基于模块化的协作型校园智慧快递车设计研究

【Abstract】With the advancement of smart campus construction， traditional delivery methods can no longer meet the growing demand for parcel services in universities. Existing campus delivery vehicles often lack designs tailored to complex environments and student needs. This study， based on the actual conditions of Shanghai University of Engineering Science， proposes a modular collaborative campus smart delivery vehicle. Inspired by the cooperative behavior of bees， the vehicle is divided into four independently operable modules， which can combine for long-distance transport or split for delivery in complex areas such as dormitories and academic zones， achieving flexible collaborative delivery. The research focuses on the operational mode， modular structure， and exterior design， and， through campus surveys and case analysis， presents a design approach that balances functionality and aesthetics. The innovation of this proposal lies in breaking the traditional single-body vehicle concept by introducing bionic collaboration and modular design， enhancing delivery efficiency and user experience， and providing new ideas for the development of smart campus logistics systems.

【Key words】 modular design; collaborative delivery; smart campus; delivery vehicle; product design

0引言

近年来，电商普及与校园消费增长推动高校快递量持续上升，快递已成为大学生生活重要部分，但传统集中驿站与人工取件存在效率短板。高峰时段排队拥挤、等待时间长，既增加学生时间成本，也影响校园秩序；且部分高校校园面积大，宿舍、教学、生活服务区距离远，学生取快递、外卖时“最后一公里”不便问题突出。

为改善该情况，部分高校引入无人配送车，虽提升一定运输效率，但存在局限：当前设计多为固定结构，缺乏校园复杂场景适配能力，大型车在狭窄道路受限、小型车长距离运输效率低，这些矛盾制约其校园推广应用。

基于此，本文结合上海工程技术大学校园实际环境，提出模块化协作型智慧快递车设计。该设计借鉴蜜蜂协作模式，将车辆拆分为多个可独立运行的小车单元，长距离时合体运输，宿舍区、教学区内分体配送，实现灵活高效的协作投递。研究重点聚焦运作模式、模块化结构与外观设计，力图探索兼具功能性与美学价值的设计思路，为校园快递配送提供新方案。

1研究现状

1.1无人快递车的产品市场研究

无人配送车是智能物流的重要组成，近年在全球快速发展。随着电商与即时配送需求增长，末端配送成为物流体系中极具挑战性的环节。据图1（中国物流与采购联合会“物流企业数字化、智能化、绿色化步伐加快 智慧运输方案这样生成”统计）显示，我国过去五年快递业务量持续高速增长，2024年突破千亿件规模，对无人化、智能化配送工具的需求愈发迫切，无人快递车由此成为行业焦点。政策层面，国家“十四五”规划及《智能网联汽车发展战略》等文件明确推动智能物流与无人驾驶等新兴产业发展，为无人配送车落地提供政策支撑；部分城市已设无人车测试示范区，而道路封闭、交通环境简单且配送需求大的高校园区，也成为其率先落地的重要场景之一。

图1中国物流与采购联合会关于物流总额的统计

1.2研究意义

物流无人化是未来趋势。 物流产业将从劳动密集 型发展到技术密集型。 这一轮的无人物流，是由电商巨头 主导的，以无人仓库、无人驾驶汽车、无人驾驶、无人驾 驶、无人驾驶汽车等为代表的技术，通过政策、资金加快 落地应用，将机器更换浪潮传播到更多行业、更多场景。随着校园快递量持续增长，未来更多高校或将引入无人快递车以提升校园服务水平。从用户需求看，无人快递车可将快递直送指定地点，对封闭管理或远距离宿舍区学生尤为便利，既减少学生取件时间，也优化日常生活体验。

效率层面，无人快递车能依订单自动规划最优配送路线，实现全天候连续运行，规避交通拥堵或人工休息导致的配送延误，显著提升物流效率；同时，自动化配送降低对人工的依赖，有助于缓解高峰期拥堵与管理压力，保障校园物流平稳运行。

安全层面，无人快递车凭借精准传感器与智能算法，可实时感知周边环境，判断并避让行人、障碍物，减少人为失误（如疲劳驾驶、操作疏忽）引发的事故风险，提升校园物流运行安全性。

末端配送一直是困扰我国的物流业发展的难题，如何解决“最后一公里”的问题，无人物流无人车可取代快递员、外卖配送员的工作日常，提高物流配送效率。 智慧物流并不是使用机器人完全替代人类的工作，而是“让机 器人做机器人擅长的工作，让人做人擅长的工作”。

1.3现校园物流面临的矛盾与问题

（1）道路适应性不足。高校校园道路类型多样，既有宽阔的主干道，也包含坡度较大的小径、楼宇间的狭窄通道以及人流密集区域。现有无人快递车多依赖固定路线运行，缺乏灵活的环境感知与动态调整能力，在复杂场景下易出现配送效率下降或通行受阻。

（2）协作能力缺失。目前大多数无人快递车仍以单车作业为主，缺乏多车间的任务分配机制。在快递需求高峰期，这种模式容易造成配送压力集中，导致效率降低，甚至引发服务延误。

（3）缺乏针对校园场景的优化设计。现有产品多由社会物流车辆缩小改造而来，尚未充分结合校园快递需求的特点。例如，配送需求集中在课余和傍晚时段，收件点主要分布在宿舍区和教学楼附近，对路径规划和调度能力提出了更高要求。然而，现有无人车在用户体验、安全性和服务稳定性方面仍有不足。

2国内外校园无人车的调研分析

2.1国外校园无人快递车的分析调研

在国外校园无人车的实践中，Starship品牌的无人车应用较为广泛，因此在本研究中选择Starship作为分析对象。表1整理了其在不同校园的应用情况，以及使用中暴露出的优缺点，为后续设计提供参考。

2.2国内校园无人快递车的分析调研

随着高校快递量持续增加，国内高校开始试点无人快递车，以提升配送效率和缓解人工压力。以浙江大学为例，菜鸟网络的“小蛮驴”在紫金港校区进行试点，能够沿固定路线自动投递包裹。这种方式在配送效率和运行稳定性上表现良好，同时减少了人工投入，但在雨雪天气或人流密集区域仍需要人工干预，环境适应性有限。

江汉大学的“Sharing-Box”无人配送车由行深智能研发，支持学生通过微信小程序预约取件。车辆在校园道路上可识别行人、障碍物，并实现自动避让，提高了取件便利性和安全性。但在多车同时运行或复杂障碍物情况下，仍可能出现延迟，需要人工辅助。

目前，菜鸟无人车已在多所高校进行小规模部署，积累了运行数据用于优化算法和车辆设计。在标准化环境下效率明显优于人工配送，但复杂地形和多点协作仍是瓶颈。整体来看，国内无人快递车在提高配送效率方面已初见成效，但环境适应性和协作能力仍有待加强。

3设计研究

3.1用户研究

本研究核心用户群体为上海工程技术大学三期宿舍区学生，该区域学生人数多、快递收发需求集中且快递量大。如图2所示，校园快递站位于宿舍区北端，三期宿舍区则在校园南部，学生取件需跨越较长校园路线；加之教学楼通道、绿化带及校内小路等复杂道路环境，进一步增加行进难度，导致取件耗时、配送效率降低。

此外，学生取件时间高度集中，多在午休及放学后。高峰期大量学生集中前往快递站，取件排队现象普遍，既增加学生等待时间、影响其日常生活与学习安排，也加大快递站管理压力，同时提升工作人员劳动强度与出错概率。

图2 上海工程技术大学校园地图

3.2配送路线研究

1号路线总配送距离最短，理论上配送时间短、车辆周转效率高，但该路线途经多个人坡度较大的坡道，存在安全隐患——小型无人快递车在陡坡行驶易侧翻或失控，对车辆安全与货物完整性构成风险，实际应用受限。

2号路线坡度平缓，能有效降低行驶安全风险，但其途经校园教学区，上下课高峰期间人流量密集，车辆易因避让行人及障碍物而减速、停靠或绕行，导致配送效率下降。

3号路线虽总距离最长，但坡度缓、人流量少，可规避高峰期拥挤问题。因避开了主要教学区与人流集中区域，车辆能稳定行驶，减少安全隐患与等待时间，保障配送连续性和可靠性。综合配送效率、运行安全及高峰期避让因素，3号路线被确定为初步优化的主配送路线。

图3 配送路线规划

4设计实践

4.1设计定位

目标人群：上海工程技术大学学生

使用场景：上海工程技术大学校园内

风格定位：活泼、带有科技感，适应校园场景，为校园风景添光加彩；配色醒目显眼，方便车辆与人群规避。

4.2设计方案

4.2.1创新点

核心创新点为“四小车可拆分”设计：结合学校实际情况定制，赋予无人快递车协作能力。四台独立小车通过电磁吸附实现连接与分离，以适配不同路况；同时小车间可共享信息与实时路况，规避交通事故及故障风险。

4.2.2整体结构

灵感源自蜜蜂，组合造型独特且具象征意义，契合校园青春氛围，外观采用蜜蜂配色以丰富校园景观。整体由四台独立小车构成，通过电磁吸附连接/分离；车身采用流线型设计，可减少空气阻力、便于上下坡，提升行驶速度。

4.2.3运作模式

每台小车均配备独立动力、控制及储物系统，组合状态下可整体行驶（通过专用连接装置保障稳定）

该“分体+协作”模式，可有效解决校园快递车通行不便、分拣困难、送货效率低等复杂环境下的核心问题。

4.2.4技术支持

在模块化无人快递车分体设计中，电磁吸附技术是实现车体模块快速连接与分离的关键技术。其通过电磁力固定不同模块，相比传统机械卡扣，具备结构简洁、操作便捷、响应速度快的优势。

运行时，电磁吸附装置可依电流变化调节吸附力，确保模块在行驶、转弯、坡道通过等复杂工况下稳定连接，避免震动或冲击导致的松脱；同时支持快速断开，便于车辆灵活分体以适配不同运输任务与场景。

电磁吸附的稳定性直接关系车辆安全与可靠性，设计中需综合考量磁力大小、功耗控制及冗余设计，保障长时间运行与多次分离操作后的性能稳定。该技术为模块化无人快递车的高效协作与灵活调度提供了重要支撑。

4.3造型设计

4.3.1草图构思（见图4）

图4 草图构思

4.3.2草模与意向图构思

如图5所示，无人快递车初步造型设计阶段采用犀牛软件建模。结合校园配送特点，设计内部空间沿用传统快递车“方形”框架，以最大化货物承载量与空间利用率；外部造型则对车身边缘做圆角处理，使整体轮廓更流畅友好，降低生硬感，提升视觉亲和力。

图5 草模建模

配色方案设计中，采用Midjourney软件渲染意向图（见图6）。通过对比不同色块组合效果，初步确定兼顾品牌识别与校园环境协调性的色彩方案；色彩选择既考虑车辆在校园中的可识别性，又强调科技感与现代感，以契合学生群体审美偏好。

图6 意向图对比

4.3.3最终方案展示

图7无人车结构三视图

图8无人车外观

5结束语

本文通过调研国内外校园无人快递车，结合上海工程技术大学实际案例，分析学生需求与校园环境特点，进而开展无人快递车设计研究。研究表明，合理的路线规划、契合学生使用习惯的车辆设计及模块化协作运作模式，可有效提升校园物流效率、改善学生体验并保障配送安全。

未来，随着技术发展与校园管理需求提升，无人快递车在高校应用前景广阔，将为智慧校园建设提供可行实践路径与参考价值。

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