CN208781098U - 集成有停机平台的无人配送用智能快递箱及无人配送*** - Google Patents

Abstract

本实用新型一种集成有停机平台的无人配送用智能快递箱及无人配送***，通过对快递箱的箱门进行改进，让箱门成为停机放物平台，通过在快递箱的箱体内设置以单片机为控制中心的控制***，使得箱体与无人机之间通过WiFi模块实现链接，让箱体的停机放物平台自动打开并实现无人机的自动投递，投递后通过所设置的RFID模块对快递进行信息读取，来决定是否开启制冷及温湿度进行监控功能，并通过设置在箱体内的GSM模块实现与云服务平台的数据交互，进而实现用户终端的远程监控。本实用新型完全解决了当前无人配送中缺乏与用户有效衔接的难题，真正实现了无人配送。

Description

集成有停机平台的无人配送用智能快递箱及无人配送***

技术领域

本实用新型属于末端物流装备技术领域，尤其涉及一种集成有停机平台的无人配送用智能快递箱及无人配送***。

背景技术

随着电商、冷链物流的迅速发展，当前末端配送普遍存在冷链配送难、成本高。外卖、快递配送不能配送到户等问题。目前在物流末端配送领域的主要终端设备是一些安装于小区、单位等公共场所的智能快递箱柜，快递人员存入物品后，收件人手机会收到短信通知，告知提取码，收件人可以输入密码开箱自提快递。随着无人科技迅猛发展，无人配送领域发展迅速，京东囊括了无人仓、无人机、无人车、无人超市四大业务，成为首个国家级无人机物流配送试点企业；菜鸟自主研发的末端配送机器人小G目前已投入运营一年，主要解决小区、写字楼的货物配送；电商苏宁易购的无人机在浙江、安徽农村地区实现了常态化运营；顺丰正构建“大型有人运输机+支线大型无人机+末端小型无人机”三段式空运网；饿了么获批了国内第一条送餐航线。然而当前的无人配送最大的问题是，缺乏与用户有效衔接，用户必须与无人车或无人机面对面接触才能完成无人配送过程。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种集成有停机平台的无人配送用智能快递箱及无人配送***，解决在无人配送场景下派件不与用户面对面就无法完成配送的衔接难题，本实用新型通过将智能快递箱嵌入墙体或窗户，利用箱门作为无人机的停机放平台，减少了机械结构的复杂程度以及对户外场地的要求，实现无人机与智能快递箱、无人机与云服务平台、智能快递箱与云服务平台之间的两两通讯，解决了无人配送衔接、配送过程监控的难题。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：一种集成有停机平台的无人配送用智能快递箱，包括箱体，箱体上正对设置有用户取物门和停机放物平台；所述用户取物门的一个侧壁与箱体铰连接，另一侧壁设置有门锁；所述停机放物平台的一个端部铰连接至箱体的底板外壁；停机放物平台上设置有视觉辅助及压力感应区，视觉辅助及压力感应区与箱体的连接处之间设置有禁区标识线；视觉辅助及压力感应区与停机放物平台的侧部留有间隙，间隙内设置有固定块，固定块上铰连接有推杆，推杆的另一端固定至箱体的顶板。

进一步的，所述箱体内安装有单片机控制中心，终端采集模块，无线通讯模块和无线通讯模块；所述单片机控制中心用于接收终端采集模块和无线通讯模块的数据；所述终端采集模块包括RFID模块、温湿度传感器和制冷模块，其中RFID模块用于识别货物上的RFID标签信息，并将所获得的标签信息发送给单片机控制中心；所述温湿度传感器响应于单片机控制中心采集箱体内的温湿度信息，并将所采集的温湿度信息发送给单片机控制中心；制冷模块响应于单片机控制中心对符合要求的快件进行温度调节；所述无线通讯模块包括WiFi主模块和GSM模块，其中WiFi主模块用于与设置在无人机上的WiFi从模块进行匹配对接；GSM模块用于与云服务平台通信，将单片机控制中心的数据发送给云服务平台，并接收云服务平台的数据。

进一步的，所述门锁为电控锁，电控锁响应于单片机控制中心实现对用户取物门的自动控制。

进一步的，所述推杆为两组，两组推杆固定在视觉辅助及压力感应区的两侧，两组推杆的另一端均连接至对应侧的支撑架上，两个支撑架分别设置在箱体内的两个顶角处。

进一步的，所述终端采集模块还包括压力传感器和***，其中压力传感器包括设置在箱体底板的第一压力传感器和设置在视觉辅助及压力感应区内的第二压力传感器，所述第一压力传感器采集箱体底板上的压力数据；所述第二压力传感器采集停机放物平台上的压力数据，作为停机放物平台的关闭信号；***用于采集箱体的位置坐标并发送给单片机控制中心。

进一步的，停机放物平台与箱体底板的连接处设置有轴，停机放物平台围绕轴转动实现停机放物平台与箱体的铰连接。

进一步的，还包括固定在箱体底板外侧的止位板，止位板设置在停机放物平台的下方，用于支撑展开的急停放物平台，将停机放物平台限定在水平位置。

一种无人配送***，包括智能快递箱和用于运输快件的无人机，所述智能快递箱用于停放无人机、存放快件、与所述无人机及云服务平台进行对接匹配和通讯；所述无人机包括WiFi从模块，定位模块，超声波模块和视觉传感器模块，其中WiFi从模块用于与设置在智能快递箱上的WiFi主模块进行匹配对接；定位模块用于实时采集无人机的坐标信息并记录无人机的飞行轨迹；超声波模块通过处理发射和返回的超声波，计算出无人机与停机放物平台的距离；视觉传感器模块通过采集图像信息并与训练样本进行比对实现对无人机悬停方位的纠正。

进一步的，所述无人机与智能快递箱的距离小于10m时，无人机上的WiFi从模块与智能快递箱中的WiFi主模块完成通信链接。

进一步的，无人机的WiFi从模块、定位模块、超声波模块和视觉传感器模块响应于无人机的飞控***，无人机通过飞控***与云服务平台通讯。

与现有技术相比，本实用新型至少具备如下有益效果：

智能快递箱通过对箱门进行设计，使得箱门在打开时成为无人机的停机放物平台，通过将无人机停机放物平台与智能快递箱设计为一体，就无需单独提供无人机的停机平台，降低了对环境空间的要求；通过在智能快递箱面向用户的一侧设置用户取物门，方便用户拿取快递。

停机放物平台通过所设置的推杆受控于单片机控制中心，实现智能开启或关闭，无需人员的参与；设置在箱体内的RFID模块可以智能识别快件类型，当快件为冷链物时，通过将信息反馈给单片机控制中心来启动制冷模块对冷链快件进行冷冻保藏；同时设置在箱体内的温湿度传感器可以实时采集箱体内的温湿度信息并经由所设置的GSM模块与云服务平台进行数据交互并最终发送至终端，实现终端的远程监控；设置在箱体内的WiFi主模块在无人机距离箱体的距离满足设定范围时，与无人机上的WiFi模块能够自动衔接，启动无人机的快件投递环节，解决了当前无人配送时无法衔接的难题；箱体内的RFID模块、温湿度传感器、制冷模块、WiFi主模块以及用于控制停机放物平台的推杆都由单片机控制中心统一管理，实现对无人配送的智能操作；单片机控制中心的数据统一由GSM模块与云服务平台进行通讯，用户终端通过云服务平台获取信息，这样实现了用户终端的远程监控，真正实现了无人配送。

进一步的，设置在停机放物平台上的第二压力传感器采集到的压力信号，作为快件已经投放和通知单片机控制中心关闭停机放物平台的依据；设置在箱体底板上的第一压力传感器所感知的压力信号作为后续通知用户终端快件到达的依据。***采集智能快递箱的地址信息，经由单片机控制中心处理后通过GSM模块发送至云服务平台，由云服务平台分配给无人机。

进一步的，在停机放物平台的两侧分别设置推杆，可以更稳定地控制停机放物平台，避免因为快件过重时停机放物平台不稳定而可能导致的会计滑落的现象；同时将推杆设置在停机放物平台的两侧，也不会阻挡快件的投放。

进一步的，通过在停机放物平台的下方设置一个止位板，可以对展开的停机放物平台进行阻挡，将停机放物平台限制在水平位置，防止停机放物平台开启过渡导致快件在停机放物平台无法停留而滑落的情况。

本实用新型通过在无人机上设置WiFi从模块与智能快递箱进行匹配衔接，解决无人机与停机平台的衔接问题；通过定位模块采集位置信息并记录无人机的飞行轨迹，将飞行轨迹发送至无人机的飞控***与云服务平台进行交互后通过与设定的航线进行比对实现对无人机的飞行监控和航线纠偏；设置的超声波模块和视觉传感器模块二者结合实现无人机的精准寻址以及无人机在目标停机放物平台上方的精准悬停，为无人机的快件投递做好准备。

附图说明

图1为本实用新型的智能快递箱的结构示意图；

图2为图1中停机放物平台的俯视图；

图3为图1中停机放物平台展开时智能快递箱的侧视图；

图4为本实用新型中无人机的数据交互示意图；

图5为本实用新型中智能快递箱内的数据交互示意图；

图6为本实用新型的无人配送***的工作流程图；

图中：1、停机放物平台，2、推杆，3、单片机控制中心，4、门锁，5、用户取物门，6、活页，7、GSM模块，8、终端采集模块，9、制冷模块，10、止位板，11、轴，12、视觉辅助及压力感应区，13、禁区标识线，14、WiFi主模块，15、WiFi从模块，16、定位模块，17、超声波模块，18、视觉传感器模块。

具体实施方式

下面结附图对本实用新型进行详细的介绍。

如图1所示，智能快递箱采用长方体设计，箱体可安装在墙体内或者窗体上，其朝向室外的一侧开设有第一箱门，朝向室内的一侧开设有第二箱门，第一箱门的中部位置转动连接有推杆2，具体地，如图3所示，推杆2的一端设置有固定块，固定块通过轴连接的方式与推杆2的末端铰连接，固定块固定安装在停机放物平台1上，推杆2的另一侧固定在箱体内部的顶角处，具体地，在箱体内部的顶角处设置有斜向设置的支架，支架的角度正对停机放物平台1的展开方向；推杆2靠近箱体的侧壁设置，这样不影响快递在停机放物平台上的投放；推杆2的数量为两组，两组推杆对称设置在视觉辅助及压力感应区12的两侧；第一箱门的底部通过轴11与箱体转动连接，通过两组推杆带动第一箱门围绕轴11转动。

在本实用新型的优选实施例中，推杆2采用电动推杆，电动推杆受控于安装在箱体上的单片机控制中心3，这样在单片机控制中心3的控制下，第一箱门在推杆2的牵引下可以围绕底部的轴11转动，实现开启或关闭；第一箱门完全开启后即成为停机放物平台1，可以用于停放无人机；在停机放物平台1的下方设置有止位板10，止位板10水平固定在箱体底板的侧部，使得止位板10与箱体底板之间的截面呈L型，当停机放物平台1展开至水平位置时，位于其下方的止位板10刚好支撑住停机放物平台1，通过这样的方式将停机放物平台1限定在水平位置，防止停机放物平台1过渡开启导致快递的无法停留；与第一箱门正对设置的第二箱门即用户取物门5通过安装在其侧壁的活页6铰接于箱体上，实现用户取物门5的自由开启或关闭，用户取物门5上设置有把手，方便用户的开启或关闭操作，用户取物门5上与把手同侧的内壁上设置有门锁4，门锁4采用电控锁，电控锁响应于单片机控制中心3实现对用户取物门5的锁定或解锁；

单片机控制中心3的各个I/O接口分别连接有GSM模块7、终端采集模块8、WiFi主模块14、推杆2、门锁4，单片机控制中心3与所连接各单元以及云服务平台的数据交互过程如图5所示，

终端采集模块8设置在箱体的底部，包括RFID阅读器、温湿度传感器，压力传感器和***，其中RFID阅读器用于识别货物上的RFID标签信息，并将所获得的标签信息发送给单片机控制中心3；温湿度传感器用于采集箱体内的温、湿度数据，并传输给单片机控制中心3；压力传感器包括设置在箱体的底板上的第一压力传感器和设置在箱体停机放物平台1上的第二压力传感器，其中第一压力传感器用于采集箱体底板上的压力数据，作为温湿度传感器的启动信号，第二压力传感器用于检测无人配送是否投递完成；***用于定位箱体的地址信息，并通过单片机控制中心3发送给GSM模块7，由GSM模块7发送给云服务平台；终端采集模块8的功能部件所采集的标签数据、地址信息、温湿度数据经过单片机控制中心3的处理后经由GSM模块7发送给云服务平台；

在本实用新型的某一实施例中，终端采用app终端，云服务平台采用Mysql数据库，app终端可实时监控智能快递箱内温湿度状况、库存情况、可提供快件物流信息追溯，订单预定等其他服务。云服务平台接收到数据采集端所发送的数据，将数据处理后，保存到Mysql数据库中，Mysql数据库中存有配送无人机、快件信息、智能快递箱ID、压力、温湿度等数据信息，以为应用端软件以及APP终端提供相应的服务。

制冷模块9设置在箱体的底部，包括半导体制冷单元和调节单元，制冷模块9受控于单片机控制中心3，单片机控制中心3通过GSM模块7接收云服务平台的指令，制冷模块9在单片机控制中心3的控制下，由半导体制冷单元对箱体进行制冷并通过调节单元对箱体内的温度进行调节，实现对箱体内温度的实时控制。

GSM模块7设置在箱体底板侧壁，用于实现箱体与云服务平台之间的通信和数据传输。

WiFi主模块14安装在箱体的顶板内壁，用于与设置在无人机上的WiFi从模块15进行匹配对接，当无人机上的定位模块16与箱体定位模块的地址相距小于一定距离时，无人机上的WiFi从模块15开始对外广播，箱体的WiFi主模块14接收广播信号，完成匹配对接；

如图2所示为停机放物平台1的俯视图，停机放物平台1上设置有用于衔接无人机寻址定位的特定的黄色视觉辅助及压力感应区12，视觉辅助及压力感应区12与轴11之间设置有禁区标识线13，禁区标识线13采用红线标识，用于限定无人机停机放物的位置，避免无人机与箱体过度接触。

如图4所示为本实用新型中无人机的数据交互示意图，无人机上设置有WiFi从模块15，定位模块16，超声波模块17，视觉传感器模块18和抓取结构，其中WiFi从模块15用于与WiFi主模块14进行对接；定位模块16用于实时采集无人机飞行轨迹，并发送至无人机的飞控***，飞控***与云服务平台进行通讯，实现对无人机航线的实时监控和航线纠正；超声波模块17用于无人机的精准寻址，超声波模块17发送并接收超声波，根据声波的传播速度以及发送与接收到的声波的时间差，计算出无人机与停机放物平台1的距离，视觉传感器模块18，通过采集图像信息，与训练样本匹配，计算偏差，纠正无人机的悬停方位等，超声波模块17与视觉传感器模块18配合工作实现无人机在停机放物平台的精准悬停；无人机的抓取结构用于抓取快件，并受控于无人机的飞控***。

在本实用新型的优选实施例中，无人机的定位模块16采用自带GPS定位模块实现高精度定位；智能快递箱的***采用普通的GPS模块。

下面介绍本实用新型物件的投放及取物流程，见图6：

第一步、在调度中心通过扫描快件上的电子标签，***对目标快件进行无人机分配的同时，云服务平台的航线规划***将根据快件所在的智能快递箱的ID及与其匹配的地址信息进行航线规划，云服务平台的航线规划***结合配送情况并以智能优化算法选取最优路线，并将航线发送给无人机飞控***；

第二部、无人机按照规定路线寻址到智能快递箱附件，在此过程中，飞控***通过对无人机的定位模块16以及智能箱体的***的经纬度数据进行比较计算，当无人机与智能快递箱的距离小于10m时，飞控***控制无人机上的WiFi从模块15向外发送广播信号，寻求通信，智能快递箱中的WiFi主模块14接收到广播信号后，WiFi从模块15与WiFi主模块14完成通信链接；

第三步、无人机上的WiFi从模块15与箱体的WiFi主模块14完成主从链接后，一方面，箱体的WiFi主模块14向单片机控制中心3传递指令，控制推杆2开启停机放物平台1；另一方面，箱体的WiFi主模块14向WiFi从模块15发送停机放物平台1准备就绪的反馈指令；

第四步、停机放物平台1在推杆2的控制下，逐步打开直至在止位板10的阻挡下达到水平位置；

第五步、WiFi从模块15接收到WiFi主模块14的反馈指令后，无人机飞控***启动超声波模块17与视觉传感器模块18，通过超声波测距逐步靠近停机放物平台1；无人机利用自带摄像头，识别规划在停机放物平台1上的视觉辅助及压力感应区12，定位识别停机区域的特殊标识，通过视觉传感器及超声波模块实时采集声波和图像信息，经由无人机的飞控***处理，实时纠正无人机角速度、方位等，引导无人机悬停，直至无人机以正确朝向，悬停在禁区标识线13外的视觉辅助及压力感应区12的上方，飞控***向无人机的抓取结构发送准备投递指令；

第六步、当无人机的抓取结构压力传感器获取飞控***发送的无人机准备好的信号后，无人机开启快件投放，将快件平稳投放在停机放物平台1上，无人机根据所规划的路线自主返航；

第七步、停机放物平台1上的第二压力传感器感应压力的变化，单片机控制中心3接收并处理来自第二压力传感器的压力数据，当所采集到的压力数据由小变大直至稳定时，***即判断快件已经投递到停机放物平台1，单片机控制中心3控制推杆2通电收缩，将箱体的停机放物平台1复位并锁住；

第八步、停机放物平台1复位后给单片机控制中心反馈一个信号，箱体底板上的第一压力传感器实时采集压力信号；当单片机控制中心3接收到停机放物平台1的关闭信号和第一压力传感器的突变信号时，单片机控制中心3启动GSM模块7向云服务平台发送快件到达通知；同时终端采集模块8中的RFID阅读器识别快件上的标签信息，并交由单片机控制中心3处理，根据快件类型进行标识，如果快件类型为冷链生鲜，则启动制冷模块9和终端采集模块8中的温湿度传感器，温湿度传感器以设定的方式采集温湿度信息，所采集的温湿度数据经由单片机控制中心3处理后通过GSM模块7上传至云服务平台，云服务平台向终端发送快件到达以及智能快递箱体内的温湿度相关数据，完成无人配送。

第九步、用户通过终端接收到云服务平台发送的快件到达的信息后，倘若用户在家，可直接打开用户取物门5取件；倘若用户不在家，则可根据快件类型及箱体内的温湿度信息，通过终端向云服务平台发送控制指令的方式实现远程控制智能快递箱制冷模块9的继续开启或关闭以及对智能快递箱温度的进一步调节，并进而决定取件时间。

实用新型中停机放物平台1的开启及关闭流程包括以下过程：

步骤1，无人机上的WiFi从机模块15与WiFi主模块14完成主从链接后，WiFi主模块14向单片机控制中心3传递开箱指令；

步骤2，单片机控制中心3控制推杆2通电并控制推杆2将停机放物平台1展开，停机放物平台1在止位板10的阻挡下将被限制在水平位置；

步骤3，当快件投放至停机放物平台1上时，设置在停机放物平台1上的第二压力传感器感受压力变化，当压力由小变大并趋于稳定时，***即判断快件已经投递到停机放物平台1，单片机控制中心3控制推杆2通电收缩，将箱体的停机放物平台1复位并锁住。

本实用新型中用户取物锁门的控制过程包括以下步骤：

第一步，用户通过终端向云服务平台发送开箱请求；

第二步，云服务平台发送指令给GSM模块7，GSM模块7通知单片机控制中心3，单片机控制中心3控制门锁4通电，打开用户取物门5；

第三步，用户取物完成后，手动关闭用户取物门5，完成取物。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均在本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种集成有停机平台的无人配送用智能快递箱，其特征在于，包括箱体，箱体上正对设置有用户取物门(5)和停机放物平台(1)；所述用户取物门(5)的一个侧壁与箱体铰连接，另一侧壁设置有门锁(4)；所述停机放物平台(1)的一个端部铰连接至箱体的底板外壁；停机放物平台(1)上设置有视觉辅助及压力感应区(12)，视觉辅助及压力感应区(12)与箱体的连接处之间设置有禁区标识线(13)；视觉辅助及压力感应区(12)与停机放物平台(1)的侧部留有间隙，间隙内设置有固定块，固定块上铰连接有推杆(2)，推杆(2)的另一端固定至箱体的顶板。

2.如权利要求1所述的一种集成有停机平台的无人配送用智能快递箱，其特征在于，所述箱体内安装有单片机控制中心(3)，终端采集模块(8)，无线通讯模块和无线通讯模块；所述单片机控制中心(3)用于接收终端采集模块(8)和无线通讯模块的数据；所述终端采集模块(8)包括RFID模块、温湿度传感器和制冷模块(9)，其中RFID模块用于识别货物上的RFID标签信息，并将所获得的标签信息发送给单片机控制中心(3)；所述温湿度传感器响应于单片机控制中心(3)采集箱体内的温湿度信息，并将所采集的温湿度信息发送给单片机控制中心(3)；制冷模块(9)响应于单片机控制中心(3)对符合要求的快件进行温度调节；所述无线通讯模块包括WiFi主模块(14)和GSM模块(7)，其中WiFi主模块(14)用于与设置在无人机上的WiFi从模块(15)进行匹配对接；GSM模块(7)用于与云服务平台通信，将单片机控制中心(3)的数据发送给云服务平台，并接收云服务平台的数据。

3.如权利要求2所述的一种集成有停机平台的无人配送用智能快递箱，其特征在于，所述门锁(4)为电控锁，电控锁响应于单片机控制中心(3)实现对用户取物门(5)的自动控制。

4.如权利要求2所述的一种集成有停机平台的无人配送用智能快递箱，其特征在于，所述推杆(2)为两组，两组推杆固定在视觉辅助及压力感应区(12)的两侧，两组推杆的另一端均连接至对应侧的支撑架上，两个支撑架分别设置在箱体内的两个顶角处。

5.如权利要求2所述的一种集成有停机平台的无人配送用智能快递箱，其特征在于，所述终端采集模块(8)还包括压力传感器和***，其中压力传感器包括设置在箱体底板的第一压力传感器和设置在视觉辅助及压力感应区(12)内的第二压力传感器，所述第一压力传感器采集箱体底板上的压力数据；所述第二压力传感器采集停机放物平台(1)上的压力数据，作为停机放物平台(1)的关闭信号；***用于采集箱体的位置坐标并发送给单片机控制中心(3)。

6.如权利要求1或2所述的一种集成有停机平台的无人配送用智能快递箱，其特征在于，停机放物平台(1)与箱体底板的连接处设置有轴(11)，停机放物平台(1)围绕轴(11)转动实现停机放物平台(1)与箱体的铰连接。

7.如权利要求1或2所述的一种集成有停机平台的无人配送用智能快递箱，其特征在于，还包括固定在箱体底板外侧的止位板(10)，止位板(10)设置在停机放物平台(1)的下方，用于支撑展开的停机放物平台(1)，将停机放物平台(1)限定在水平位置。

8.一种无人配送***，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的智能快递箱和用于运输快件的无人机，所述智能快递箱用于停放无人机、存放快件、与所述无人机及云服务平台进行对接匹配和通讯；所述无人机包括WiFi从模块(15)，定位模块(16)，超声波模块(17)和视觉传感器模块(18)，其中WiFi从模块(15)用于与设置在智能快递箱上的WiFi主模块(14)进行匹配对接；定位模块(16)用于实时采集无人机的坐标信息并记录无人机的飞行轨迹；超声波模块(17)通过处理发射和返回的超声波，计算出无人机与停机放物平台(1)的距离；视觉传感器模块(18)通过采集图像信息并与训练样本进行比对实现对无人机悬停方位的纠正。

9.如权利要求8所述的一种无人配送***，其特征在于，所述无人机与智能快递箱的距离小于10m时，无人机上的WiFi从模块(15)与智能快递箱中的WiFi主模块(14)完成通信链接。

10.如权利要求8所述的一种无人配送***，其特征在于，无人机的WiFi从模块(15)、定位模块(16)、超声波模块(17)和视觉传感器模块(18)响应于无人机的飞控***，无人机通过飞控***与云服务平台通讯。