中国建设信息化2022年7期

快递机器狗设计

卢启帆 张作成 何飞凡 程昌源 高川

（沈阳理工大学机械工程学院，辽宁 沈阳   110159）

摘要：物流行业的“最后一公里”配送问题一直以来都是行业性难题，上门派送时间成本高，效率低，为顺应当下物流行业的高速发展，更好地解决快递派送问题，在相关理论的支持下，我们设计了一款快递机器狗，通过电机驱动以及智能视觉等功能，更好地将快递配送到客户手中，解决了上门配送快递的难题，并且极大减少了人力与时间成本。

关键词：物流；最后一公里；快递机器狗

基金项目：2022年度大学生创新创业训练计划资助（项目编号：202210144047）

随着全球电子商务的深入发展，每天在全球各地都有不同的货物通过海、陆、空的方式运送到目的地，物流行业需要投入大量的司机。目前，劳动人口数量下降、老龄化现象加速、土地成本提升，在这样的背景下，“机器换人”成为降低物流人工成本和提高仓储物流效率的最主要的解决方案。快递配送的最后一公往往是最消耗人力和物力资源的，虽然现在我国各地已经开通了快递驿站和网点服务，但依然没有解决快递末端的配送问题，尤其是在当下疫情形式严峻期间，无人化配送可以很好地解决因疫情原因快递无法配送的问题，能有效提高物流行业的工作效率。

为打通快递最后一公里，采用机器狗的方式来送快递，是一种创新的方式，四足快递机器狗可以实现跨越台阶，执行敲门和开门等动作，从拿到需配送快递开始，快递机器狗将会按照指定路线，全程采用智能视觉识别模块，规避行人或路途障碍物，将快递包裹安全送到手中，实现上门服务。近些年来，快递行业已经在不断尝试采用智能无人机器人配送快递，效果显著，但大多采用四轮驱动，对于特殊路段避障能力仍有欠缺，并且无法像快递机器狗一样上楼梯配送，快递机器狗在运送途中可以灵活应对多种路况，除了解决上楼梯难题外，还实现了送货上门服务。

1 产品解决的关键性问题

1.1负重问题：基于机器狗是电动机器人的现实，机器狗以目前的结构难以负重较重的货物，但是依然可以载重中小型的日常货物，通过程序控制大扭矩舵机与电机之间的相互配合，调整行走时的运动姿态，可以弥补因货物重量而带来的四肢运动不便的情况，再加上给机器狗配有坚硬的骨架，能够完成日常生活的快递配送任务。

1.2避障问题：快递机器狗在配送环节的最后几百米时，大概率将进入人员密集的地区，更加考验机器狗的灵活应对能力，为此，快递机器狗有灵敏的视觉识别系统与四肢协调系统，在指定道路行进时，通过自身传感器感知周围环境，当智能视觉识别系统检测到前方出现障碍时， 机器狗将自动调整路线，面对突发情况，四肢协调系统首先控制机器狗整体保持平衡，调整四肢运动方向，保证快递的安全，做到及时避让。

1.3翻倒问题：每一只机器狗在日常使用中，可能会因为各种问题导致翻倒这种意外情况，对于快递机器狗而言，每一次翻倒对快递都是致命伤，除了加强外壳对快递的保护，还配有一只机械臂便于机器狗在翻倒后，能立刻站起，继续执行配送任务。

2 产品结构设计

2.1快递机器狗腿部设计

本产品采用大扭矩舵机代替传统机器狗机械关节，使机器狗拥有更大的快递载重能力与稳定行走的能力，每只腿部搭配两个电机作为运动关节，通过四足控制算法使快递机器狗可以完成基本的下蹲、跨步、走楼梯等行走功能，为使机器狗能更加灵活的行走并且应对多种突发路面情况，在机器狗躯干的四肢连接处各装上了一个横向舵机，通过对各个舵机的协调控制，可以实现横向平移甚至斜向平移，以确保机器狗在遇到特殊路障时，可以做到灵活避让，同时，该腿部结构使机器狗可以在道路不平坦的情况下仍平稳前进。

参考文献：   

（1）周永强 、李佳、崔晔，四足仿生机器狗运动控制研究.

（2）张鑫雨、毛艺晔、高燕，基于树莓派的视觉机器狗巡线设计.

（3）方子豪、刘栎汐、高海晖，适用多种环境的救灾勘探四足仿生机器狗.

作者简介：卢启帆（2003-），男 ，河南新乡长垣人，本科，研究方向：机械设计制造及其自动化。