王黎雪 王嘉毅 張志強(qiáng)

淮陰工學(xué)院 江蘇淮安 223200

一、外賣無人配送系統(tǒng)運(yùn)行流程

本文無人外賣配送系統(tǒng)研究采用了無人配送車和送貨小車結(jié)合起來的設(shè)計(jì)理念,由雙車共同完成外賣配送流程。由于無人配送小車無法完成長距離運(yùn)輸?shù)墓ぷ?因此大車負(fù)責(zé)長途路線的配送,小車用來最后短距離內(nèi)的單元樓層上的配送,無人配送系統(tǒng)在人、機(jī)、環(huán)境協(xié)作過程中,更好地實(shí)現(xiàn)商家-無人配送車-行駛路線規(guī)劃-用戶之間的信息對(duì)接與傳達(dá)。

首先是對(duì)外賣無人配送市場(chǎng)和同類產(chǎn)品進(jìn)行了分析,對(duì)無人配送系統(tǒng)具體的服務(wù)流程和信息的交互方式進(jìn)行了拓展性分析,總結(jié)出外賣配送的詳細(xì)流程大致可以概括為用戶下單、商家接單、放置外賣、途中配送、抵達(dá)目的地、小車送貨(電梯或者爬樓梯)、返回大車內(nèi)部、大車前往集中充電倉。交互設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:一是無人運(yùn)輸系統(tǒng)與商家的交互設(shè)計(jì),包括商家信息確認(rèn)的設(shè)計(jì)、商家將外賣放入無人配送車的設(shè)計(jì)、放入車中的具體位置設(shè)計(jì)、外賣的保溫固定裝置的設(shè)計(jì);二是無人配送系統(tǒng)和平臺(tái)在送貨狀態(tài)的設(shè)計(jì),包括無人配送將外賣轉(zhuǎn)移到實(shí)際配送終端無人車、小型配送車的轉(zhuǎn)運(yùn)方式設(shè)計(jì)、實(shí)際配送終端小車與外賣在無人配送車內(nèi)的布局設(shè)計(jì)、實(shí)際配送終端小車與外賣的固定方式設(shè)計(jì)、實(shí)際配送終端的在無人運(yùn)輸車的出發(fā)方式設(shè)計(jì);三是無人運(yùn)輸系統(tǒng)與用戶的交互設(shè)計(jì),包括不同實(shí)際配送終端抵達(dá)用戶位置的方案設(shè)計(jì)、用戶信息確認(rèn)的設(shè)計(jì)、用戶取貨及無人配送車返回的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

二、外賣無人配送系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)分析

無人配送系統(tǒng)在運(yùn)行中主要依靠自動(dòng)監(jiān)控與防護(hù)技術(shù)、無人駕駛技術(shù)、自動(dòng)駕駛技術(shù),通過感知(傳感器與創(chuàng)建環(huán)境地圖)、規(guī)劃(尋找最優(yōu)化路徑)與執(zhí)行(驅(qū)動(dòng)車輛自動(dòng)駕駛和安全功能)三個(gè)層面來實(shí)現(xiàn)外賣無人配送任務(wù)[1]。隨著技術(shù)的進(jìn)步和政策的完善,未來將在開放式道路和封閉路段均可運(yùn)行,應(yīng)用場(chǎng)景廣泛。軟件方面,通過在供需兩端構(gòu)建信息交互平臺(tái)配合5G、大數(shù)據(jù)分析、路徑智能規(guī)劃等新銳技術(shù),形成對(duì)無人配送系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的技術(shù)支持。硬件方面,無人配送系統(tǒng)采用無人運(yùn)輸車、小型終端配送車形成一套立體智能外賣配送系統(tǒng),極大地提高整個(gè)配送流程中的配送效率。

三、外賣配送系統(tǒng)交互流程的功能與信息邏輯

在每個(gè)交互流程中,功能信息傳達(dá)和邏輯表現(xiàn)是無法避免的,大致可以分為:外賣存儲(chǔ)時(shí),商家與無人配送車的信息交互;在放置好外賣后,外賣盒與終端配送車的信息交互;在配送過程中,配送車與環(huán)境之間的信息交互,配送車之間以及配送車與外賣員間的信息交互等。

首先是外賣存儲(chǔ)。商家掃描有外賣單號(hào)的二維碼,將二維碼放置到配送車前方的掃描識(shí)別器上,為了用戶使用起來更方便,識(shí)別器位于車的上前方,這樣無論在哪兒一投放,外賣都要在同一個(gè)規(guī)定地方完成訂單信息的輸入任務(wù),盡可能地降低出錯(cuò)率和找不到的情況。一個(gè)訂單對(duì)應(yīng)著一個(gè)外賣盒,根據(jù)指令傳輸,配送車將對(duì)車內(nèi)外賣存儲(chǔ)盒使用情況進(jìn)行分析,打開未在使用中的外賣儲(chǔ)物盒,盒子上方對(duì)應(yīng)無人配送車的車頂,車頂?shù)拇蜷_方式是它先向上頂出然后平移到左右兩側(cè),車頂打開后,外賣盒隨之打開,按照外賣盒閃爍燈光和語音提示,等待商家放入貨物,系統(tǒng)核實(shí)無誤后,盒體關(guān)閉。那么小車將外賣盒從大車上運(yùn)出去,它從大車到小車上的轉(zhuǎn)運(yùn)方式是什么呢?在運(yùn)輸過程中,它是以履帶傳遞的方式實(shí)現(xiàn)外賣盒運(yùn)輸和轉(zhuǎn)移,利用履帶上方的隔板將盒子平推至小車中間承載區(qū)域這一方式,完成轉(zhuǎn)移任務(wù)。此外,外賣盒穩(wěn)定放置在小車上后,會(huì)依靠盒體下方以及小車表面底盤的磁吸裝置進(jìn)行吸附固定。外賣盒隨著履帶的傳送開始運(yùn)輸,盒子到小車邊緣處,履帶上帶有磁吸功能凸起的組塊會(huì)將外賣盒平推到小車底盤中間位置,外賣盒的轉(zhuǎn)運(yùn)主要依靠小車底盤上表面以及盒體下表面的磁吸裝置,完成外賣盒從履帶到小車上的移動(dòng)。那么盒體從終端小車到大的配送車的轉(zhuǎn)移方式是怎樣的?它是通過處在履帶上的隔板(用于配送車推出盒體部件的)上凸出的部分,以電磁力將盒體往回吸到履帶上,用原履帶將外賣盒送回側(cè)邊。外賣盒轉(zhuǎn)運(yùn)至小車上后,完成終端配送,終端配送形式有四種,包括用戶自取、保溫箱放置、外賣存取柜寄存、乘坐電梯或者爬樓對(duì)外賣直接送達(dá)[2]。以下描述將從具備代表性的配送小車爬樓送外賣展開,配送小車爬樓要滿足以下條件:一要保持外賣盒的穩(wěn)定,沒有大幅度的左右搖晃和掉落;二是要踏步,登樓梯前進(jìn)。保持穩(wěn)定前進(jìn),首先,小車輪子外形和材質(zhì)要進(jìn)行設(shè)計(jì),繪制不同輪子設(shè)計(jì)的方案,進(jìn)行推敲驗(yàn)證,要保證輪子能輕松壓過樓梯。最終確定采用類似齒輪的大輪子,結(jié)構(gòu)參考了挖掘機(jī)的車輪的應(yīng)用原理,它在運(yùn)作時(shí)是通過輪子內(nèi)部的棱,壓在樓梯上,然后就找到了重力支撐的著力點(diǎn),因此輪子就獲得了動(dòng)力,實(shí)現(xiàn)輪子在樓梯上的前進(jìn)上升。其次,外賣盒盡量要保持水平,在斜坡樓梯上時(shí),可以參考液壓裝置原理,在小車內(nèi)部裝置陀螺儀,當(dāng)它檢測(cè)到角度變化,會(huì)提示裝置保持平衡,液壓裝置就會(huì)啟動(dòng),在往上爬樓梯的過程中,液壓裝置會(huì)抬起吸附在裝置上的外賣盒后面一端,前面一端通過固定軸進(jìn)行連接,外賣盒就可以穩(wěn)定地存在于小車上了。

接著是小車到達(dá)用戶處,用戶取貨,用戶掃描外賣盒體上方二維碼取貨,取出外賣。因此人們拿取外賣的高度要符合人體站立拿東西時(shí)的最佳尺寸,根據(jù)人機(jī)工程學(xué)的相關(guān)理論知識(shí),小車整體高度設(shè)置在70cm左右。此外,外賣盒打開的方向正對(duì)著用戶所處小車前方,用戶直接就可以看到自己的外賣,這樣的打開方式更符合人們平時(shí)開盒的習(xí)慣,具有視覺沖擊力,體驗(yàn)感較舒適;完成訂單送貨后,如果沒有接收其他送貨訂單,無人配送貨車需要前往集中的充電倉進(jìn)行充電,如果在路途中遇到了突發(fā)問題如遇到錯(cuò)誤指令識(shí)別、停止不動(dòng)或者復(fù)雜的場(chǎng)景等特殊情況時(shí),會(huì)采用人機(jī)協(xié)同的方式進(jìn)行配送。這時(shí),配送車會(huì)及時(shí)將出錯(cuò)信息和訂單數(shù)量反饋給外賣員以及配送系統(tǒng)服務(wù)平臺(tái),外賣員會(huì)按照配送車的定位,找到車所在位置,檢查出錯(cuò)原因,確保無故障后,可繼續(xù)進(jìn)行配送;如果車已壞,就要轉(zhuǎn)運(yùn)外賣訂單給其他配送車,無人配送系統(tǒng)會(huì)分派在附近區(qū)域運(yùn)行的配送車?yán)^續(xù)完成配送任務(wù),由前往檢查的外賣員將外賣盒里的貨物取出,掃描配送車前往識(shí)別器,將訂單信息核實(shí)好后,就可以將外賣一單單地轉(zhuǎn)移放置到另一輛車內(nèi)的外賣盒內(nèi),然后配送車?yán)^續(xù)前往送貨點(diǎn)。最終由拖車?yán)叱鰡栴}的配送車,到集中分配的充電倉服務(wù)點(diǎn)進(jìn)行維修。

四、功能實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)

為了更好地實(shí)現(xiàn)外賣無人配送系統(tǒng)流程服務(wù),需要對(duì)其配送機(jī)器進(jìn)行結(jié)構(gòu)功能再設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)時(shí)要將內(nèi)部的結(jié)構(gòu)與外部形態(tài)結(jié)合起來,對(duì)配送車內(nèi)的布局方式和結(jié)構(gòu)裝置的擺放進(jìn)行合理規(guī)劃和邏輯分析,充分利用好空間,使各個(gè)結(jié)構(gòu)部件有序地進(jìn)行配合。根據(jù)車內(nèi)布局方式和運(yùn)輸條件,無人配送車內(nèi)部主要涉及以下幾個(gè)裝置:整體布局和配送模式采用的是大車+小車雙組合的形式,橫向三段,左右為放置標(biāo)準(zhǔn)盒體,中段為小車位于大車內(nèi)中間位置,上層放置盒體,下層中間終端配送小車運(yùn)行,兩邊放置動(dòng)力結(jié)構(gòu)和電池;車頂一共分為六塊,對(duì)應(yīng)著六個(gè)外賣盒,每一塊的打開方式都是先向上頂出平移到左右兩側(cè),車頂打開后,外賣盒隨之打開;自降式開門方式,形成搭載坡道,從而實(shí)現(xiàn)配送小車的出入。外賣盒考慮到配送單子的數(shù)量和規(guī)模,外賣盒數(shù)量設(shè)置在六個(gè),尺寸的標(biāo)準(zhǔn)是30cm×40cm×30cm,在車兩側(cè)各有三個(gè)。其次,考慮到人機(jī)工程學(xué)的知識(shí)與原理,外賣盒布局方式位于無人配送車的兩側(cè),呈對(duì)稱分布,一側(cè)各有三個(gè),為了提高標(biāo)準(zhǔn)化,外賣盒采用統(tǒng)一尺寸。

在大車裝載好訂單外賣盒子后,依靠大車底部鋪設(shè)的軌道完成前進(jìn)和倒車的,小車負(fù)責(zé)將外賣盒轉(zhuǎn)運(yùn)到其上方,然后小車與外賣盒就成為一個(gè)整體,從大車內(nèi)行駛出來。無人配送車底面中間的部分鋪設(shè)小車行駛軌道的設(shè)計(jì),軌道延伸至車門處。小車到車門后,配送車的門緩緩降落,形成搭載的斜坡,車門內(nèi)部軌道要與車底面的小車行駛軌道準(zhǔn)確對(duì)接起來,車門高度在78cm左右,配送車距離地面是30cm,由三角函數(shù)得sinα約等于0.384,計(jì)算出坡道與地面的角度在22°左右,因此小車沿著軌道就可以順利地到達(dá)道路上。接著是運(yùn)輸外賣盒的履帶:履帶數(shù)量是六條,并聯(lián)在一起,共用同一電源,通過支架固定在車的底面和側(cè)面上,主要負(fù)責(zé)運(yùn)輸傳遞外賣盒,動(dòng)力裝置放置在履帶下方,不占據(jù)更多空間的同時(shí)也提高了整體的美觀性、完整性;同時(shí),每條履帶上方會(huì)放置一塊隔板,為了減少履帶分布的長度和外賣盒位置的方便轉(zhuǎn)移,在隔板上另外增加了一個(gè)小凸塊,內(nèi)含磁吸裝置,將盒體準(zhǔn)確地推到無人配送車中心,主要負(fù)責(zé)準(zhǔn)確地使外賣盒前進(jìn)和頂出到小車底盤上等任務(wù),通過無人機(jī)頂部平臺(tái)與配送車盒體放置的平臺(tái)等高,來方便盒體的轉(zhuǎn)移。

五、外賣無人配送交互體驗(yàn)和設(shè)計(jì)內(nèi)容

交互體現(xiàn)在各個(gè)方面,包括外賣無人配送車的外觀視覺設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)、功能實(shí)現(xiàn)與外觀互相配合、互相體現(xiàn)的方式,人與機(jī)在不同環(huán)境下的交互體驗(yàn)和使用方法。交互體驗(yàn)設(shè)計(jì)從以下來展開,首先是外觀視覺設(shè)計(jì):無人配送車外部形態(tài)與風(fēng)格確立,圓潤流暢的曲線附之以可愛擬人化的設(shè)計(jì)元素,可以拉近它與用戶之間的情感距離,增強(qiáng)使用時(shí)的愉悅感。此次設(shè)計(jì)配送車造型的風(fēng)格特點(diǎn)是偏向于智能科技、易親近的,交互方式簡單易懂,通過細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)如照明燈光、反光鏡、顯示屏,突出傳達(dá)功能信息。配送服務(wù)具體交互內(nèi)容與設(shè)計(jì):(1)點(diǎn)餐,用戶通過注冊(cè)使用該系統(tǒng)外賣點(diǎn)餐相關(guān)應(yīng)用APP,APP也可根據(jù)不同用戶的需求、飲食習(xí)慣自動(dòng)生成具備個(gè)性化的定制方案,用戶在完成點(diǎn)餐后,由點(diǎn)餐系統(tǒng)向商家發(fā)送外賣接單通知,系統(tǒng)大概計(jì)算出商家制作過程的時(shí)間,然后由系統(tǒng)分配無人配送車前往商家取貨點(diǎn)。(2)到達(dá)商家取貨點(diǎn),商家確認(rèn)信息(核實(shí)外賣單號(hào)和運(yùn)輸?shù)刂?,無誤后,由商家將外賣放入外賣存儲(chǔ)盒,盒子關(guān)閉的時(shí)候,需要商家手動(dòng)關(guān)閉外賣盒,在商家沒有關(guān)閉外賣盒情況下,配送車檢測(cè)到商家離開2min以后,會(huì)將盒子自動(dòng)關(guān)閉。(3)完成裝載后,小車將沿著車底面中間的部分鋪設(shè)小車行駛軌道出發(fā),軌道延伸至車門處,小車到車門后,配送車的門緩緩降落,形成搭載的斜坡,車門內(nèi)部軌道要與車底面的小車行駛軌道準(zhǔn)確對(duì)接起來,小車沿著軌道就可以順利地到達(dá)道路上。(4)無人配送車等待商家放置好外賣后,由系統(tǒng)發(fā)出前進(jìn)的信號(hào),根據(jù)計(jì)算機(jī)算法和程序?qū)Φ缆穼?shí)時(shí)情況以及配送目的地進(jìn)行規(guī)劃,自動(dòng)排除路障、交通堵塞、施工路段等復(fù)雜場(chǎng)景,為系統(tǒng)提供最優(yōu)的行駛路線,通過APP設(shè)計(jì)體現(xiàn)行駛地圖、周邊環(huán)境、距離、時(shí)間等,取得商家-配送車-用戶之間的動(dòng)態(tài)聯(lián)系。如果不同配送點(diǎn)所在地距離較近,順路就可以完成多點(diǎn)配送的任務(wù),簡化難度的同時(shí),也提高了整個(gè)訂單的配送效率。(5)接著是小車到達(dá)訂單上用戶填寫的所在地或者單元樓下,通過傳感器來感知方向和周邊情況,對(duì)于前方的障礙物,小車會(huì)發(fā)出正在前進(jìn)中請(qǐng)注意避讓的語音信號(hào),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)減速避讓行人,保證運(yùn)輸途中的通暢無阻。小車會(huì)按照用戶的配送需求,確定是用戶樓下自己取餐還是由小車配送外賣至具體樓層上。第一種,用戶到樓下取餐,將自己取件碼對(duì)準(zhǔn)無人配送車前方的識(shí)別器,配送車會(huì)打開與它對(duì)應(yīng)的外賣盒,確認(rèn)后,就可拿出自己的外賣;第二種,小車送貨上樓。爬樓方式又分為兩種,第一種是電梯,第二種是爬樓梯。當(dāng)小車到達(dá)樓層后,小車車頭會(huì)朝著用戶走過來的方向,停在用戶面前,打開手機(jī)訂單頁面,將二維碼掃描外賣盒上方的識(shí)別器,外賣盒接收到信號(hào),自動(dòng)打開盒子,用戶在上方拿出即可。(6)小車返回配送車車廂,到達(dá)配送車后面,車門自動(dòng)降落到地面,小車沿著鋪設(shè)的軌道,進(jìn)入大車內(nèi),系統(tǒng)識(shí)別小車的電量余存,小車缺電會(huì)顯示紅燈,這時(shí)就需要小車對(duì)接充電板,進(jìn)行充電,充電模式是即接觸即充的,充電區(qū)域是位于小車底盤前方的空間。但是由于小車輪子采用的是大輪子設(shè)計(jì),輪子會(huì)超過小車車頭所在的平面位置,所以充電板在造型上需要設(shè)計(jì)成凸?fàn)?兩邊是對(duì)齊平整地貼在輪子邊緣,中間是朝著大車內(nèi)部倉所在方向凸起,小車底盤面板接觸充電板,就可以很好地解決因?yàn)檩喿虞^大、小車充電接觸不到底盤的問題。

此次研究主要是通過便利化的外賣無人配送系統(tǒng),建起信息交流平臺(tái)。通過智能調(diào)配合理再分配現(xiàn)有運(yùn)力,以達(dá)成運(yùn)輸效率最大化目標(biāo)[3]。合理地對(duì)功能和結(jié)構(gòu)進(jìn)行剖析和再設(shè)計(jì),解決了現(xiàn)有外賣配送服務(wù)的缺陷與不足。概括來說,通過以上的研究和設(shè)計(jì)想法,來提高外賣商品存放標(biāo)準(zhǔn)化、配送車內(nèi)部布局規(guī)律化、交互過程順暢化。主要解決了無人配送車內(nèi)各結(jié)構(gòu)的布局問題、外賣盒體從商家手中到配送車轉(zhuǎn)移問題、盒體從無人配送車到終端配送小車的轉(zhuǎn)移問題、終端配送小車行駛路線的問題以及小車穩(wěn)定爬樓的問題。

結(jié)語

基于無人配送外賣發(fā)展的現(xiàn)狀,本文對(duì)操作使用流程內(nèi)容進(jìn)行研究,分析了無人配送系統(tǒng)功能與信息之間的邏輯,并基于商家與用戶需求、對(duì)結(jié)構(gòu)如何實(shí)現(xiàn)功能進(jìn)行了探討,對(duì)關(guān)鍵功能結(jié)構(gòu)原理與技術(shù)進(jìn)行了列舉,提出了進(jìn)一步提升體驗(yàn)感的思路,提出了符合交互設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)方案。目前,外賣無人配送交互設(shè)計(jì)和服務(wù)流程仍存在不足之處,有很大的發(fā)展空間。因此,如何更好地構(gòu)建、使用設(shè)計(jì)大數(shù)據(jù),激發(fā)外賣無人配送系統(tǒng)交互流程和配送機(jī)器設(shè)計(jì)活力,從而改善人們生活,需要更加深入地探索研究和發(fā)現(xiàn)[4]。