一种地下仓库式快递存取件系统及存取件方法与流程

本发明属于物流技术领域，具体涉及一种地下仓库式快递存取件系统及存取件方法。

背景技术：

据研究调查，2018年国内网络购物用户规模达到了5.9亿人左右，同时网络购物使用率超过了七成。随着网络购物的普及与发展，快递行业也迎来了巨大的机遇与挑战，一方面给其带来了前所未有的需求，就2018年国内快递业务量达到了506.7亿件。而另一方面也使得传统的快递配送方式超负荷运转，各种问题相继暴露。

首先就快递员来说，工作量时长长，配送压力大，给工作人员造成了不可逆转的身体和心理负担，尤其末端配送的快递员需要花大量的时间等待并确保快递安全无误地送达到用户手中。其次从用户的方面考虑，由于需要与快递员当面交接快递，大大降低了时间和空间的灵活性，并且在双十一这样的较极端情况下，取快递成了一件需要花大量时间和精力来完成的事情。

针对这些问题，不同的解决方案被提出与运行。其中一种能缓解快递员与用户双方的时间压力的方案，就是目前正在发展的智能快递柜。据调查研究表明，2017年底,国内已投放智能快递柜数为20.6万组,较2016年增加一倍以上,通过智能快递柜投递快件占投递总量7％,同比提高了近4个百分点。说明这种快递柜还是有一定的市场与需求的。分析发现，智能快递柜解决了一些痛点：用户方面，它有效地解决了快递误派、错派、漏件、丢件等问题；快递员方面，它有效缓解了成本高、效率低、压力大、时间错配等问题；社区方面，它将社区的闲置空间充分利用，扩展了局限性。但现在的快递柜也暴露出许多问题，如占地面积大、储存空间小、空间利用效率较低等，并且在双十一等大型电商节日时期尤为明显，会出现较为严重的供不应求，最终影响用户体验、加重快递员的工作负担、使社区秩序管理混乱。

因此，为解决现有智能快递柜的上述问题，需要大大减少地上的空间占有面积，提高利用率，能够应对大量快递的极端情况。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种地下仓库式快递存取件系统及存取件方法，可自动取快递，有利于减轻快递员的压力和提高用户的效率；将快递仓库转移到地下，提高了相同占地面积下的空间利用率。

为达到上述目的，本发明一种地下仓库式快递存取系统，包括地面交互装置、内部运输装置和地下存储装置；地面交互装置安装在位于地面上的外壳上，地下存储装置位于地下；外壳上开设有存取件口；

所述地面交互装置所述地面交互装置包括客户端、通讯模块、信息存储模块和控制模块；所述地面交互装置；地面交互装置用于控制内部运输装置动作，将包裹存入地下存储装置或者将包裹从地下存储装置取出；地下存储装置包括用于存放包裹的快递篮；内部运输装置包括伸缩卡爪机构，升降机构和旋转机构，伸缩卡爪机构用于带动快递篮水平运动，升降机构用于带动伸缩卡爪机构竖直运动，旋转机构用于带动升降机构转动。

进一步的，地面交互装置包括客户端、通讯模块、信息存储模块和控制模块；客户端的输出端与通讯模块的输入端连接，通讯模块的输出端与信息存储模块的输入端连接，信息存储模块的输出端与控制模块之间双向通讯连接；其中，客户端用于接收取件或存件指令，并将接收到的指令传递至通讯模块；通讯模块用于接收客户端的指令，读取所存包裹的取货信息；存件时，将包裹的基本信息发送给收货人；取件时，核对收货信息是否正确，并根据取货信息识别出待取包裹所在的快递篮，将识别得到的快递篮信息传递至信息存储模块；所述信息存储模块用于储存各个快递篮占用与空置状态，内部运输装置自基准位置运动至收/取货口位置时，各个旋转电机需要旋转的角度值和升降电机应下降的深度值；从基准位置出发使卡爪抓住快递篮时，各个旋转电机需要旋转的角度值和升降电机应下降的深度值；并将通讯模块识别出的快递篮相对基准位置的角度、深度信息，以及快递篮的占用与空置状态发送至控制模块；控制模块用于根据快递篮相对基准位置的角度、深度信息以及快递篮的占用与空置状态，控制内部运输装置动作，将快递篮运送至指定位置。

进一步的，通讯模块的输入端连接有扫码装置，扫描装置用于扫描取件人的取件码，并将扫描到的信息传递至通讯模块。

进一步的，通讯模块、信息存储模块和控制模块均设置在外壳中，外壳上开设有开口，开口底部设置有滑轨，滑轨上安装有电动推拉门，开口上方设置有客户端和扫码装置。

进一步的，转机构包括顶部旋转电机和转盘，顶部旋转电机的动力输出轴上安装有转盘，转盘下端固定有升降轨道，升降轨道下端位于转动轨道中，升降轨道能够沿着转动轨道转动。

进一步的，升降机构包括升降电机，升降电机的动力输出轴上安装有升降轴，升降轴和升降链条一端连接，升降链条另一端和伸缩卡爪机构连接，当升降电机转动时，带动升降轴转动，升降轴转动时，升降链条缠绕在升降轴上，以升降链条缠绕圈数的增加或者减少，带动伸缩卡爪机构上下移动。

进一步的，伸缩卡爪机构包括伸缩卡爪固定台、电动推杆、卡爪和卡爪旋转电机；电动推杆的固定端与伸缩卡爪固定台固定连接，电动推杆的伸缩端安装有卡爪旋转电机，卡爪旋转电机的动力输出轴上安装有卡爪，卡爪用于抓取快递篮。

进一步的，卡爪包括圆盘，圆盘上间隔设置有若干凸起，快递篮外侧壁上设置有定位孔和挡板，定位孔和挡板之间的距离大于卡爪的厚度，定位孔和卡爪的形状相同，当进行快递篮的抓取时，卡爪移动至定位孔和挡板之间，然后旋转卡爪，使快递篮外侧壁和挡板挡住矩形凸起。

一种基于上述的地下仓库式快递存取系统的快递取件方法，包括以下步骤：

步骤1、地面交互装置对用户输入的验证码或者二维码进行验证；

步骤2、如果未通过验证，交互装置的触屏客户端显示错误信息；如果通过验证，则通过信息存储模块识别出该快递所在的快递篮的位置信息，并将所述位置信息传递给控制模块，控制模块根据快递所在位置的角度和深度信息，控制内部运输装置动作，将待取件所在的快递蓝(11)运送至位于地面之上的收/取货口；

步骤3、用户在取出快递后，在交互装置中的触屏客户端点击确认取出后，控制模块驱动内部运输装置复位，取件流程结束。

一种基于上述的地下仓库式快递存取系统的快递存件方法，包括以下步骤：

s1、通过交互模块的嵌入扫码装置扫描单个快递条形码，通讯模块生成取货码及取货二维码、取货地点以及快递公司名称并发送至收件人；

s2、通过交互模块选择快递规格，选中后反馈给信息存储模块，信息存储模块选定空闲可调动的相应规格的快递篮；

s3、信息存储模块将选定的快递篮的位置信息传递给控制模块，控制模块根据快递所在位置的角度和深度信息，控制内部运输装置动作，将选定的快递蓝运送至位于地面之上的收/取货口；

s3、向快递蓝放入待存件后，在交互装置中的触屏客户端点击确认存件后，控制模块驱动内部运输装置复位，存件流程结束。

进一步的，地下存储装置包括存储仓、支撑架以及快递篮；存储仓为圆筒形，存储仓内壁沿周向固定有若干用于盛放快递篮的支撑架。

进一步的，支撑架和快递篮有多种不同规格。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：

本发明除占地面积较小的地面的交互模块外，其他的运输、储存装置等均位于地下。于用户来说，用户通过扫码或输入取件码来调动系统，系统自动识别快递位置，调动传送机构将对应位置的快递和快递篮送至地面快递进出口，用户取出快递并确认后，传送机构将快递篮送回去原位，地面出入口关闭。于快递员来说，快递员在用户界面中选择快递规格(小中大)，系统识别规格后调动传送机构，根据快递规格选调不同规格的快递篮到地面快递进出口，快递员将单个快递放入并确认后，传送机构将快递与快递篮一并送回，地面出入口关闭。利用相对小的占地面积，实现大规模的末端配送快递存取功能，提高了公共资源利用率，缓解了高峰期快递员配送负担。

进一步的，地面交互装置包括客户端、通讯模块、信息存储模块和控制模块；所述客户端的输出端与通讯模块的输入端连接，通讯模块的输出端与信息存储模块的输入端连接，信息存储模块的输出端与控制模块之间双向通讯连接。通过不同的模块实现信息输入，存储和快递的存取。

进一步的，通讯模块的输入端连接有扫码装置，所述扫描装置用于扫描取件人的取件码，并将扫描到的信息传递至通讯模块，取件人可通过扫描装置输入取件信息，快捷、方便。

进一步的，通讯模块、信息存储模块和控制模块均设置在外壳中，外壳上开设有开口，开口底部设置有滑轨，滑轨上安装有电动推拉门，开口上方设置有客户端和扫码装置，将交互装置整体化，将外壳上的开口作为取件和存件的窗口。

进一步的，地下存储装置包括存储仓，支撑架以及快递篮；所述存储仓为圆筒形，所述存储仓内壁沿周向固定有若干用于盛放快递篮的支撑架，将存储仓设计为圆筒形，旋转机构旋转设定角度后就可与快递篮上的定位孔对正，方便包裹的存取，同时，一个运输装置可对应设置在其外的一圈快递篮，有效减小了存储仓的占地面积。

进一步的，支撑架和快递篮有多种不同规格，支撑架用于支撑不同规格的快递篮悬空，快递篮用于存放小中大型的快递。

附图说明

图1是本发明整体示意图；

图2是本发明的内部运输装置结构示意图；

图3是快递篮示意图；

图4是地面的交互模块结构示意图；

图5是快递篮回位流程示意图；

图6是取/放快递流程示意图；

图7是用户取件时各模块的动作时序图；

图8是快递员存件时各模块的动作时序图；

图9是各模块连接关系图；

附图中：1-顶部旋转电机，2-升降轨道，3-伸缩卡爪固定台，4-电动推杆，5-卡爪，6-转盘，7-升降电机，8-升降轴，9-卡爪旋转电机，10-支撑架，11-快递篮，12-外壳，13-两扇推拉门，14-电动滑轨，15-触屏客户端，16-扫码装置，17-转动轨道，18-存储仓，19-地面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1，一种地下仓库式快递存取系统，包括地面交互装置、内部运输装置和地下内壁存储装置。

地面交互装置包括用于封装的外壳12、两扇电动推拉门13、电动滑轨14、触屏客户端15、控制模块、信息存储模块、通讯模块和扫码装置。参照图9，触屏客户端15和扫码装置的输出端均与通讯模块的输入端连接，通讯模块的输出端与信息存储模块的输入端连接，信息存储模块的输出端与控制模块之间双向通讯连接。

其中控制模块选用西门子伺服控制模块6fc5210-0df31-2ab0，信息存储模块选用三菱plcfx3u-16mr/es-a，通讯模块包括4g路由器和4g天线，4g路由器的型号为rg-rsr10-01g-t(w)-s，4g天线的型号为sl10653g-2m，扫码装置选用民德es460嵌入式影像条码扫描器。

参照图4，外壳12设置在存储仓18上方，且位于地面19以上，外壳12上开设有收/取货口，开口底部设置有滑轨14，滑轨14上安装有电动推拉门13，收/取货口上方设置有客户端15和扫码装置16。

电动推拉门13位于外壳12的侧面，其开关由控制模块控制。是用户取快递和快递员放快递的窗口。

控制模块用于控制电动推拉门13的开关状态、旋转电机的旋转角度、升降电机转动方向和转动圈数、电动推杆的伸出与缩回状态和卡爪的旋转与回位状态。

信息存储模块中储存有各个快递篮11的相对基准位置的角度、相对基准位置的深度信息，以及快递篮的占用与空置状态。收/取货口位置相对于存储基准位置的角度、相对基准位置的深度信息。信息存储模块中还储存有：内部运输装置自基准位置运动至收/取货口位置时，各个旋转电机应旋转的角度值和升降电机应下降的深度值；从基准位置出发使卡爪抓住快递篮时，各个旋转电机应旋转的角度值和升降电机应下降的深度值。

通讯模块与互联网连接，用于将快递员投放进去的快递的基本信息与取货信息以短信的形式发送给用户，取货信息包括取货码和取货二维码；在用户取货时核对收货信息是否正确，并确认与内部快递篮的对应关系。

上述各模块之间的连接关系如下：

初始状态下，内部运输装置位于基准位置，取件或者放件完成后，内部运输装置返回至基准位置。

用户取件时：通讯模块接收到用户所要取出的快递信息后联网核对信息是否匹配，若匹配，则进一步获取此快递信息与快递篮之间的对应关系，并将此快递篮信息传输给信息存储模块。信息存储模块通过快递篮编号得到运输机构到达该快递篮的预设旋转电机应旋转的角度值和升降电机应下降的深度值两个参数值，并将此传输给控制模块，同时修改该快递篮的状态为空置状态。控制模块则控制内部运输机构按照参数值进行具体运作。

快递员放入快递时：通讯模块接收到快递员的身份信息后联网核对身份，若验证通过，快递员需在触屏客户端选择适用的快递篮规格，调取信息存储模块的快递篮空置信息，得出各型号快递篮的空置数，只要每个型号的快递篮空置数大于零则可选，反之则反。快递员选择快递篮规格后，信息存储模块自动选择该规格编号最小的空置快递篮，并匹配出得出运输机构到达该快递篮的预设旋转电机应旋转的角度值和升降电机应下降的深度值两个参数值，并将此传输给控制模块，同时修改该快递篮的状态为占用状态。控制模块则控制内部运输机构按照参数值进行具体运作。

参照图2，内部运输装置包括：旋转机构、升降机构和伸缩卡爪机构。

旋转机构包括顶部旋转电机1和转盘6；顶部旋转电机1安装在外壳的内顶壁；顶部旋转电机1的动力输出轴上安装有转盘6，转盘6为圆盘状。转盘6下端固定连接有升降轨道2，升降轨道2下端位于转动轨道17中，转动轨道位于存储仓底部。

升降机构包括升降电机7、升降轨道2、升降轴8以及升降链条；升降轴8安装在升降电机7的动力输出轴上，伸缩卡爪固定台3能够沿着在升降轨道2上下移动。升降电机7用于转动升降轴8，升降轴8和升降链条一端连接，升降链条另一端和卡爪固定台3连接，当升降电机7转动时，带动升降轴8转动，升降轴8转动时，升降链条缠绕在升降轴上，以升降链条缠绕圈数的增加或者减少，带动伸缩卡爪固定台3沿着升降轨道2上下移动。

伸缩卡爪机构包括电动推杆4、卡爪5、伸缩卡爪固定台3和卡爪旋转电机9；电动推杆4的固定端与伸缩卡爪固定台3固定连接，电动推杆4的伸缩端安装有有卡爪旋转电机9，卡爪旋转电机9的动力输出轴上安装有卡爪5，卡爪5用于抓取快递篮11；伸缩卡爪固定台3与升降轨道滑动连接，并与升降链条相连。

其中，卡爪5与快递篮11的结构特点和匹配关系如下：卡爪5包括圆盘，圆盘上间隔设置有矩形的凸起，快递篮11外侧壁上设置有定位孔和挡板，定位孔和挡板之间的距离大于卡爪5的厚度，定位孔和卡爪5的形状相同，卡爪5以正对着的角度往前移动至穿过快递篮的定位孔，然后卡爪5旋转45度，使快递篮11外侧壁和挡板挡住矩形凸起。

参照图3，地下内壁存储装置包括：存储仓18，支撑架10以及快递篮11。

存储仓18为圆筒形，存储仓18内壁沿周向固定有若干支撑架10，支撑架10包括两根竖向的支撑杆，两根竖向支撑杆上均固定有l形的横向支板，快递篮11放置在l形的横向支板上。

存储仓18底部设置有用于和升降轨道滑动配合的转动轨道17，转动轨道17和存储仓18同心。

快递篮11有三种不同规格，小：长*宽*高＝20cm*20cm*10cm；中：长*宽*高＝40cm*40cm*20cm；大：长*宽*高＝60cm*60cm*30cm，用于存放小中大型的快递；支撑架10与存储仓18的内壁相连，支撑架10也对应的有三种不同的规格，用于支撑不同规格的快递篮悬空。

参照图6，本系统的使用过程如下：

1.取快递时，参照图7：

用户将接收到的取货码短信通过触屏客户端输入地面交互装置，或直接利用嵌入扫码装置扫描接收到的二维码进行身份验证。

如果未通过身份验证，则通过交互装置的触屏客户端显示错误信息；如果通过验证，则通过信息存储模块映射识别出该快递位置，将位置信息传递给控制模块，控制模块根据快递所在位置的角度、深度信息，控制顶部旋转电机1旋转、升降电机7下降、及电动推杆4伸出与否和卡爪5旋转并回位的动作。

其中电动推杆4的动作流程如下：电动推杆4执行指定伸出长度的伸出动作后，控制模块驱动卡爪旋转电机9旋转位于电动推杆顶部的卡爪5，使卡爪5与快递篮11上的定位孔进行配合。

参照图5，接着控制模块驱动电动推杆4、升降电机7、顶部旋转电机1复位，然后再驱动电动推杆4伸出快递篮11至收/取货口，同时控制模块控制电动推拉门13打开。用户在取出快递后，在交互装置中的触屏客户端点击确认取出后，控制模块控制电动推拉门13关闭，控制模块驱动电动推杆4复位，取快递流程结束。

2.投递快递时，参照图8：

快递员通过交互模块的嵌入扫码装置16扫描单个快递条形码。

通讯模块生成取货码及取货二维码、取货地点以及快递公司名称并发送至收件人。

快递员通过交互模块选择快递规格(小、中或大)，选中后反馈给信息存储模块，信息存储模块确定空闲可调动的相应规格快递篮11，确定位置后调动控制模块驱动顶部旋转电机1、升降电机7及电动推杆4进行具体角度、深度的动作，卡爪旋转电机9动作，卡住快递篮11后将其拉出，逆向执行上述动作，再驱动电动推杆4将快递篮11推至收/取货口，同时控制模块控制电动推拉门打开，快递员将此单快递放入，通过交互装置确认，控制模块控制电动推拉门关闭，控制模块再驱动传送机构将快递及快递篮11放置回原位。

以上对本申请所提供的一种地下仓库式快递存取系统进行了详细介绍，应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。