团队研发的无人机快递配送平台为客户提供了全套的技术服务，从无人机到控制系统，再到快递柜形成一站式服务。其主要由无人机、投送箱、揽收站和中央物流分配、控制、监督站组成，是通过利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的无人驾驶的飞行器运载包裹，自动到达固定揽收站，自动识别揽收站精确降落，实现投送箱与揽收箱对接，通过程序控制解锁揽收箱，将此站的快递投入揽收箱，自动传回物流信息，起飞，运行下一站的投送任务，最终完成本次递投送任务的产品。

自收式无人机快递柜主要由储存箱、快递传送带、快递弹动装置三个部分组成，各部分分工合作、共同作用实现快递的接收分配工作。在此基础之上，考虑到偏远地区电力基础设施不够完善，为减少电能的消耗，节约能源，保护环境，团队通过在快递柜上方放置太阳能板，减少电力成本，延长续航时间。

设计说明：
一种机械改造无人机节能快递柜设计方案旨在利用新能源配合无人机智能人性化功能，形成具有环保、节能、自动化的新型无人机配送方案。无人机配送技术路线如图1所示，快递柜整体设计方案如图2所示。快递柜中有储存箱、快递传送带、快递弹动装置三个部分，各部分分工合作、共同作用实现快递的接收分配工作。高集成功能的实现该快递柜将原有单组柜改进为三组式，前后为现有快递柜，中间组为滚轮式存储架。其中，高集成功能设计包括滚轮式存储架、快递传动装置、快递柜主机系统。

图1无人机配送技术路线                            图2快递柜整体设计方案

一、新能源供电设计

图 3 新能源供电设计示意图

在本次设计的一种机械改造无人机节能快递柜的设计中，太阳能发电装置（如图3所示）包括太阳能电池板、逆变器、控制器和蓄电池。太阳能电池板以一定的倾角密封固定在雨篷上，依次连接逆变器、控制器和蓄电池，逆变器、控制器和蓄电池共同安装在一个箱体内。箱体由金属材料构成且固定雨蓬下面，箱体外壳设置有散热器，散热器为多孔结构，用于避免箱体内温度过高、挡风避雨，使蓄电池和控制器免遭损伤。太阳能发电装置与高集成快递柜连接，由太阳能发电装置与市电共同为高集成快递柜供电。

图4 快递柜上的太阳能板

二、滚轮式存储架

图5 滚轮式存储架结构示意图                      图6滚轮结构示意图

在中间存储架的一侧，每行快递柜的对应位置各设置一入口，每一入口对应一行滚轮式存储架。滚轮式存储架用于传递和存储包裹，其与平面存储架相比具有摩擦力小、耗能少的优点。

三、快递传动装置

图6 运动轨道示意图                             图7 轨道整体示意图

传动装置共两组分布在传送带的左右两侧，每组弹动装置由机械臂和上方的运动轨道构成，可实现机械臂沿传送带双向自由移动，机械臂沿垂直于传送带方向摆动将快递推入对应的储存箱中。快递柜具有多层储存箱，当上层储存箱装载完毕后，上层传送带将货物运转至下层传送带，完成后续的投放。运动轨道示意图如图6所示，轨道整体示意图如图7所示。

四、快递柜主机系统

当快递由传送带进入储存箱内，快递柜主机系统利用锁具的管理员端服务将快递盒锁上，而系统此时会随机生成一组密码，并把随机生成的 密码发送至收件人手机上，收件人在收件时仅需扫描快递盒锁具上的 二维码，成功完成蓝牙配对后，将配送员所发送的密码填入提示的界面内即可确认信息完成开锁指令。随机生成的密码设定为 7 天内有效，一方面是从安全上考虑，另一面是侧向的希望收件者能及时取走快递，缩短快递盒的一次使用周期，从而增加其循环使用能力。同时，BLE 锁具设备本地也具备记录开锁记录等相关功能 以供调用，最大限度地确保用户寄件物品的安全与隐私。

由于包裹一部分存储在快递柜中，另一部分存储在滚轮式存储架上；对于前后组快递柜中快递包裹，取件人从快递柜侧显示屏输入取件码取件；对于滚轮式存储架，取件人从旁侧显示屏上输入取件码取件，机械手臂将包裹从存储架上推入升降机，升降机运至中间组出口，取件人取件。

储存箱完全接受快递以后将通过蓝牙向快递柜中央控制系统发送快件信息。本次设计中采用的蓝牙从 V4.0 版本开始 支持BLE（bluetooth low energy），即所谓的蓝牙低功耗技术，秉承缩小开启时间及降低功耗的主要设计理念，在一粒纽扣电池的供电下就 可以工作数年之久。高可靠性，低成本、低功耗，以及快速启动和瞬间连接的特点，使 BLE 技术逐渐受到人们的关注。就智能家居方面，蓝牙锁已经拥有一定的应用，可以解决人们忘记或不携带钥匙的问题。 而对于在一定时间内交互次数和数量较少的设备使用上可以有很好的应用前景，符合快递柜的自动化设计。

图8 蓝牙通信系统的工作流程图

产品特色：
实用性

（1）服务便捷：无人机自动识别揽收站精确降落，储存箱接受快递以后向用户发送手机短信，实现快递无人揽收。

（2）实时监控：无人机配有GPS自控导航系统、各类传感器，中央控制监督维护中心对无人机进行实时监控，及时发现运输的过程中可能会出天气变化、无人机故障、环境状况等一些不可预知的问题并采取最优方式进行处理。

（3）效率高，速度快：无人机最快飞行速度达到70km/h，采用最短的飞行路线，无视地形，约20分钟即可完成一次投送任务。 

（4）运营成本低：当前针对交通不发达的地区及偏远山区、运载效能需求较低的应用场景，无人机有较强的运营成本优势目前无人机配送成本比普通快递员持平或略高，未来实现定型和规模化之后，配送成本将下降40%-50%。

创新性

（1）该快递柜采用太阳能供电，可以有效地缓解电力紧张的局面，利用快递柜自身设施来发电，不消耗燃料，不污染环境。

（2）弹动装置的应用可以有效简便的分拣快件，机械化程度高，工作可靠且效率高，能长时间作业。

（3）该快递柜的传送带可以充当临时储存架，提高了空间利用率，能够尽可能多的储存快件。

（4）建设智能快递揽收柜效益明显，更加方便了偏远地区的快递工作及人们日常生活。

此一种机械改造无人机节能快递柜方案设计，将新能源供电方式和无人机技术相结合，实现智能化、人性化、科学化、快捷化的多服务功能，让智能化生活深入人心，极大地推动了我国科学技术的进一步发展。为客户提供了更高质量的服务，有效地解决了物流末端配送问题，符合国家智慧城市建设的战略规划和内涵要求，具有较大的应用价值。