智能快遞輔助投送機

李 堯 葛天懌 繆佳舒 劉晨霽 王德鎮(zhèn)

（南京林業(yè)大學，南京 213700）

智能快遞輔助投送機

李 堯 葛天懌 繆佳舒 劉晨霽 王德鎮(zhèn)

（南京林業(yè)大學，南京 213700）

智能快遞輔助投送機屬于物流運輸輔助設(shè)備。它主要包括齒輪機構(gòu)、螺旋機構(gòu)和氣壓傳動系統(tǒng)三部分，主要目的是降低工人勞動強度，減少人力成本，縮短配送、取物的時間，提高工作效率。

智能 快遞 輔助 投送機 最佳路徑

1 研究意義與背景

現(xiàn)今，在配送運輸時，快遞貨物都是簡單堆積，可能會導致貨物在運輸途中因磕碰擠壓而發(fā)生損壞[1]。此外，在快遞取件中心（代理點），快遞都是固定存放在貨架上，取快遞時都需要人工查找顧客所取的貨物，浪費快遞員和顧客的時間[2]。而智能快遞輔助投送機適用于重量和體積不大的日常小件。

2 創(chuàng)新特色概述

（1）取貨時，轉(zhuǎn)盤自動旋轉(zhuǎn)目標區(qū)域至投遞員面前，減少投遞員走動；然后，自動推出目標儲物柜，降低勞動強度，節(jié)省人力；推出目標儲物柜且對應(yīng)指示燈亮，雙重提示，增強人機交互性，操作簡單。

（2）貨架進行兩級分區(qū)。一級分區(qū)為A、B、C區(qū)，每個區(qū)由上至下分為1、2、3三個二級分區(qū)，對應(yīng)貼上不同顏色的標簽，最快速地幫助人員定位到物品的存放位置，清晰明了。

（3）整個裝置底部裝有車輪，對空間的使用更加靈活。

3 研究技術(shù)路線

該裝置主要包括齒輪傳動、螺旋機構(gòu)和氣壓傳動系統(tǒng)三部分，如圖1所示。齒輪傳動機構(gòu)用于減速，與轉(zhuǎn)盤相連。轉(zhuǎn)盤上有三個互成120°角的貨架，采用吊裝式，通過轉(zhuǎn)動使貨物所在區(qū)域能平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)到投遞員所在位置。每個貨架上又有從上至下平行的三個儲物柜，共分為若干個區(qū)，儲物柜高度可根據(jù)貨物大小進行預(yù)調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)盤由伺服電機控制，伺服電機由預(yù)輸入程序控制，三個貨架連接在轉(zhuǎn)盤上，按指令以最佳路徑旋轉(zhuǎn)至投遞員面前。儲物柜安裝在貨架對應(yīng)導桿上，可沿導桿前后滑動，限位彈簧置于儲物柜與導桿末端之間，便于復位。螺旋機構(gòu)與下底盤連接，用于升降推動儲物柜的氣缸。螺旋機構(gòu)由伺服電機驅(qū)動，伺服電機由預(yù)編程序控制，可將氣缸升降到指定高度。氣缸由行程開關(guān)及預(yù)編程序控制，在氣缸到達目標高度時，觸發(fā)開關(guān)氣缸停止運動。然后，氣壓傳動系統(tǒng)將壓縮空氣輸送到氣缸，氣缸運動將儲物柜推出，此時對應(yīng)儲物柜指示燈亮，找到指定貨物。取貨完成后，按對應(yīng)開關(guān)氣缸排氣，儲物柜在彈簧作用下回復原位，等待下一個循環(huán)。

圖1 快遞輔助投送機

3.1 齒輪傳動機構(gòu)

齒輪傳動機構(gòu)作為減速機構(gòu)，通過二級齒輪傳動進行減速。原理：當伺服電機帶動主軸轉(zhuǎn)動時，如果轉(zhuǎn)速過大，由于慣性力的作用，存放貨物的儲物柜將沿著導桿方向甩出，不利于貨物的穩(wěn)定安放。選用伺服電機的轉(zhuǎn)速較高，若直接與主軸相連，將會產(chǎn)生較大的慣性力，因此需要進行減速。經(jīng)過估算，轉(zhuǎn)速在8～10rpm之間比較合適。

3.2 螺旋機構(gòu)

主要用于升降一個用來頂出儲物柜的氣缸，機構(gòu)連有伺服電機，伺服電機由預(yù)輸入程序控制，根據(jù)輸入的指令，移動氣缸到貨物所在的儲物柜對應(yīng)高度。實現(xiàn)氣缸的升降，須將伺服電機輸出的回轉(zhuǎn)運動變換為直線運動，螺旋機構(gòu)能夠在電機正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的不同條件下實現(xiàn)氣缸的上升與下降，且具有結(jié)構(gòu)簡單、運動準確性高、降速比大、可傳遞很大的軸向力、工作平穩(wěn)等特點。

3.3 氣壓傳動系統(tǒng)

氣壓傳動系統(tǒng)由電機、帶輪、壓氣筒、儲氣罐、調(diào)壓閥、氣缸等組成。該系統(tǒng)主要是用來頂出目標儲物柜，方便快遞員取件。派送時，為了方便快遞員取貨，儲物柜需沿著導桿移出。由于支架中間空間太小，因此選用氣壓傳動來實現(xiàn)儲物柜沿著導軌的直線運動。

3.4 控制系統(tǒng)

智能快遞輔助投送機的控制部分由PLC實現(xiàn)，通過編程實現(xiàn)物品的所在貨架轉(zhuǎn)到取物口，然后所在層數(shù)的儲物柜彈出，取出貨物。通過控制主軸電動機旋轉(zhuǎn)，使所需貨架旋轉(zhuǎn)到指定位置。

轉(zhuǎn)盤控制原理：根據(jù)當前位置和希望到達的位置，通過邏輯函數(shù)選擇最佳路徑。到指定位置后，觸發(fā)接近開關(guān)，主軸電機停止。

升降臺控制原理：讀取當前位置和希望到達的位置，用PLC內(nèi)置的CMP語句，判斷上升還是下降（即電機的正反轉(zhuǎn)）。到指定位置后，觸發(fā)接近開關(guān)，升降臺電機停止。

圖2 車載使用示意圖

氣泵控制原理：當按下取貨按鈕后，氣泵開始工作，產(chǎn)生壓縮空氣。

氣缸控制原理：當貨架轉(zhuǎn)位結(jié)束，氣缸運動到位，收到指令，氣缸自動頂出儲物柜，按下縮回按鈕氣缸縮回。

4 前景及推廣應(yīng)用

裝置不僅可以裝在大型貨車上，如圖2所示，而且可用在實體快遞取件店內(nèi)，極大方便了快遞員尋找所需貨物，解放了人力。人力成本今后將會越來越高，減 少使用人力是商家發(fā)展的一個重要方向。而該裝置正是適應(yīng)目前的發(fā)展方向。全國有成千上萬個快遞點，如果推廣到這些地方，將節(jié)省巨大的人力資源，同時也為快遞及物流公司節(jié)省巨大的開支。

[1]陳駿，謝地.智能快遞自提系統(tǒng)設(shè)計[J].機械設(shè)計，2014，（8）：111-114.

[2]施書彪，黃有方，嚴偉.智能柜在校園快遞配送中的應(yīng)用研究[J].計算機仿真，2015，（9）：421-424.

Smart Express Delivery Auxiliary Machine

LI Yao, GE Tianyi, MIU Jiashu, LIU Chenji, WANG Dezhen
(Nanjing Forestry University, Nanjing 213700)

The intelligent express delivery logistics transportation auxiliary machine belongs to the auxiliary equipment. It mainly consists of three parts, gear mechanism, screw mechanism and pneumatic transmission system. The main purpose is to reduce labor intensity, reduce labor cost, shorten the time of delivery, and improve work efficiency.

intelligent, express, auxiliary, projection machine, optimal path