郭楚寧+馬帥+郭子興

摘 要：設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種貨物自動(dòng)分揀系統(tǒng)，在區(qū)級(jí)倉(cāng)庫(kù)向客戶(hù)派發(fā)快遞過(guò)程中能夠把流水線(xiàn)傳送帶上的快遞經(jīng)掃描分放至指定運(yùn)載車(chē)，再由運(yùn)載車(chē)自行送至派件貨車(chē)上。此設(shè)計(jì)不僅可以減少人工成本，更可以提高貨物的安全性，保障了快遞物品的完整與可靠。

關(guān)鍵詞：小型倉(cāng)庫(kù)；自動(dòng)分揀；運(yùn)載；升降；循跡

1 問(wèn)題提出與設(shè)計(jì)分析

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步衍生了電子商務(wù)，給物流行業(yè)創(chuàng)造了一個(gè)全新的發(fā)展契機(jī)，同時(shí)這也對(duì)傳統(tǒng)的物流分揀操作來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。而快遞員的快速的市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)節(jié)奏要求有高效、快捷的分揀流程。自動(dòng)化的分揀系統(tǒng)成本不低于千萬(wàn)，所以對(duì)于一般的小型物流倉(cāng)庫(kù)來(lái)說(shuō)并沒(méi)有能力承受成本的壓力，那對(duì)于中小型物流倉(cāng)庫(kù)如何才能調(diào)高派送效率是我們要解決的問(wèn)題。

通過(guò)資料查閱和實(shí)際調(diào)研分析可以看出，對(duì)于快遞員目前的工作，分揀為快遞員工作中的最重要一部分，因此對(duì)于現(xiàn)在對(duì)提高物流中心的運(yùn)作效率和服務(wù)水平有著決定性的影響。根據(jù)目前關(guān)于分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃的理論研究，大多是針對(duì)集散中心，而我們所提出的方案貨物分揀運(yùn)送系統(tǒng)，用來(lái)解決物流系統(tǒng)中快遞員容易出現(xiàn)的暴力分揀、裝卸不文明、出錯(cuò)率高效率低等等問(wèn)題。

目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)大型集散中心的倉(cāng)庫(kù)分揀研究較多，如Stingray shuttle穿梭車(chē)揀貨系統(tǒng)、Pick-Center One 貨到人揀選系統(tǒng)、KingDrive智能輸送系統(tǒng)等，是目前國(guó)內(nèi)外研究的大方向中較為先進(jìn)的代表，但是國(guó)內(nèi)外普遍對(duì)于中小型倉(cāng)庫(kù)研究較為欠缺，因此我們針對(duì)中小型倉(cāng)庫(kù)來(lái)解決問(wèn)題。 模型制作過(guò)程中我們應(yīng)用了一些簡(jiǎn)單的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、升降結(jié)構(gòu)及擺動(dòng)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用的電子技術(shù)主要為射頻。

針對(duì)目前中小型物流集散中心工作形式，經(jīng)實(shí)地調(diào)研后，我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在大多數(shù)物流倉(cāng)庫(kù)存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

a.貨物到貨后由于長(zhǎng)時(shí)間汽運(yùn)顛簸和裝貨時(shí)人工操作不當(dāng)，導(dǎo)致貨物外包裝上的條形碼標(biāo)簽破 損，無(wú)法錄系統(tǒng)；

b.發(fā)貨點(diǎn)分揀失誤，將不是收貨點(diǎn)的貨物錯(cuò)分或者混裝；

c.發(fā)貨點(diǎn)將貨物裝上貨車(chē)過(guò)程中一般是將貨物搬上傳送帶，再由傳送帶傳送至貨車(chē)車(chē)廂內(nèi)，但此過(guò)程中易造成摔打；

d.操作工有一部分文化程度不高，卸完貨后將貨物拉至錯(cuò)誤區(qū)域，無(wú)法及時(shí)安排分撥；

e.在從傳送帶旁的隔口搬運(yùn)至貨車(chē)上的過(guò)程中，易掉落、擠壓等。

針對(duì)以上問(wèn)題，我們采用以下幾個(gè)主要辦法來(lái)解決：

A.將條形碼替換為RFID射頻識(shí)別技術(shù)，圖形標(biāo)簽變?yōu)殡娮訕?biāo)簽，電子標(biāo)簽可以貼附于包裝袋內(nèi)表面，不會(huì)有破損的危險(xiǎn)，并且便于識(shí)別；

B.通過(guò)電子識(shí)別與機(jī)械推桿相結(jié)合，能夠確保電子識(shí)別的結(jié)果準(zhǔn)確無(wú)誤地被機(jī)械結(jié)構(gòu)投放至對(duì)應(yīng)運(yùn)載車(chē)內(nèi)，不會(huì)出現(xiàn)“錯(cuò)認(rèn)”的情況，大大降低了錯(cuò)誤率；

C.由運(yùn)載車(chē)將粉檢出的貨物自動(dòng)運(yùn)送至與對(duì)應(yīng)貨車(chē)車(chē)廂相連的傳送帶上，通過(guò)自動(dòng)升降裝置將貨物推送至傳送帶上，此過(guò)程保證了貨物的安全；

D.在傳送帶上自行分揀和識(shí)別，避免錯(cuò)誤的發(fā)生；

運(yùn)載車(chē)采用光電循跡，每一組運(yùn)載車(chē)都有特定的運(yùn)動(dòng)軌跡，因此不會(huì)導(dǎo)致裝錯(cuò)車(chē)的情況發(fā)生，并且車(chē)身結(jié)構(gòu)平穩(wěn)牢靠，保證貨物安全；

2 機(jī)電設(shè)計(jì)

3 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）傳送帶部分：

識(shí)別并起到分撥作用的推桿固定于傳送帶上方的架子上，如圖，當(dāng)識(shí)別完成后推桿會(huì)根據(jù)信號(hào)進(jìn)行撥動(dòng)，將其準(zhǔn)確地?fù)軇?dòng)至對(duì)應(yīng)運(yùn)載車(chē)內(nèi)。

（2）運(yùn)載車(chē)部分：

運(yùn)載車(chē)部分機(jī)械結(jié)構(gòu)主要有小車(chē)運(yùn)動(dòng)底盤(pán)、運(yùn)載升降機(jī)構(gòu)（包括升降平臺(tái)、調(diào)節(jié)絲桿等）、擋板、以及鑲嵌在內(nèi)部的控制電路等?？傮w視圖如下

a.運(yùn)動(dòng)底盤(pán)

模型中底盤(pán)采用鋁合金雕刻加工，直流減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

b.運(yùn)載車(chē)車(chē)身

底部步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲桿，以調(diào)節(jié)升降平臺(tái)高度。

電子電路設(shè)計(jì)

（1）工作流程：

循跡部分：根據(jù)四個(gè)紅外對(duì)管的組合狀態(tài)，調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，完成尋線(xiàn)工作。當(dāng)最左邊和最右邊的對(duì)管同時(shí)檢測(cè)到黑線(xiàn)，帶表到達(dá)卸貨位置，這時(shí)，底層單片機(jī)將循跡完成通知引腳置高，通知上層單片機(jī)開(kāi)始傾倒貨物

貨物裝卸部分

裝貨：上層單片機(jī)控制載貨平臺(tái)根據(jù)地盤(pán)高度監(jiān)測(cè)器和滿(mǎn)載檢測(cè)器的組合狀態(tài)，控制載貨平臺(tái)下降，當(dāng)平臺(tái)下降到最低，并且貨物滿(mǎn)載，則上層單片機(jī)將循跡開(kāi)始標(biāo)志端口寫(xiě)為有效，通知下層單片機(jī)開(kāi)始循跡

卸貨：當(dāng)上層單片機(jī)收到下層單片機(jī)循跡完成的信號(hào)后，控制步進(jìn)電機(jī)，使平臺(tái)上升，直到平臺(tái)上升到最高，以將貨物傾倒進(jìn)入貨車(chē)傳送帶上。

（2）控制程序：

傳送帶部分的控制主要分為傳送帶動(dòng)力源電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和舵機(jī)的控制。運(yùn)載車(chē)部分主要為電磁或光電循跡以及升降平臺(tái)步進(jìn)電機(jī)控制。

（3）檢測(cè)程序：

檢測(cè)部分程序主要分為兩部分，RFID的信息檢測(cè)和紅外開(kāi)關(guān)的貨物檢測(cè)。

通過(guò)RFID對(duì)貨物上的標(biāo)簽內(nèi)容進(jìn)行讀取，根據(jù)其讀取的內(nèi)容記錄舵機(jī)即將采取的工作狀態(tài)。當(dāng)紅外開(kāi)關(guān)檢測(cè)到貨物時(shí)，如果所記錄的舵機(jī)工作狀態(tài)與當(dāng)前的紅外開(kāi)關(guān)編碼對(duì)應(yīng)，這個(gè)紅外開(kāi)關(guān)所對(duì)應(yīng)的舵機(jī)將采取工作，否則貨物將繼續(xù)在傳送帶上傳送，至下一個(gè)舵機(jī)時(shí)，下一個(gè)舵機(jī)將采取對(duì)應(yīng)的工作。

參考文獻(xiàn)

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