高层住宅快递智能派送系统的创新设计与分析

郝志豪

西安市第八十三中学 陕西 西安 710000

正文：

1 前言

在发展越来越快的互联网时代，网上购物已经成为了人们的日常活动或者娱乐之一。随着互联网购物的迅速发展，本来不温不火的快递行业也迅速发展[1]。取快递也成为了日常生活的一部分，但最为让人痛苦的是下楼取快递。其一：上班族辛辛苦苦一天了回到家中本想好好放松一下，但被迫无奈只好拖着疲惫的身，用着并不宽裕的时间去下楼取快递；其二：如果有人心怀不轨换上快递员的衣服混进住宅里进行偷窃等，会给住户带来财产损失，甚至是生命受损。而派送快递，特别是高层住宅快递，对于快递员来说也是一项繁重的任务。快递员一个月的工资和每天所送出的货物成正相关，他们送得多越多工资也就越高，但有时候为了等少数客户取快递，快递员浪费了大把的时间，最后为了完成任务，不得不闯红灯，抢车道，由此造成一系列的交通事故[2]。另一方面，随着物联网的发展，智能快递收取成为高层住宅建筑智能化探究的一个重要方面[3-4]，有鉴于此，创新设计了一种可以智能派送快递的系统，其一方面可以直接将快递派送到住户的家门口，另一方面，其可以减轻快递员派送高层住宅快递的压力，有利于提高快递员工作效率，为高层住宅建筑智能化设计提供借鉴。

2 高层住宅快递智能派送系统的设计思路

高层住宅快递智能派送系统根据其各部分的功能划分，可以分为货梯升降系统，储物格，快递传送系统以及用户接收系统等，其主要设计思路是通过货梯升降系统，将快递送到用户所在楼层，不同楼层之间的快递放置在储物格中，当货梯达到用户所在楼层，快递传送系统的传送机构将货物运送到用户接受系统的接收柜中，用户到家门口后即可从接收柜中取出快递。其系统示意图如图1所示。快递从快递货车送到用户手中主要分4个阶段：

阶段1：快递员将多个快递从快递货车中拿出分格放入储物格中，本阶段由快递员完成相关工作；

阶段2：储物格在货梯升降系统的作用下达到用户所在楼层，此阶段由货梯升降系统完成；

阶段3：快递在传送系统的作用下被送入快递接收箱中，该阶段主要分两步，第一步快递从储物格中被转移到快递传送带上，第二步传送带将快递移送至快递接收箱中。该过程由快递传送系统完成；

阶段4：用户从快递接收箱中拿出快递，该阶段由用户自主完成。

3 高层住宅快递智能派送系统的设计简介

高层住宅快递智能派送系统可以分为机械系统和控制系统，本文主要对其机械系统进行设计介绍。高层住宅快递智能派送系统的整体结构示意图如图2所示。

储物格相当于传统电梯的轿厢，其可以在货梯升降系统的带动下沿着电梯竖井上下往复移动。快递由快递员分别放置于储物格的小格子中。三自由度快递分拣臂将格子中的快递转移到传送带上，然后传送带启动将快递移动到快递接收箱中，由用户自主完成快递的收取。

图1 高层住宅快递智能派送系统示意图

图2 高层住宅快递智能派送系统整体结构示意图

3.1 货梯升降系统设计

高层住宅快递智能派送系统的货梯升降系统与当前所使用的货梯系统原理类似，如图3所示。

图3 货梯系统示意图

如图3所示，钢丝绳两端分别连着轿厢（等效为储物格）和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠钢丝绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。

3.2 储物格设计

储物格由多个小格子组合而成，其上设置有三自由度快递分拣臂，储物格的一侧设置有快递传送带。为了方便快递员放置快递，储物格可以像“抽屉”一样被拉出，当快递员需要放置快递时，可以将其拉出；完成快递放置后，再将其关闭起来。储物格的结构简图如图4，图5所示。进一步，对于高层住宅，特别是一层多户的住宅，为了提高工作效率，储物格可以设置成多层的，对应的增设快递传动系统。

图4 储物格及快递传送系统结构示意图

图5 储物格被“拉出”状态示意图

3.3 快递传送系统设计

快递传送系统主要分为两部分：三自由度快递分拣臂和传动带。三自由度快递分拣臂的结构如图4中所示。为了便于将储物格中的快递移送到传动带上，分拣臂可以实现三种运动：前后移动，左右移动，上下移动。分拣臂末端设置有吸盘。机械臂首先通过前后和左右移动，运动对应的快递上方，然后吸盘被带动向下运动，吸住快递后，吸盘向上移动，再通过左右移动将快递移送到传送带上。传送带的结构如图6所示。其由多个滚轮和同步带，带轮以及动力装置等组成。滚轮一端设置有同步带轮，其两端与安装支架铰接。滚轮之间由同步带相互连接，进而由动力装置带动多个滚轮转动，实现快递的移送。

图6 快递传送带结构示意图

3.4 快递接收柜设计

快递接收柜主要用于存放传动带移送来的快递，快递接收柜设置在每个楼层的电梯间附近，其数量等于住宅每层的住户数量。快递接收柜类似于两端开口的长方体。在快递接收柜靠近传送带的一侧设置有往复移动可以关闭或开启的挡门。在平时此门处于关闭状态，当传动带向其中放入快递时，此门自动打开，接收完快递后自动关闭。快递接收柜靠近住户一侧设置有带锁的门，每个住户都有属于自己柜子门的钥匙，方便用户取快递。

4 高层住宅快递智能派送系统的运作过程

快递员通过地下送货口把快递放入储物格中，为了建立储物格中的快递与住户的对应关系，快递员在扫码向用户发送通知短信的同时，还需要给快递智能派送系统的控制系统发送快递与住户的对应信息。该定义信息由两部分组成：储物格序号和住户代号。如图4中的储物格共有12个小格子，分别编号为：01,02……12。住户代号分为三位数，前两位表示楼层，后两位表示第几户，如202，表示第20层第2户人家。当快递员将202住户的快递放置于储物格的第9个格子后，其向控制系统发送数字信息：09202。同时，每层住宅设置的快递接收柜也进行标号，第几户人家的接收柜就设置为几号，如第二户人家的接收柜就编号为2。进而控制系统根据快递员发送的信息，将快递自主派送到对应的住户中。如：对于202户人家的快递，快递员将其放在9号格子中，那么升降系统先将储物格运送到第20层，然后三自由度快递分拣臂再移动到第9个格子上方，进而将快递转送到传送带中，由传送带将快递移送至第2号接收柜。用户到家后即可收取快递。

5 总结

创新设计了一种可以智能派送快递的系统，对系统各结构部分进行了方案原理设计与分析，包括升降系统，储物格，快递传送系统，快递接收柜等，并对该快递智能派送系统的运作过程进行了简要介绍。该快递智能派送系统运作高效且安全，所涉及的技术方案及结构部件也比较成熟，易于实现。其符合当前高层住宅智能化发展趋势，提高用户安全性和隐私性，提高快递员的效率，具有良好的应用前景。