阅读说明：本技术 具有自适应储存货位的社区智能快递柜及存取方法 ([db:专利名称-en]) 是由 王坤 陈晓锦 陈豪杰 于 2019-10-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开具有自适应储存货位的社区智能快递柜及存取方法,社区智能快递柜包括柜体,柜体内设有一层以上存货仓,一层存货仓的存储空间划分为n个虚拟单元格,并对一层货仓的每个虚拟单元格进行位置编号并存储相应的空间坐标值(i,j,k),m个虚拟单元格组成一个储存货位,1≤m＜n,虚拟单元格的长宽高远小于货物的长宽高；柜体内还设有将货物存入存储货位,或将货物从存储货位中取出的货物运输机,以及控制货物运输机运输的控制柜。本发明实现自适应式存储货位分配,能够在最大程度上提高社区智能快递柜的体积装载率和重量装载率。([db:摘要-en])

具有自适应储存货位的社区智能快递柜及存取方法

技术领域

本发明属于物流设施与设备技术领域，具体涉及具有自适应储存货位的社 区智能快递柜及其存取方法。

背景技术

配送成本高、效率低下，末端配送一直是国内快递业面临的难题。为此， 国内快递企业探索出多种方式欲破解该难题，智能自提柜成为理想模式之一。 在国外,智能自提柜已有10多年历史,欧美日等发达国家的覆盖率高。然而目前 市场上的智能自提柜均采用固定的储位进行快递的存放，智能自提柜整体的体 积装载率以及重量装载率均没有达到最优，存在着很大的空间浪费问题。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供具有自适应储存 货位的社区智能快递柜及存取方法。

本发明所采用的技术方案为：

具有自适应储存货位的社区智能快递柜，包括柜体，柜体内设有一层以上 存货仓，一层存货仓的存储空间划分为n个虚拟单元格，并对一层货仓的每个 虚拟单元格进行位置编号并存储相应的空间坐标值(i，j，k)，m个虚拟单元 格组成一个储存货位，1≤m＜n，虚拟单元格的长宽高远小于货物的长宽高，每 个所述虚拟单元格的长宽高相等；

所述柜体内还设有将货物存入存储货位，或将货物从存储货位中取出的货 物运输机，以及控制货物运输机运输的控制柜。

在上述技术方案的基础上，具有自适应储存货位的社区智能快递柜，所述 柜体上设有存货口和与存货口连通的测试台，测试台包括称重装置、三维体积 测量装置和存货扫描装置，称重装置、三维体积测量装置和存货扫描装置与控 制柜连接传输测量数据；所述柜体上设有取货口。

在上述技术方案的基础上，具有自适应储存货位的社区智能快递柜，所述 测试台靠近存货口的一侧设有相对测试台向远离存货口方向滑动的第一抵块， 测试台远离存货口的一侧设有相对测试台向靠近存货口方向滑动的第二抵块， 测试台远离存货口的一侧为出口侧，取货口内设有向靠近取货口方向滑动的第 三抵块，第一抵块、第二抵块和第三抵块由控制柜控制滑动。

在上述技术方案的基础上，具有自适应储存货位的社区智能快递柜，当存 货仓为两层以上时，所述柜体内还设有竖直运输通道，以及在竖直运输通道内 做垂直升降运动的升降机，竖直运输通道与测试台的出口侧和取货口均连通， 竖直运输通道与每层存货仓均连通，货物运输机由升降机承载；

所述柜体还设有供电装置。

在上述技术方案的基础上，具有自适应储存货位的社区智能快递柜，所述 供电装置包括供电柜和电池充电储存仓，供电柜连接市电；

所述电池充电储存仓设于柜体下端，电池充电储存仓内设有无线充电装置、 电池和机械手装置，无线充电装置连接市电，电池充电储存仓设有仓盖和用于 控制仓盖打开和关闭的自动开关器，仓盖设于竖直运输通道的侧壁上，自动开 关器由控制柜控制，电池充电储存仓设有用于安装电池的且沿仓盖至仓底延伸 的取放槽，无线充电装置设于电池充电储存仓的仓底，机械手装置设于取放槽 内，机械手装置包括气泵和与气泵连接的气动伸缩杆，机械手装置由控制柜控 制。

在上述技术方案的基础上，具有自适应储存货位的社区智能快递柜，所述 竖直运输通道内设有上横梁、下横梁和连接上横梁和下横梁的立柱，立柱设有 导轨；

所述升降机包括起升驱动电机、绳轮、滑轮组、钢丝绳、载物台和安全保 护装置，其中，起升驱动电机固定连接在上横梁上，绳轮与起升驱动电机的输 出轴连接，钢丝绳绕在绳轮和滑轮组上并与载物台连接，载物台与导轨连接， 载物台通过起升驱动电机的动力牵引下相对导轨做垂直升降运动，起升驱动电 机和安全保护装置均与控制柜连接。

在上述技术方案的基础上，具有自适应储存货位的社区智能快递柜，所述 竖直运输通道设于柜体的中轴线上，存货仓环绕竖直运输通道设置。

在上述技术方案的基础上，具有自适应储存货位的社区智能快递柜，所述 货物运输机包括机体和设于机体上的运输控制器，运输控制器与控制柜通信连 接，机体上设有两个相对设置且相对机体做垂直升降运动的夹持件，夹持件由 运输控制器控制；

所述机体上还设有与运输控制器连接的取货扫描装置，夹持件上还设有与 运输控制器连接的接近开关。

在上述技术方案的基础上，具有自适应储存货位的社区智能快递柜，所述 具有自适应储存货位的社区智能快递柜还包括多个红外线传感器，红外线传感 器与控制柜连接向控制柜实时返回监视数据。

在上述技术方案的基础上，具有自适应储存货位的社区智能快递柜，所述 具有自适应储存货位的社区智能快递柜还包括与控制柜连接的人机交互装置， 人机交互装置包括触摸显示屏和存取扫码装置。

具有自适应储存货位的社区智能快递柜的存取方法，包括利用具有自适应 储存货位的社区智能快递柜进行存货和取货的步骤，存货的步骤包括：

测量待存货物的长、宽、高及重量，根据虚拟单元格的各边长计算待存货 物所需虚拟单元格数量，获取所需储存货位的各边长；

将所需储存货位的各边长与社区智能快递柜内当前空储存货位的各边长比 较，若当前空储存货位的各边长大于所需储存货位的各边长，后台信息系统根 据八叉树分配原理，为待存货物检索距离存货口最近的空储存货位的空间坐标 位置和虚拟单元格的位置编号，实现自适应式存储货位分配；

将货物存储至相应的存储货位后，将货物信息和储存货位信息传输至后台 信息系统，完成待存货物的存储作业，计算社区智能快递柜内剩余空储存货位 和虚拟单元格数量；

重复上述步骤，实现所有待存货物的存储作业；若出现当前空储存货位的 任一边长小于所需储存货位的各边长，则存储失败；

取货的步骤包括：

后台信息系统根据待取货物信息，获取货物的储存货位的空间坐标位置和 虚拟单元格的位置编号；

通过货物运输机夹持储存货位内的货物后运输至取货口并释放；

释放储存货位信息，后台信息系统计算空储存货位的空间坐标位置和虚拟 单元格的位置编号并更新；

重复上述步骤，完成取货作业。

本发明的有益效果为：

本发明与传统快递柜相比不存在由格挡装置隔离而成的存货柜，而是每层 货仓的存储空间划分为n个虚拟单元格，虚拟单元格作为每层存货仓的基础模 数，根据货物的长、宽、高、重量和虚拟单元格的长、宽、高和空间坐标值以 及当前社区智能快递柜内储存货位的占用情况，计算所占虚拟单元格的数量和 位置编号，实现自适应式存储货位分配，将货物存储至相应的存储货位后存储 货物信息、储存货位信息等信息，待取货时快速定位使用储存货位的空间坐标 位置和虚拟单元格位置编号。本发明改善了现有市场中快递柜空间利用率低的 问题，能够在最大程度上提高社区智能快递柜的体积装载率和重量装载率，对 现有社区末端配送具有深刻意义，可顺应末端无人配送的发展，全自动化的调 度能够实现高速的周转，适用于人工、无人车或无人机的末端配送，对社区末 端物流具有重要的意义。

附图说明

图1是本发明-实施例具有自适应储存货位的社区智能快递柜的立体结构 示意图。

图2是本发明-实施例具有自适应储存货位的社区智能快递柜的俯视结构 示意图。

图3是本发明-实施例存储空间划分为虚拟单元格的示意图。

图4是本发明-实施例虚拟单元格与货物储存货位之间的对应关系。

图5是本发明-实施例具有自适应储存货位的社区智能快递柜的系统框图。

图6是本发明-实施例具有自适应储存货位的社区智能快递柜的逻辑存储 空间的树状图。

图中：101-柜体；102-存货口；103-取货口；104-竖直运输通道；105-货 物运输机；106-升降机；107-人机交互装置。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。

实施例：

如图1-5所示，本实施例的具有自适应储存货位的社区智能快递柜，包括 柜体101，柜体内设有多层存货仓，每层存货仓的存储空间划分为n个虚拟单 元格，并对每层货仓的每个虚拟单元格进行位置编号并存储相应的空间坐标值 (i，j，k)，m个虚拟单元格组成一个储存货位，1≤m＜n，每个虚拟单元格的 长宽高远小于货物的长宽高，每个虚拟单元格的长宽高相等。

柜体内还设有将货物存入存储货位，或将货物从存储货位中取出的货物运 输机105，以及控制货物运输机105运输的控制柜。

柜体101上设有存货口102，存货口102连通测试台，测试台包括称重装 置、三维体积测量装置和存货扫描装置，用于获取货物的长宽高、重量和订单 号，称重装置、三维体积测量装置和存货扫描装置与控制柜连接将测量数据传 输至控制柜，本实施例中，存货口102设于柜体101的下端。

测试台靠近存货口的一侧设有相对测试台向远离存货口方向滑动的第一抵 块，测试台远离存货口的一侧设有相对测试台向靠近存货口方向滑动的第二抵 块，测试台远离存货口的一侧为出口侧，第一抵块和第二抵块由控制柜控制滑 动。本实施例中，第一抵块和第二抵块均为L形。

取货口内设有向靠近取货口方向滑动的第三抵块，第三抵块由控制柜控制 滑动。本实施例中，第三抵块为L形。

物流、快递行业对所承运的货物通常是以货物的重量或体积的大小进行计 费，对体积的计费有时也折算成体积重，例如：长×宽×高(cm)/6000＝体积 重(kg)，在货物的体积重和实重之间取大值作为计算运费的依据。因此，首先 通过存货口102将货物进行投递，然后通道测试台的称重装置、三维测量装置 和存货扫描装置获取货物的长宽高、重量和订单号。

三维体积测量装置运用3D扫描技术快速获取货物的长宽高，称重装置快速 获取货物的重量，其优势在于尺寸测量精度和称重精度更高，尺寸平均精度达 到3mm，称重精度为10g，存货扫描装置快速获取订单号。通过第一抵块将货物 一角格挡至定位原点，再通过三维体积测量装置在三个坐标轴方向进行扫描， 分别测量货物的长度、宽度和高度。测量数据传输至控制柜，控制柜将测量数 据传输至后台信息系统，在后台数据库中快速检索订单号，实时添加或修改数 据。

柜体101上设有取货口103，在本实施例中，取货口103和存货口102相 互对称设于柜体101的下端。

柜体101内设有竖直运输通道104，竖直运输通道104与测试台的出口侧 和取货口103均连通，竖直运输通道104与每层存货仓均连通，其中，测试台 远离存货口的一侧为出口侧。

具有自适应储存货位的社区智能快递柜还包括在竖直运输通道104内做垂 直升降运动的升降机106，货物运输机105由升降机106承载。

竖直运输通道104内设有上横梁、下横梁和连接上横梁和下横梁的立柱， 上横梁和下横梁由钢板和型钢焊接而成，截面性能好，下横梁的两侧设有运行 轮轴孔，运行轮轴孔在落地镗铣床一次装夹加工完成，确保主动滑轮和被动滑 轮轮轴线的平行，从而提高了整机运行平稳性，立柱由方钢管制作而成，在方 钢管的两侧焊接有扁钢导轨，导轨表面进行硬化处理，耐磨性能好。

升降机106包括起升驱动电机、绳轮、滑轮组、钢丝绳、载物台和安全保 护装置，其中，起升驱动电机固定连接在上横梁上，绳轮与起升驱动电机的输 出轴连接，钢丝绳绕在绳轮、滑轮组上并与载物台连接，载物台与导轨连接， 载物台通过起升驱动电机的动力牵引下相对导轨做垂直升降运动，起升驱动电 机和安全保护装置均与控制柜连接。

货物运输机105包括机体和设于机体上的运输控制器，运输控制器与控制 柜通信连接，机体上设有两个相对设置且相对机体做垂直升降运动的夹持件， 夹持件由运输控制器控制，两个夹持件实现夹持动作，机体可做旋转、垂直升 降、伸缩等动作，机体上还设有与运输控制器连接的取货扫描装置，可将指定 货物取出，或将货物送入存货仓内由m个虚拟单元格组成的空储存货位。

机体包括底板，通过旋转装置设于底板上的垂直升降件，与垂直升降件连 接的水平伸缩件，两个夹持件与水平伸缩件连接，旋转装置、垂直升降件和水 平伸缩件均由运输控制器控制，垂直升降件和水平伸缩件增减的大小均为虚拟 单元格大小的整数倍，以适配储存于柜体内的货物大小，夹持件上还设有与运 输控制器连接的接近开关。

接近开关为光电式接近开关，通过光电识别以及光通讯信号的转化，实现 运输控制器的自动控制，同时，采用优化的调速方法，减少货物运输机105减 速及停机时的冲击，大大缩短货物运输机105的起动、停止的缓冲距离，提高 了货物运输机105的运行效率。

本实施例中，竖直运输通道104设于柜体101的中轴线上，货物运输机105 由升降机106承载垂直升降到指定层存货仓时，货物运输机105只需要旋转垂 直升降件到达指定旋转角度，并通过垂直升降、伸缩、释放、夹持等动作即可 实现货物的存取。

竖直运输通道104设于柜体101的中轴线上，便于向各个周向位置派送货 物，可实施性较高。

本实施例中，柜体101的纵截面为多边形，常规设置为四边形、五边形、 六边形等。

柜体101设有供电装置，供电装置包括供电柜和电池充电储存仓，供电柜 连接市电，将市电通过变压器转换后供测试台、升降机和控制柜使用。

电池充电储存仓设于柜体101下端并与竖直运输通道104连通，电池充电 储存仓内设有无线充电装置、电池和机械手装置，电池供货物运输机105使用， 无线充电装置连接市电，设置无线充电方式，减少充电时间造成的惩罚成本， 提升货物运输机105的存取货效率，电池采用可更换、充电迅速、无污染、能 源密度高的氢燃料可充电电池。

电池充电储存仓设有仓盖和用于控制仓盖打开和关闭的自动开关器，仓盖 设于竖直运输通道104的侧壁上，自动开关器由控制柜控制，电池充电储存仓 设有用于安装电池的且沿仓盖至仓底延伸的取放槽，无线充电装置设于电池充 电储存仓的仓底，机械手装置设于取放槽内，机械手装置包括气泵和与气泵连 接的气动伸缩杆，机械手装置由控制柜控制。

自动开关器包括机械移动机构和控制电路板，控制电路板与控制柜连接并 控制机械移动机构开关仓盖，机械移动机构包括罩壳和罩壳盖板，罩壳内设有 电机、减速机构，控制电路板也设于罩壳内，电机的输出轴连接减速机构，减 速机构连接仓盖。

柜体101的顶部设有太阳能充电板，太阳能充电板通过充电控制单元连接 蓄电池，蓄电池与供电装置连接。

具有自适应储存货位的社区智能快递柜，还包括多个红外线传感器，用于 监视货物在该具有自适应储存货位的社区智能快递柜内的运行位置，和在该具 有自适应储存货位的社区智能快递柜内整个运行周期内的实时情况，红外线传 感器与控制柜连接向控制柜实时返回监视数据。

一般在存货口102、测试台、取货口103、载物台和每层存货仓处均设有红 外线传感器。

控制柜是本具有自适应储存货位的社区智能快递柜的控制中心，对具有自 适应储存货位的社区智能快递柜所有存取货物进行管理和对储存货位进行分 配，对数据进行统计分析，负责协调各个部分的运行，控制和监视整个具有自 适应储存货位的社区智能快递柜的运行，控制第一抵块、第二抵块、第三抵块、 升降机106、货物运输机105、仓盖等现场设备运行，完成存货、取货作业。控 制柜还连接人机交互装置107，人机交互装置107包括触摸显示屏和存取扫码 装置，人机交互装置107用于配送员、取货人与本具有自适应储存货位的社区 智能快递柜之间的交互，控制柜承担存货管理、取货管理、盘货管理、查询、 打印及显示。通过监视画面，以动态显示现场设备的载货状态、运行位置、货 物信息、储存货位信息等实时信息。

控制柜与后台信息系统通信连接，后台信息系统可处理货物信息、用户交 互信息等，控制第一抵块、第二抵块、第三抵块、升降机106、货物运输机105、 仓盖等的开关，通过无线发射装置与上级进行信息交互、状态反馈等。

本发明与传统快递柜相比不存在由格挡装置隔离而成的存货柜，而是每层 货仓的存储空间划分为n个虚拟单元格，虚拟单元格作为每层存货仓的基础模 数，根据货物的长、宽、高、重量和虚拟单元格的长、宽、高和空间坐标值以 及当前社区智能快递柜内储存货位的占用情况，计算所占虚拟单元格的数量和 位置编号，实现自适应式存储货位分配，将货物存储至相应的存储货位后存储 货物信息、储存货位信息等信息，待取货时快速定位使用储存货位的空间坐标 位置和虚拟单元格位置编号。本发明改善了现有市场中快递柜空间利用率低的 问题，能够在最大程度上提高社区智能快递柜的体积装载率和重量装载率，对 现有社区末端配送具有深刻意义，可顺应末端无人配送的发展，全自动化的调 度能够实现高速的周转，适用于人工、无人车或无人机的末端配送，对社区末 端物流具有重要的意义。

自适应存储货位的分配方法，本实施例采用基于八叉树的格网算法，计算 最佳储存货位，其中，货物在逻辑存储空间中为根节点下层节点的一个子节点， 货物的逻辑存储空间的树状图如图6所示。

具有自适应储存货位的社区智能快递柜的存取方法，包括利用具有自适应 储存货位的社区智能快递柜进行存货和取货的步骤，存货的步骤包括：

测量待存货物的长、宽、高及重量，根据虚拟单元格的各边长计算待存货 物所需虚拟单元格数量，获取所需储存货位的各边长；

将所需储存货位的各边长与社区智能快递柜内当前空储存货位的各边长比 较，若当前空储存货位的各边长大于所需储存货位的各边长，后台信息系统根 据八叉树分配原理，为待存货物检索距离存货口最近的空储存货位的空间坐标 位置和虚拟单元格的位置编号，实现自适应式存储货位分配；

将货物存储至相应的存储货位后，将货物信息和储存货位信息传输至后台 信息系统，完成待存货物的存储作业，计算社区智能快递柜内剩余空储存货位 和虚拟单元格数量；

重复上述步骤，实现所有待存货物的存储作业；若出现当前空储存货位的 任一边长小于所需储存货位的各边长，则存储失败；

取货的步骤包括：

后台信息系统根据待取货物信息，获取货物的储存货位的空间坐标位置和 虚拟单元格的位置编号；

通过货物运输机夹持储存货位内的货物后运输至取货口并释放；

释放储存货位信息，后台信息系统计算空储存货位的空间坐标位置和虚拟 单元格的位置编号并更新；

重复上述步骤，完成取货作业。

存货的步骤具体如下：

货物运送至社区后，存货方(配送员/无人车/无人机)通过人机交互装置 输入订单号，或者通过存取扫码装置扫描二维码/条形码进行信息交互；

从存货口进行快递投放，三维体积测量装置运用3D扫描技术快速获取货物 的长宽高，称重装置快速获取货物的重量，存货扫描装置快速获取订单号，将 测量数据传输至控制柜，控制柜将测量数据传输至后台信息系统；

根据待存货物的长、宽、高及重量，以及虚拟单元格的各边长计算待存货 物所需虚拟单元格数量，获取储存货位的各边长；

将所需储存货位的各边长与社区智能快递柜内当前空储存货位的各边长比 较，若当前空储存货位的各边长大于所需储存货位的各边长，后台信息系统根 据八叉树分配原理，为待存货物检索距离存货口最近的空储存货位的空间坐标 位置和虚拟单元格的位置编号，实现自适应式存储货位分配；

若出现当前空储存货位的任一边长小于所需储存货位的各边长，则存储失 败；后台信息系统将反馈投放失败的退回信息，利用第一抵块将货物退回至存 货口；

若当前空储存货位的各边长大于所需储存货位的各边长时，后台信息系统 将反馈投放成功和空储存货位的空间坐标位置和虚拟单元格的位置编号，利用 第二抵块将货物推送至载物台上，控制柜发送升降指令，控制升降机运送货物 至指定层存货仓停下，控制柜发送运输指令，控制货物运输机旋转到指定角度， 完成存货前期准备工作；

到达指定储存货位前，货物运输机夹持载物台上的货物，将货物提升使货 物悬空，通过伸缩、垂直升降，将货物存储至相应的储存货位后，将货物信息 和储存货位信息传输至后台信息系统，完成货物的存储作业，计算社区智能快 递柜内剩余空储存货位和虚拟单元格数量；

重复上述步骤，实现所有待存货物的存储作业。

存货的步骤具体如下：

用户到达社区智能快递柜后，通过人机交互装置输入取货码或订单号，或 者通过存取扫码装置扫描二维码进行信息交互，并将数据传输至控制柜，控制 柜将测量数据传输至后台信息系统，后台信息系统根据待取货物信息，获取货 物的储存货位的空间坐标位置和虚拟单元格的位置编号，并向控制柜返回储存 货位的空间坐标位置和虚拟单元格的位置编号；

控制柜发送升降指令，控制升降机至指定层存货仓停下，控制柜发送运输 指令，控制货物运输机旋转到指定角度，完成取货前期准备工作；

到达指定储存货位时，通过取货扫描装置扫描获取订单号，将测量数据传 输至控制柜，控制柜将测量数据传输至后台信息系统，待后台信息系统反馈货 物信息准确后，执行取货作业，货物运输机夹持储存货位内的货物，将货物提 升使货物悬空；

控制柜发送升降指令，控制升降机至取货口高度时停下，货物运输机通过 旋转、伸缩、垂直升降，然后将货物释放在取货口内，利用第三抵块将货物推 至取货口，完成取件；

释放储存货位信息，后台信息系统计算空储存货位的空间坐标位置和虚拟 单元格的位置编号并更新，完成货物的取件作业。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其 他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权 利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。