基于物联网技术的商品自主配送方法及系统与流程

本发明涉及商品配送的技术领域，尤其涉及一种基于物联网技术的商品自主配送方法及系统。

背景技术：

随着中国物流业信息化水平不断提高，一批新兴技术开始在物流领域广泛应用，物流业正在进行智能升级，国家也发布了相应的纲领大力推动智能物流发展。

为了适应物流行业的快速发展，加快“最后一公里”的配送速度，将商品交付到消费者手中，进一步降低物流时间等成本，提升效率进而发掘更多新的市场机会，从2017年起，许多电子商务公司，如美团、京东、阿里巴巴旗下的菜鸟驿站等都在开始着手开发自主配送机器人。自主配送机器人可以通过多个高分辨率摄像头和激光雷达等的各种传感器必须感知周围世界，在复杂、动态的城市环境中进行本地化地路径规划和行驶，实时识别行人、汽车、交通信号灯、标志和其他物体并做出反应。

然而，目前的自主配送机器人自动避障和智能路径规划的能力差，不能有效适应辅导的道路情况，因此，现有的配送机器人大都是应用在智能仓库，在规定的路径上进行货品的分拣。因此，现有“最后一公里”的配送方式依旧是通过快递员或者配送员进行配送。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明的主要目的是提供一种基于物联网技术的商品自主配送方法及系统，旨在实现商品在自主投放，降低人工投放的成本。

为实现上述目的，本发明提出的基于物联网技术的商品自主配送方法，其包括：

根据订单信息，将订单上的商品分拣至一第一周转盒内；

通过投放小车将具有相同目的区域的第一周转盒运送至同一配送车内，所述配送车内具有存储柜，第一周转盒存放于所述存储柜的储物格内；

通过配送车将投放小车随第一周转盒一起运送至目的区域，根据预设行进路线，控制投放小车在配送车和自提柜之间进行第一周转盒的投放工作。

本发明还提出一种基于物联网技术的商品自主配送系统，其包括：

自提柜，其具有多个呈横纵排列的单元格，每一单元格内分别存放有第二周转盒；所述第二周转盒的正面和背面均设有铁质薄片，所述单元格内部设有与第二周转盒背面的铁质薄片磁性吸附的电磁板以及用于将第二周转盒从单元格内弹出的弹射机构；

配送车，其具有货柜，所述货柜内具有两个存储区以及活动区，两所述存储区位于存储区两侧，每一存储区内设有存储柜，待配送的第一周转箱存放于所述存储柜的储物格内；活动区出口与货柜尾部的柜门相对；所述货柜尾部设有能够向外翻转并接触地面的升降尾板；

至少一用于将所述自提柜内的第一周转箱与自提柜内的第二周转盒相互替换的投放小车，所述投放小车置于所述活动区内；每一所述投放小车包括移动部、设于所述移动部上的升降部、以及设于所述升降部顶部的交换部；所述交换部包括底板，设置在所述底板上的直线模组、以及设置在直线模组上的磁性吸附板。

可选地，所述货柜的两侧具有能够向外展开的展翼板，使得存储柜的储物格外露。

可选地，所述第一周转盒的底部设有两个滑槽，所述存储柜的储物格和所述自提柜的储物格内均设有导向板，所述导向板上设有与所述滑槽对应的导轨。

可选地，所述导向板为ptfe材料制成的塑料板。

可选地，所述第一周转盒的底部设有第一磁铁，所述导向板上设有与第一磁铁相对的第二磁铁，且第一磁铁与第二磁铁相对一面的磁极相同。

可选地，所述第一周转盒第二周转盒均为lcp、para或peek塑料材料制造而成。

可选地，所述升降部包括交叉式支架以及电动推杆，所述交叉式支架的底部滑动设置在所述移动部上，其顶部滑动设置在所述交换部的底板上；所述电动推杆的固定端枢接在移动部上，所述电动推杆的自由端枢接在交叉支架一水平设置的连接杆上。

可选地，每一所述底板上的直线模组为两个，所述磁性吸附板设置在其对应的直线模组上。

可选地，每一所述底板上的直线模组为四个，每一所述磁性吸附板对应两个直线模组。

本发明的技术方案通过将投放小车随商品一起配送到目的区域的自提柜，然后通过投放小车来实现商品从配送车到自提柜的自动无人投放，并自动回收控制的第二周转盒，降低商品投放和周转盒回收的人工成本。

本发明提供的配送系统还具有以下优点：

1、投放小车还可以应用与仓库内进行商品的分拣工作，当投放小车完成仓库内的商品分拣后，可以随配送车一起在目的区域进行商品自动投放，从而促进配送车、投放小车以及自提柜之间的协同配合，使得投放小车不仅仅局限于仓库使用，提高投放小车的适用范围。

2、与配合无人智能仓库，还可实现24小时不间断的配送。

3、周转盒可以作为商品的外包装周转使用，相比于纸箱包装更加环保。

4、配送车一次可以实现配送60个周转盒，每个周转盒内的可以存放1-5件商品，也即一次配送可以实现至多300件商品的配送，大大提高配送效率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明基于物联网技术的商品自主配送系统一实施例的结构示意图；

图2为自提柜的结构示意图；

图3为第二周转盒与自提柜的配合示意图；

图4为第二周转盒(或第一周转盒)的结构示意图；

图5为配送车的结构示意图；

图6为货柜内部的结构示意图；

图7为货柜展开状态的示意图；

图8为存储柜的结构示意图；

图9为投放小车的结构示意图；

图10为投放小车的交换部的俯视图；

图11为投放小车驶出配送车的状态示意图；

图12为投放小车在自提柜与存储柜之间进行投放和回收的工作示意图；

图13为本发明基于物联网技术的商品自主配送方法的流程示意图。

附图标号中：

100-自提柜，100a-单元格，100b-容置槽，100c-安装槽，110-第二周转盒，110a-滑槽，111-铁质薄片，112-第一磁铁，120-触控屏，130-导向板，140、233-距离传感器；

200-配送车，210-货柜，210a-存储区，210b-活动区，211-展翼板，220-升降尾板，230-存储柜，230-储物格，231-第一周转盒，232-磁性板；

300-投放小车，310-移动部，320-升降部，321-交叉式支架，322-电动推杆，330-交换部，331-底板，332-直线模组，333-磁性吸附板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一，由图1给出，本发明提供的基于物联网技术的商品自主配送系统，其包括：一自提柜100、一配送车200、以及至少一投放小车300。

如图2-4所示，该自提柜100的具有多个呈横纵排列的单元格100a，每一单元格100a内分别存放有第二周转盒110。该第二周转盒110的正面和背面均设有铁质薄片111，单元格100a内部设有与第二周转盒110背面的铁质薄片111磁性吸附的电磁板(图中未示出)以及用于将第二周转盒110从单元格100a内弹出的弹射机构(图中未示出)。

当第二周转盒110置于单元格100a内时，电磁板上电产生一定磁性，将第二周转盒110背面的铁质薄片111吸附固定住，同时铁质薄片111还会挤压弹射机构，使得弹射机构处于压缩状态。当电磁板断电后，第二周转盒110就会在弹射机构的弹力作用下从单元格100a被弹出一定的距离。

在本实施例中，该弹射机构由若干并排设置的弹簧组成。在单元格100a的内设有容置槽100b，若干弹簧置于该容置槽100b。电磁板的数量为两个，分别设置在容置槽100b两侧的安装槽100c内。第二周转盒110被推入单元格100a时，两电磁板会吸附住第二周转盒110内的铁质薄片111，并压住容置槽100b内的弹簧。

为了避免被弹出容置槽100b，弹簧的一端固定在容置槽100b内。

自提柜100上还设有一触控屏120，用户可通过操控触控屏120进行取货操作。取货流程与现有一般的自提柜100的取货方式相同。例如，用户可通过输入取货码解锁对应的电磁板。解锁后，电磁板的电源被切断，弹射机构将第二周转盒110向外弹出一定距离，使得用户可以抓取第二周转盒110的侧壁，进一步将第二周转盒110从单元格100a内抽出，取出第二周转盒110内的商品，取货完成后，将第二周转盒110重新推入单元格100a内即可。

为保证用户在将第二周转盒110推入单元格100a时，能够快速吸附固定住第二周转盒110。单元格100a的与第二周转盒110背面相对的一面设有距离传感器，当距离传感器感应的有物体靠近时，重新接通电磁板的电源，使得电磁板产生磁性，由此当用户将第二周转盒110推入可以将第二周转盒110吸附固定在单元格100a内。

此外，电磁板也可以断电后，在设定时间内进行自动通电，例如，在电磁板断电后5s后，电磁板自动接入供电电路，使得电磁板恢复磁性。用户可以在5s内将电磁板抽离电磁板磁性吸引的感应范围。当用户将空置的第二周转盒110推入单元格100a到一定程度后，电磁板就会自动吸引空置的第二周转盒110进一步向单元格100a内运动，从而吸附固定住单元格100a。

优选地，在上述实施例的基础上，在第二周转盒110的底部设有两个滑槽110a，在自提柜100的单元格100a内设置一导向板130，在该导向板130上设有与滑槽110a对应的导轨。通过设置导向板130，可以对第二周转盒110起到一定的导向作用，使得第二周转盒110在单元格100a内滑动地更加顺畅，便于弹射结构将第二周转盒110弹出电磁板的磁性感应范围，即便用户在电磁板恢复磁性后也可顺利将第二周转盒110从单元格100a内抽出。并且，也方便用户将第二周转盒110从单元格100a内抽出。

进一步地，在上述实施例的基础上，采用ptfe材料制成塑料板作为导向板130。ptfe材料制成的塑料板的摩擦性能低、耐磨性能好，可以使得第二周转盒110的滑动更加顺畅丝滑，且减小第二周转盒110的磨损。同时还便于后续通过磁力来驱动第二周转盒110移动。

再进一步地，在上述实施例的基础上，还可以在第二周转盒110的底部设有第一磁铁112，并在导向板130上设置与第一磁铁112相对的第二磁铁。该第一磁铁112与第二磁铁相对一面的磁极相同，由此使得第一磁铁112与第二磁铁产生排斥。通过第一磁铁112与第二磁铁之间的斥力来进一步减小第二周转盒110施加在导向板130之间的压力，从而进一步减小第二周转盒110与导向板130之间的摩擦力。当第二周转盒110内存放有较多的商品的情况下，依然可以使得第二周转盒110保持滑动地顺畅性，提高用户的使用体验。同时，进一步提高通过磁力驱动第二周转盒110移动的效率。

如图5-8所示，该配送车200具有货柜210，货柜210内设有依次并排分布的存储区210a、活动区210b和存储区210a。配送时，投放小车300驶入货柜210的活动区210b，由配送车200将投放小车300随第一周转盒231一起运送到目的区域。

每个存储区210a内分别设有存储柜230，该存储柜230具有多个呈横纵排列的储物格230a，每个储物格230a内均可存放待配送的第一周转盒231。当系统接收外部订单后，根据订单信息，将订单上的商品分拣至一第一周转盒231内。而后，系统再通过投放小车300将具有相同目的区域的第一周转盒231运送至同一配送车200的存储柜230的储物格230a内。

应当说明的是，在本实施例中，第一周转盒231与第二周转盒110的为同一类型的周转盒，为了便于区分，故将配送车200中待配送的周转盒命名为第一周转盒231，将自提柜100内空置的周转盒命名为第二周转盒110。

为了减轻第一周转盒231和第二周转盒110的重量，以便于后续通过磁力驱动第一周转盒231或者第二周转盒110移动，在本实施例中，第一周转盒231和第二周转盒110均采用lcp、para或peek等塑料材料制造而成，质量轻，结构强度好且耐磨。

存储柜230的每一储物格230a内同样设有导向板130，该导向板130与前述的导向板130一致，用于提高第一周转盒231滑动地顺畅性，以便于进行抽取或存放。

对应地，为了固定住第一周转盒231或者回收的第二周转盒110，在储物柜的内部设有两个磁性板232，用于吸附固定第一周转盒231或者第二周转盒110。

配送时，配送车200会将至少一投放小车300一起运送到目的区域的自提柜100，并将存储柜230内第一周转盒231与自提柜100内的空置的第二周转盒110互换，从而实现商品从下单到自提柜100的自主投放。

货柜210的尾部设有能够向外翻转并接触地面的升降尾板220，该升降尾板220固定于配送车200的尾部。应当说明的是，该升降尾板220与现有货车中所应用的升降尾板220基本一致，其具体结构和动作原理和参照现有的升降尾板220来实施，在本实施例中，该升降尾板220采用的是垂直式升降尾板220，可以对货车尾部起到一定的防护作用。

当配送车200到达其配送路径上的一目的区域时，通过车载全向有源读写器获取自提柜100的柜体标签数据，通过车载无线网络将本车车辆信息以及目的区域的自提柜100的标签信息打包发送给后台的配送系统，由配送系统根据车辆信息以及自提柜100的标签信息将对应的投放任务发送给配送车200，配送车200载接收该投放任务信息后，从投放任务中解析出投放路线。最后，如图11-12所示，由配送车200驱动升降尾板220翻转并接触地面，根据投放路线控制投放小车300在自提柜100和存储柜230之间来回移动，进行投放货和回收工作。

投放小车300上设有无线通讯模块，配送车200可通过车载网络来控制投放小车300按照投放路线进行投放和回收，并实时将投放小车300的工作状态反馈到配送系统。

为了使得投放小车300能够按照投放路线，在自提柜100的一旁设置一指定停车区，配送时，由配送司机将配送车200停放在指定停车区内，并以指定停车区中的一点作为起始点，对投放小车300的路径进行规划。

配送车200停放在指定停车区后，配送车200和自提柜100的位置都是确定的，相对自提柜100中的每个储物格230a和货柜210中的每个单元格100a的位置都是确定的，因此可以对投放小车300从配送车200到自提柜100之间的行动路线进行预先规划，从而在配送车200达到目的区域后，根据规划的行动路线(即前述的投放路线)来控制投放小车300进行投放第一周转盒231和回收第二周转盒110。

为了使得规划的投放路线更加准确，减小配送司机人为停车存在的偏差，在本实施例中，可以在配送车200上内置自动泊车系统，通过自动泊车系统实现精准停车。并且，还可通过车载无线网络将停车信息发送给配送系统，以便于配送系统根据停车信息中的定位数据，对投放路线进行微调，使得规划的投放路线更加准确。

为确定投放小车300是否按照路径进行行进，在自提柜100每一单元格100a和存储柜230的每一储物格230a的正面设有距离传感器140、233，当投放小车300靠近储物格230a或者单元格100a时，可以通过距离传感器140、233来感知投放小车300已到达投放位或者回收位(投放小车300将单元格100a内空置的第二周转盒110取出时，该单元格100a成为投放位；投放小车300将储物格230a内的待配送的第一周转盒231取出时，该储物格230a成为回收位)，从而控制投放小车300进行下一步的投放或回收工作。

由于配送车200的车厢与地面存在一定的高度，这对于投放小车300的投放路线的精准度具有一定的影响。故，在本实施例中，该货柜210采用的是展翼式货柜210，即货柜210的两侧具有能够向外展开的展翼板211。对应的存储柜230的存储口朝向展翼板211，当货柜210的展翼板211展开时，使得存储柜230的储物格230a外露。由此，使得投放小车300可以无需上下货柜210进行投放和回收工作，可以直接以地面作为行动基准面进行投放工作。具体地，先控制投放小车300驶出货柜210的活动区210b，向自提柜100左侧倒数第二个的单元格100a运动，通过距离传感器140来使得投放小车300与自提柜100左侧倒数第二个的单元格100a对齐。然后，以自提柜100左侧倒数第二个的单元格100a所在的位置为投放路线的起点和终点，根据投放路线控制投放小车300进行投放和回收工作。当全部的投放和回收工作结束后，先控制投放小车300运动到与自提柜100左侧倒数第二个的单元格100a对齐的位置，再控制投放小车300返回配送车200内，由配送司机将配送车200驾驶到下一目标区域的对应的指定停车位，进行新的投放工作。

如图9-10所示，该投放小车300主要由移动部310、升降部320以及交换部330组成。其中，移动部310包括机架、设置在机架底部的活动轮以及用于驱动活动轮的驱动机构。为了感应投放小车300与其他物体(例如自提柜100)之间的距离，机架的周侧均设有均匀分布的距离传感器。

在本实施例中，该移动部310与现有一般的投放小车300的驱动结构基本一致，在此不进行一一赘述。

该升降部320包括交叉式支架321以及电动推杆322，交叉式支架321的底部滑动设置在移动部310上，其顶部滑动设置在交换部330的底板331上。电动推杆322的固定端枢接在移动部310上，电动推杆322的自由端枢接在交叉支架一水平设置的连接杆上。当电动推杆322伸出时，可带动交叉式支架321伸展，从而抬升交换部330的高度，使得交换部330可以与处于高位的储物格230a或者单元格100a对齐。当电动推杆322回缩时，同步带动交叉式支架321收缩，从而令交换部330与较低位置的储物格230a或者单元格100a对齐。

由于移动部310和收缩的升降部320本身具备一定的高度，因此，在本实施例中，对于低于移动部310和收缩的升降部320累计的高度还低的单元格100a不进行投放和回收工作。

该交换部330包括一底板331，交叉式支架321的顶部与底板331的底面滑动连接配合。底板331的顶面设置有两直线模组332，每一直线模组332上均设有与底板331垂直的磁性吸附板333。

当投放小车300按照规划的投放路线一定到一空置的第二周转盒110下方，投放小车300通过控制电动推杆322向外伸出，将交换部330抬升至与该空置的第二周转盒110相同的高度，并通过驱动直线模组332驱动磁性吸附板333向空置的第二周转盒110运动。该空置的第二周转盒110对应的单元格100a上的距离传感器感应到磁性吸附板333后，断开单元格100a内电磁板的电源，由弹射机构将空置的第二周转盒110弹出一定的距离，再有磁性吸附板333通过磁力带动空置的第二周转盒110继续向磁性吸附板333移动，至空置的第二周转盒110被吸附在磁性吸附板333。

取出空置的第二周转盒110后，投放小车300移动，使得待配送的第一周转盒231与空置的单元格100a对齐，并通过另一直线模组332推动第一周转盒231向单元格100a内移动，当单元格100a内部的距离传感器感应物体靠近后，加大电磁板上的电流，从而增加电磁板的磁性，同时减小磁性吸附板333上的电流，使得第一周转盒231在电磁板的磁极作用下继续向单元格100a内运动，直至第一周转盒231被吸附固定在单元格100a。

从存储柜230的储物格230a内取出第一周转盒231时，先控制投放小车300按投放路线移动到存储柜230某一储物柜的正对面，通过最下方一排的储物格230a正面的距离传感器233来感应投放小车300具体移动的哪一列储物格230a。当投放小车300运动指定的第一周转盒231所在的一列的储物格230a时，抬升交换部330，驱动磁性吸附板333向指定的第一周转盒231移动，并加大磁性吸附板333的磁力，使得该磁力大于储物格230a内的磁性板232施加在第一周转盒231上的磁性吸附力，进而使得第一周转盒231向磁性吸附板333移动，从而取出第一周转盒231。

将空置的第二周转盒110存入存储柜230的储物格230a内时，其原理与从存储柜230内取出第一周转盒231的原理类似，即先控制交换部330上的磁性吸附板333与空置的储物格230a对齐，将空置的第二周转盒110插入空置的储物格230a内，插入到直线模组332的极限运动距离后，减小或去掉磁性吸附板333的磁性，使得空置的第二周转盒110可以在储物格230a内部的磁性板232的磁性吸引力的作用向储物格230a内运动，并被吸附在磁性板232上。

优选地，在上述实施例的基础上，底板331上的直线模组332设置为四个，每一磁性吸附板333对应两个直线模组332，以保证在投放或回收时，能够驱动周转盒平稳移动。

本发明的技术方案通过将投放小车300随商品一起配送到目的区域的自提柜100，然后通过投放小车300来实现商品从配送车200到自提柜100的自动无人投放，并自动回收控制的第二周转盒110，降低商品投放和周转盒回收的人工成本。

本发明提供的商品自主配送系统还具有以下优点：

1、投放小车300还可以应用与仓库内进行商品的分拣工作，当投放小车300完成仓库内的商品分拣后，可以随配送车200一起在目的区域进行商品自动投放，从而促进配送车200、投放小车300以及自提柜100之间的协同配合，使得投放小车300不仅仅局限于仓库使用，提高投放小车300的适用范围。

2、与配合无人智能仓库，还可实现24小时不间断的配送。

3、周转盒可以作为商品的外包装周转使用，相比于纸箱包装更加环保。

4、配送车200一次可以实现配送60个周转盒，每个周转盒内的可以存放1-5件商品，也即一次配送可以实现至多300件商品的配送，大大提高配送效率。

实施例2，如图2所示，基于上述的商品自主配送系统，本发明还提供了一种商品自主配送方法，该方法包括：

s1，根据订单信息，将订单上的商品分拣至一第一周转盒内；

s2，通过投放小车将具有相同目的区域的第一周转盒运送至同一配送车内，所述配送车内具有存储柜，第一周转盒存放于所述存储柜的储物格内；

s3，通过配送车将投放小车随第一周转盒一起运送至目的区域，根据预设行进路线，控制投放小车在配送车和自提柜之间进行第一周转盒的投放工作。

本实施例提供的商品自主配送方法通过将投放小车随商品一起配送到目的区域的自提柜，然后通过投放小车来实现商品从配送车到自提柜的自动无人投放，并自动回收控制的第二周转盒，降低商品投放和周转盒回收的人工成本。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。