夏齊煒，張凱彥，馬新玲XIA Qi-wei，　ZHANG Kai-yan，　MA Xin-ling（華東理工大學，上海 200237）

快遞包裹分揀裝置的設計研究

夏齊煒，張凱彥，馬新玲
XIA Qi-wei，ZHANG Kai-yan，MA Xin-ling
（華東理工大學，上海 200237）

針對快遞包裹人工分揀存在的諸多問題，研究設計了一種分揀效率高、無暴力分揀、成本低的半自動分揀裝置。該裝置通過識別快遞包裹上包含包裹目的地信息的條形碼，將條形碼信息送入單片機和PLC中，從而實現(xiàn)快遞包裹快速、高效的半自動分揀。該裝置是一個可獨立工作的單元結構，也能夠與其他相同的單元結構串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)工作，減少了工作空間和成本，擴展性強，提供了一種快遞包裹自動分揀全新的方法和思路，具有廣泛的研究價值和廣闊的發(fā)展前景。

快遞包裹；半自動分揀；立體結構；單元結構

0　引言

近年來我國快遞企業(yè)如雨后春筍般發(fā)展，但大多數(shù)企業(yè)規(guī)模偏小，主要從事分量輕、體積小的快遞業(yè)務，對快件的逐次分揀過程還主要停留在人力分配階段。高強度、單一重復性地進行信息識別后分配，不僅造成了信息處理錯誤率較高，還造成快件的延誤率、遺失率、破損率不斷上升?，F(xiàn)階段只有極少數(shù)快遞擁有自己的網(wǎng)絡分揀系統(tǒng)，但存在過分依賴互聯(lián)網(wǎng)、靈活性差、云端設備成本過高、機械設備要求配置過高等缺點。針對快遞企業(yè)分揀過程中人工分揀的缺點以及云端高成本維護等問題，本文研究設計了一種分揀效率高、成本低、體積小的半自動化快遞包裹分揀裝置。

1　半自動分揀裝置的結構設計

1.1整體結構設計

本文針對中小型快遞分揀點設計，以改進目前快遞分檢方式，降低勞動強度，提高工作效率。該裝置可安裝于中小型快遞分揀點的操作間，具有安裝便捷、靈活的特點，可根據(jù)實際操作間的大小和操作效率需要來選擇導軌規(guī)格、抓手數(shù)量和安排收納箱數(shù)量。本文設計的裝置實際可以滿足80平米及以上分檢操作間安裝使用，配備1～2名分檢員。裝置的整體結構如圖1（a）所示。

1.2導軌結構設計

本裝置的導軌設計主要有兩大特點：1）設計的導軌采用吊軌的形式，整體形成閉合循環(huán)路徑，提高了空間利用率；2）分段式導軌設計安裝便捷，且可根據(jù)操作場所空間大小和實際需要選擇導軌規(guī)格和段數(shù)，組裝成符合實際空間允許的工作導軌。

圖1　半自動快遞包裹分揀裝置的結構示意圖

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1.3行走部分和抓手筐的結構設計

行走部分是產(chǎn)品工作的主要部件，包括上端行走機構和下端抓手框，中段為氣動機構。行走機構實現(xiàn)沿閉合導軌路徑的勻速的循環(huán)運動，中段氣動機構控制活塞伸縮運動從而實現(xiàn)下端抓手框的開閉。行走部分采用四輪電動設計，前輪自由轉向，彎道轉向有四個導向輪實現(xiàn)。抓手筐的結構設計如圖1（b）所示。

2　裝置的控制設計

圖2　半自動快遞包裹分揀裝置的工作流程

本裝置是綜合運用條形碼技術、自動識別技術、電子技術、控制原理、機械設計和機械原理等多方面的知識設計完成的。主要用途是充分利用空間資源實現(xiàn)快遞的半自動化分揀。

通過輸入快遞單上目的地信息制成新的條形碼，掃描新條形碼作為信息輸入來得到單片機的相應輸出，輸入PLC進行對機械手和行走部分的控制，當快件到達目的槽口上方，抓手筐張開放下包裹，達到分揀目的。本裝置的工作流程如圖2所示，工作的具體流程為：

1）條碼掃描器掃描包含包裹信息的條形碼，輸入到單片機和PLC組成控制中心，處理成行走部分到達該包裹目的槽口需要行走的單位長度的個數(shù)n，存儲為n和當前計數(shù)數(shù)值N；

2）控制中心向行走部分輸出前進指令，行走部分前進；

3）行走部分上方的激光對射極開關被遮光一次即向控制中心反饋信號；

4）控制中心接受到信號，向行走部分輸出停止指令，確保行走部分向前行走一個單位距離，并且起到計數(shù)功能；

5）掃描后的快遞包裹由分揀員放到抓手筐中；

6）重復循環(huán)上述五步驟。

當控制中心計數(shù)得到的數(shù)值與之前尚未被處理的步驟1）中的N+n有相同時，證明有抓手筐到達所載包裹的目的槽口上方，控制中心向該抓手筐輸出信號，抓手筐張開，延時后閉合，包裹進入目的槽口。

3　結束語

本裝置自動化程度較高、容錯率低、操作簡便、成本有所下降；裝置采用了立體式結構，減少了空間冗余，提高了土地使用的效率；裝置獨有的抓手筐設計適用于各種形狀和一定大小的快遞包裹，通用性強；裝置既可作為獨立的單元結構工作，又可以與其相同的單元結構串聯(lián)和/或并聯(lián)工作，擴展性強，滿足了多種工作要求。將有較好的應用前景及市場價值。

本裝置的實物樣機獲得上海市大學生“創(chuàng)造杯”大賽二等獎（2015年），得到國家實用新型專利授權（專利號ZL 201521078251.8）。

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Research on the design of express parcel sorting device

TP27

B

1009-0134（2016）06-0136-02

2016-04-27

“國家級”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練支持計劃（20141020）

夏齊煒（1993 -），男，湖北人，本科，研究方向為過程裝備與控制工程。