本发明覆盖的技术领域包括但不限于：物联网，自动跟随，无人车，智慧城市等领域，特别涉及一种应用自动跟随机器人和物联网系统的高效末端配送方法。
背景技术：
末端配送场景的高成本一直是快递行业的难题。尽管现代快递业早已通过数字单号和仓储机器人等技术实现了货物在长距离运输和分拣中心等简单场景下的信息化和自动化改革，但在末端配送区间内，快递企业仍严重依赖于配送员加手持终端和三轮车的低效组合。虽然目前已经有了快递无人车等全自动配送机器人，但这些高度自动化的设备目前仍难以应对小区内部路段等复杂场景。事实上，当今服务于社区和乡镇等大范围场景的大量快递员面对逐年增加的配送需求，特别是各种节日期间暴涨的快件积压，多已难以在正常工作时长内完成任务了。
除了由于高配送需求带来的大工作量，快递员在末端配送中常遭遇多方面的阻碍。具体地说：第一，快递员无法事先与收件人沟通配送时间，致使工作日居住区无效派件率和重复派件率较高。第二，社区配送场景的门禁监管较多，使得快递员经常不得不耗费数分钟等待住户确认身份开门。第三，因为物业通常倾向于禁止快递员驾驶电动三轮车进入，导致快递员必须随三轮车携带无动力小板车，但携带小板车首先需要占据三轮车外部空间，降低单次运货量。其次小板车如果在三轮车上固定不当，容易在路上掉落并触发交通隐患。此外小板车也无法有效保护货品，使快递员不必担心在居民楼内配送时将待送件放在楼外会使部分快件被盗。第四，快递员每日配送快递的路径都不同，但快递员每日的配送顺序和路径多仅由快递员自己依靠经验判断和决定，缺少综合的数据支撑，因此末端配送路径判定上仍存在一定的优化空间。
目前业界尚未提出针对上述问题的综合性解决方案，自此，本发明提出一种应用自动跟随机器人和物联网系统的高效末端配送方法。所述方法需部署和使用基于自动跟随和物联网的协作型社区配送机器人系统，以实现派送前后台自动联络收件人预约收件时间，机器人携带重物并自主跟随快递员，通过物联网解锁门禁和预约电梯以及保护无人看管的快递，智能规划社区内每日送货路径等功能，最终实现高效的末端配送，并加强末端配送的自动化和信息化程度。
技术实现要素：
本发明的目的是为快递行业中的末端配送场景提供一种应用自动跟随机器人和物联网系统的高效配送方法。所述方法特别适用于在门禁和电梯较多的现代居住区等环境下高效地配送快递。为实现快递末端配送效率的提高，本方法具体要解决既有快递配送模式中两个方面的问题：
一，快递员工作中的通行和减负问题
在当前末端快递的配送流程中，行业通行的做法是为快递员配备电动三轮车和在禁止三轮车通行的区域使用的无动力小板车。通常地，当快递员前往现代居住小区等配送快递时，会面临通行问题：
①物业禁止电动三轮车进入，只能由快递员自行拖曳或推行小板车或购物车一次运载少量快递进入小区。这导致快递员需多次返回三轮车处取货。因此，本方法需在没有电动三轮车的情况下提高快递员每次携带快递的数量。
②快递员没有通过公共门禁的权限和道具，这一定程度上反映了小区物业对快递行业流动人员较大导致的安全风险的担忧，但这一限制也使得快递员必须等待收件人遥控解锁或等路过的居民开门，在一定程度上会拖延配送时间。因此，本方法需提供一种确保门禁系统有效而又允许快递员只在工作时间携带快递穿行门禁。
③等待电梯一样导致了快递员在工作中的时间浪费问题。由于快递员需携带无法经过楼梯的小板车，所以快递员必须在一楼层配送完毕后召唤电梯。在电梯正常使用时，快递员可能遇到电梯内空间不够或电梯被其他人长期占用等行为，导致无效等待时间过长。因此，本方法需提供一种能够让工作中的快递员预约电梯的机制。
此外，快递员在公共场所配送快递时，需要对配送以外的多种问题负责，例如：
①提高单位时间内的有效配送率，特别需要提前与收件人联系，确认收件人方便收件的时间或者将快递放进快递柜等第三方处代收件的许可。因此，本方法需使快递管理系统自动联系收件人获取定制化的配送要求。
②需要确保货物的安全，特别是避免快递在无人照看的情况下丢失。因此，本方法需在快递员离开时确保待送快递的安全。
③负责收取寄件，处理投诉和丢失等事务。因此，本方法需在配送任务高效完成时确保快递员还能提供这些服务。
二，配送时间和配送路径的规划问题
在当前末端快递的配送流程中，行业基本没有对快递员在末端配送时的派送时间和配送路径进行有效的规划：
①有时收件人对自己快递到达的日期不敏感，会出现人在外地难以收货，但快递已到达收件地址门口的情况。在这种情况下，快递员便白跑一趟，只能择日再投或者将快递放进快递柜。因此，本方法需在快递进入末端配送流程之前联络收件人，通知他们到货的日期，并使收件人可以根据具体情况提前对快件配送提出特殊要求，包括但不限于延期投递和将快递置于快递箱内。
②快递员每日配送的时间，路径和顺序基本由快递员根据经验决定，这也导致了末端配送时会出现一定的配送失败率，特别是在工作日的居民区中配送时，由于工作时间收件人不在家，导致收件地址经常会家中无人。因此，本方法需在配送发生之前联络收件人，通知他们到货的具体时段，并使收件人可以根据具体情况提前对快递配送提出特殊要求，包括但不限于更换配送时段，择日投递和将快递置于快递箱内。
③在新快递员刚上任的情况下，由于不熟悉新的工作环境和每日不同的配送路径，缺乏有效的路径规划指引，其配送效率也会较差。因此，本方法需为快递员提供基于每日待送快递收货地址和客户个性化要求的配送路径规划。
为解决上述导致快递末端配送场景效率低下的问题，本发明提供了一种应用自动跟随机器人和物联网系统的高效末端配送方法。该方法需要在末端配送场景，特别是在无障碍居民小区部署自动跟随机器人和物联网系统；其中对自动跟随机器人的要求是：拥有电池，动力系统，摄像头，gps模块，蓝牙模块，报警系统，信号传输系统，智能锁和承载机构，在使用时能够自动识别和跟随指定的使用者，能够在使用者以外的人试图强行破坏时启动报警系统，且在搭载了物联网模块后能够与接入了物联网的设备进行互动；对于物联网系统的要求是：对服务区域内的公用电梯和门禁系统进行物联网兼容，使另一台介入了物联网的设备能够在授权有效的情况下实现非接触交互操作，包括请求通过门禁和预约电梯功能。
该方法的实施要求完成一系列准备活动，例如行政备案，设备部署和安装，以及系统升级等，其中具体步骤包括：
①规划应用自动跟随机器人和物联网系统辅助快递配送的服务区域，向该区域快递配送需要经过的公共空间，以及公用门禁系统和电梯系统的各管理方获取门禁和电梯系统的通行或使用权限，在可能的情况下对门禁与电梯系统进行物联网控制模块的兼容性升级。②规划并建设机器人整备区，特别需安装机器人充电设施，并在用电子围栏划分了服务区域的机器人后台电子地图上进行标注。③在服务区域部署搭载了物联网控制模块和货物承载单元的自动跟随机器人，并从机器人使用单位处获取使用者的生物信息及设置机器人使用权限。④对快递公司的快递追踪系统与电话通知系统进行兼容性升级，使快递在进入末端配送流程之前，由系统后台生成预期到货时间，并通过电话智能语音机器人等多种方式向收件人进行告知，且使收件人可以通过电话，短信和手机应用等多种渠道要求快递更改配送日期或要求将快递放于新指定的收货位置，如快递柜等处。⑤对快递公司的快递追踪系统进行与无人车系统的兼容性升级，使一批快递在即将离开站点，开始末端配送流程时，由无人车的电子地图通过订单地址和其它信息生成本次最优配送路径，同时后台根据配送路径生成并自动通知收件人具体的收货时间，并再次获取客户的收货要求，如将快递置于快递柜处等。
在上述准备活动完成后，本发明提供的应用自动跟随机器人和物联网系统的高效末端配送方法即可投入使用。该机器人系统的应用预计将在适配快递业现有工作流程的情况下，一次性解决快递业末端配送流程中诸多由低信息化和低自动化带来的低效费比问题。首先，快递派送前由系统自动联络收件人和配送路径规划功能降低了由信息缺失带来的投递失败次数。其次，获取用户同意后才将快递放置于快递柜的步骤将提高客户满意度。第三，应用机器人看守待送快递降低了快递在无人监管的情况下失窃的可能性。第四，通过将机器人安置于配送区域和将配送区的门禁和电梯接入物联网，可大大提高快递员在工作期间于配送区域内的通行能力，进而提高快递末端配送的效率。第五，由快递员在引导机器人工作期间生成的一系列路径等数据可在未来被应用于研发或引导其它全自动配送机器人，进而深度提高末端配送的信息化和自动化程度。
本发明提供的高效末端配送方法，其优势在于人机互补。具体地说，相比传统末端配送方法，即只依靠快递员的人力进行配送时，由于快递员单次携带的快递数量有限，工作中缺少有效数据支持和通行权限，且快递员自身难以在配送快递时兼顾看管快递，提前通知收件人等事务，导致快递员在多种场景下的工作效率受到明显的限制。而相比于仅依靠无人配送车进行全自动配送的方法，由于现有无人车功能和通行能力等的限制，导致无人配送车仅能在少部分低风险场景下运行，如大学校园和科技园区等地。此外无人配送车无法在场景未安装物联网模块的情况下主动与门禁和电梯等进行互动，更无法到家门口将快递交给收件人或者将快递转存快递柜中。而采用本发明所提供的，应用自动跟随机器人和物联网系统的高效末端配送方法，可以快速地向既有的末端配送工作机制中引入自动跟随机器人，甚至物联网系统的支持。从配送规划上来说，本发明提供的方法通过保持对客户状态和需求的获取，能够降低由于客户不在家造成的单次投递失败率和重复投递率，且能够在快递员将快递寄存于快递柜前获取用户的许可，提高客户满意度。而有了自动跟随机器人的协助，快递员一次配送能携带更多快递，降低来回取快递的次数和时间，且能够在配送时暂时将部分快递保管于机器人中而不用担心快递被盗。除此之外，在场景中门禁和电梯引入了物联网操控方式后，快递员无需再等待他人开门，即可依靠自动跟随机器人所搭载的物联网控制模块解锁门禁甚至预约电梯。而即使场景中未引入物联网操控方式，快递员也可以手动操作电梯和门禁，而无需机器人物理接触门禁或电梯的操作面板。综上所述，本发明提供的末端配送方法相对可靠，且能够提高配送效率，能够在一定程度上降低快递公司在末端配送上的人力需求。
具体实施方式
本段内容将以本发明提供的应用自动跟随机器人和物联网的高效末端配送方法结合典型的居民区末端配送场景为例阐述其具体实施方式。本领域技术人员应当理解，以下内容是说明性而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
在该系统投入使用前的前期准备阶段，系统运营方应与该系统计划布置区域的物业管理方共同做好部署所述机器人系统的准备工作。所述准备工作包括但不限于：划定机器人日常整备区，规划运行区间并设置电子围栏，安装机器人充电设备，对电梯和门禁系统进行物联网升级等工作。上述准备工作在完成后，应由运营方对支持设备的安全性和操作性进行测试和验收。与此同时，系统运营方应与企业用户，特别是服务于本区的快递公司达成使用合同，同快递公司的快件管理系统进行连接，并确定具体使用人员名单和对应的使用者生物信息。
在准备工作验收完成之后，系统即可投入使用。首先，在快递站点对一批快件执行末端配送之前，系统后台会根据排班和配送逻辑对订单生成初始配送表。随后，系统后台会通过人工智能语音机器人给用户打电话、短信通知、小程序等方式知会收件人其快件预计在某日派送。如果收件人认为当天不便收货，则可通过电话，短信，小程序等渠道要求择期投递。在末端配送开始前，系统会根据收件人的要求修改初始配送表，以生成第一版配送规划表，对收件人要求择期投递的快件进行延后投递。
在末端投递开始时，快递员应在站点按照第一版配送规划表用手持终端对待送快件进行扫描并装车。在装车完毕后，快递员应核对并通过手持终端向后台确认本次配送的内容。当后台收到本次配送的单号后，系统会根据第一版配送规划表在虚拟地图上生成配送路径，计算出本次递送的各个快件预计在几时几分到达收货地址。随后，系统后台会通过智能语音电话，短信或者小程序等渠道通知收件人。收件人在收到通知后，如果对接收快件的时间没有异议，则不必回复。而如果收件人有特殊要求，则可通过电话，短信和小程序等渠道向系统后台提出要求，且系统可对典型要求预设快捷回复代码，如：①请放在快递柜中。②请放在某处。③我想发快递，请携带包装材料。④我想发快递，请携带文件袋。在收集了客户的定制需求后，系统会对第一版配送表进行修改，生成终版配送表并传达给快递员和机器人。
在快递员抵达小区后，快递员应首先在机器人停放点用生物信息和电子密钥解锁机器人，随后快递员应将车辆上装载的快件逐个转移至机器人的承载箱内。在确认货品依照配送表全部装满后，快递员应启动机器人的跟随模式，随后依照系统后台规划的路径进行配送。当快递员沿系统提供的路径行进时，机器人通过视觉分析，蓝牙追踪等方式保持对快递员的跟随，并通过gps模块向系统后台报送机器人当前位置。在此阶段，快递员可按照收件人的要求引导机器人行进至快递柜处进行投放，而机器人系统可提前向快递柜系统申请投放预约。在被要求投入快递柜的快递投递完成后，快递管理系统，机器人系统或快递柜系统便可通过短信等方式通知收件人快递已投放到位。
当快递员要进入一幢有门禁的建筑物时，跟随着快递员的机器人可通过物联网模块向门禁系统发送请求，门禁系统在核对了机器人序列号等信息后，即可允许快递员和机器人进入建筑物内。当订单配送地址在一楼以上且建筑物内有可通过物联网模块交互的电梯时，机器人可通过物联网模块向电梯管理系统预约从某楼层至某楼层，而机器人系统后台可通过电梯管理系统的数据获知机器人所在的楼层。如果收件地址中的电梯未搭载物联网控制模块，机器人仍可以在电梯和楼层间对快递员进行自动跟随，而由快递员手动操作电梯控制面板引导机器人在各楼层中移动。
当快递员仅需携带少量快递进入某栋建筑而不必由机器人全程伴随时，快递员可将部分快递取出随身携带，并将机器人停留在楼外。快递员在离开机器人投递快递前，需先将要投放的快递从机器人的承载箱中取出，随后将机器人调整至驻守模式。当机器人进入驻守模式后，机器人即刻停止对快递员的跟随状态，同时锁闭载物箱的顶盖，并启动制动刹车和全车传感器。如果机器人任何部位在驻守状态期间受到外力推动或击打破坏，机器人便会启动声光报警，同时向系统后台进行汇报和传输实时车况。机器人的驻守状态应由快递员通过验证生物信息和数字密钥解锁，或由系统后台进行远程解锁。
在快递员引导机器人完成本轮投递后，快递员应将机器人引导至配送区域中由物业划定的机器人整备区进行充电或等待装载下一轮快件。在当日配送任务结束后，快递员需确保机器人被正确地引导且停放到位。随后，机器人便进入充电模式，开始夜间充电工作，为第二天的投放工作做准备。机器人在夜间充电期间，其传感器和警报系统保持低功耗状态，而对机器人整备区的安保工作则交由物业负责。