傳動(dòng)帶。三自由度快遞分揀臂的結(jié)構(gòu)如圖4中所示。為了便于將儲(chǔ)物格中的快遞移送到傳動(dòng)帶上，分揀臂可以實(shí)現(xiàn)三種運(yùn)動(dòng)：前后移動(dòng)，左右移動(dòng)，上下移動(dòng)。分揀臂末端設(shè)置有吸盤(pán)。機(jī)械臂首先通過(guò)前后和左右移動(dòng)，運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的快遞上方，然后吸盤(pán)被帶動(dòng)向下運(yùn)動(dòng)，吸住快遞后，吸盤(pán)向上移動(dòng)，再通過(guò)左右移動(dòng)將快遞移送到傳送帶上。傳送帶的結(jié)構(gòu)如圖6所示。其由多個(gè)滾輪和同步帶，帶輪以及動(dòng)力裝置等組成。滾輪一端設(shè)置有同步帶輪，其兩端與安裝支架鉸接。滾輪之間由同步帶相互連接，進(jìn)而由動(dòng)力裝置帶動(dòng)多個(gè)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)快遞的移送。

圖6 快遞傳送帶結(jié)構(gòu)示意圖

3.4 快遞接收柜設(shè)計(jì)

快遞接收柜主要用于存放傳動(dòng)帶移送來(lái)的快遞，快遞接收柜設(shè)置在每個(gè)樓層的電梯間附近，其數(shù)量等于住宅每層的住戶(hù)數(shù)量?？爝f接收柜類(lèi)似于兩端開(kāi)口的長(zhǎng)方體。在快遞接收柜靠近傳送帶的一側(cè)設(shè)置有往復(fù)移動(dòng)可以關(guān)閉或開(kāi)啟的擋門(mén)。在平時(shí)此門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)傳動(dòng)帶向其中放入快遞時(shí)，此門(mén)自動(dòng)打開(kāi)，接收完快遞后自動(dòng)關(guān)閉。快遞接收柜靠近住戶(hù)一側(cè)設(shè)置有帶鎖的門(mén)，每個(gè)住戶(hù)都有屬于自己柜子門(mén)的鑰匙，方便用戶(hù)取快遞。

4 高層住宅快遞智能派送系統(tǒng)的運(yùn)作過(guò)程

快遞員通過(guò)地下送貨口把快遞放入儲(chǔ)物格中，為了建立儲(chǔ)物格中的快遞與住戶(hù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，快遞員在掃碼向用戶(hù)發(fā)送通知短信的同時(shí)，還需要給快遞智能派送系統(tǒng)的控制系統(tǒng)發(fā)送快遞與住戶(hù)的對(duì)應(yīng)信息。該定義信息由兩部分組成：儲(chǔ)物格序號(hào)和住戶(hù)代號(hào)。如圖4中的儲(chǔ)物格共有12個(gè)小格子，分別編號(hào)為：01,02……12。住戶(hù)代號(hào)分為三位數(shù)，前兩位表示樓層，后兩位表示第幾戶(hù)，如202，表示第20層第2戶(hù)人家。當(dāng)快遞員將202住戶(hù)的快遞放置于儲(chǔ)物格的第9個(gè)格子后，其向控制系統(tǒng)發(fā)送數(shù)字信息：09202。同時(shí)，每層住宅設(shè)置的快遞接收柜也進(jìn)行標(biāo)號(hào)，第幾戶(hù)人家的接收柜就設(shè)置為幾號(hào)，如第二戶(hù)人家的接收柜就編號(hào)為2。進(jìn)而控制系統(tǒng)根據(jù)快遞員發(fā)送的信息，將快遞自主派送到對(duì)應(yīng)的住戶(hù)中。如：對(duì)于202戶(hù)人家的快遞，快遞員將其放在9號(hào)格子中，那么升降系統(tǒng)先將儲(chǔ)物格運(yùn)送到第20層，然后三自由度快遞分揀臂再移動(dòng)到第9個(gè)格子上方，進(jìn)而將快遞轉(zhuǎn)送到傳送帶中，由傳送帶將快遞移送至第2號(hào)接收柜。用戶(hù)到家后即可收取快遞。

5 總結(jié)

創(chuàng)新設(shè)計(jì)了一種可以智能派送快遞的系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)各結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行了方案原理設(shè)計(jì)與分析，包括升降系統(tǒng)，儲(chǔ)物格，快遞傳送系統(tǒng)，快遞接收柜等，并對(duì)該快遞智能派送系統(tǒng)的運(yùn)作過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。該快遞智能派送系統(tǒng)運(yùn)作高效且安全，所涉及的技術(shù)方案及結(jié)構(gòu)部件也比較成熟，易于實(shí)現(xiàn)。其符合當(dāng)前高層住宅智能化發(fā)展趨勢(shì)，提高用戶(hù)安全性和隱私性，提高快遞員的效率，具有良好的應(yīng)用前景。