智能物流搬運(yùn)車(chē)設(shè)計(jì)探究

李　奎　陳振漢　王志安　耿傳輝

智能物流搬運(yùn)車(chē)設(shè)計(jì)探究

李奎陳振漢王志安耿傳輝

（安徽三聯(lián)學(xué)院安徽合肥230601）

由于現(xiàn)代物流的發(fā)展，中小型物流中轉(zhuǎn)站及物流寄取點(diǎn)在不斷增加，但是仍然無(wú)法滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的物流需求。導(dǎo)致了各個(gè)物流站點(diǎn)集結(jié)大量人力去分揀投放快遞，不僅浪費(fèi)了大量的人力，增加了物流成本，同時(shí)物流投放效率依舊不高。因此，設(shè)計(jì)了一種基于智能遙控技術(shù)為基礎(chǔ)的小型智能物流搬運(yùn)裝置來(lái)盡可能的提高中小型物流站點(diǎn)的快遞搬運(yùn)效率，以此減少人員投入來(lái)節(jié)省物流成本。智能遙控技術(shù)具有獨(dú)特的技術(shù)性和適應(yīng)性在物流發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。

無(wú)線電遙控技術(shù)；步進(jìn)電機(jī)；STM32

1 研究背景

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,中國(guó)的電商經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平有著質(zhì)的飛躍,同時(shí)帶動(dòng)著中國(guó)快遞物流業(yè)的飛速發(fā)展。但是目前即使中小型物流中轉(zhuǎn)站及物流寄取點(diǎn)在不斷增加,卻仍然無(wú)法滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的物流需求。各個(gè)物流站點(diǎn)在分揀快遞方面浪費(fèi)了大量的人力物力,間接的提高了物流的成本但是其物流效率卻沒(méi)有相應(yīng)的提高。在一些小的物流站點(diǎn)由于高額的人力成本會(huì)出現(xiàn)勞動(dòng)力不足但工作量大且工作效率低下的現(xiàn)狀。這種現(xiàn)象已經(jīng)嚴(yán)重影響了中小型物流站點(diǎn)的發(fā)展[1]。

2 社會(huì)問(wèn)題

2.1 資金缺乏問(wèn)題

中小型快遞站點(diǎn)由于運(yùn)營(yíng)站點(diǎn)小，初期投資建設(shè)成本高，加之智能硬件設(shè)備價(jià)格高昂造成小型物流站點(diǎn)無(wú)法支付高昂的設(shè)備費(fèi)用。一般大型物流站點(diǎn)運(yùn)用的諸如廣泛采用的無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)以及射頻識(shí)別技術(shù)與條形碼技術(shù)等；還有關(guān)于及自動(dòng)化的一些設(shè)備如自動(dòng)引導(dǎo)小車(chē)，搬運(yùn)機(jī)器人等這些設(shè)備由于一部分設(shè)備價(jià)格高昂，并且維護(hù)費(fèi)用較高，普通中小型快遞站無(wú)法支付這些額外成本。

2.2 人力缺乏問(wèn)題

在物流站點(diǎn)中每天的快遞流通量是非常巨大的，同時(shí)快遞分揀員的工作量的也是非常巨大的，但是由于他們的平均工資大多數(shù)在3 000 ~ 5 000導(dǎo)致很多人不愿意做快遞分揀員，致使其人力缺乏。以安徽三聯(lián)學(xué)院附近的一個(gè)快遞站點(diǎn)為參照其一周的快遞進(jìn)出量如下表：

周一周二周三周四周五周六周日總計(jì) 入庫(kù)量/件150713561476152016091563142910460 出庫(kù)量/件352843395562593213 人數(shù)333444425 平均件數(shù)514462507390416407372432

由表可知小型的快遞網(wǎng)點(diǎn)由于工資低任務(wù)重所以人力較為缺乏。

3 設(shè)計(jì)思路

利用無(wú)線電遙控技術(shù),通過(guò)遙控器控制搬運(yùn)車(chē)的前進(jìn)后退,左右變向以及控制小車(chē)的停止,同時(shí)遙控器可控制搬運(yùn)小車(chē)底盤(pán)的旋轉(zhuǎn),和載物裝置的上升和下降將載物平臺(tái)提升或降低到與貨架相同高度,再通過(guò)平臺(tái)上的滑動(dòng)裝置將物品推到指定貨架。

對(duì)于載物平臺(tái)的升降可以利用剪叉式升降平臺(tái)通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的左右旋轉(zhuǎn)使其達(dá)到上升下降的目的。

4 具體方案

4.1 遙控方案

無(wú)線遙控技術(shù)控制小車(chē)[2]。無(wú)線電遙控也分為發(fā)射和接收兩個(gè)部分。小車(chē)的發(fā)射部分通過(guò)利用遙控模塊使其和應(yīng)用電路無(wú)縫連接，其體積小、價(jià)格低可以達(dá)到物盡其用。小車(chē)的接收部分通過(guò)超再生式接收器檢查波段電路信號(hào)達(dá)到信號(hào)的接收。同時(shí)又因?yàn)槠潴w積小價(jià)格便宜更加適用于本裝置。并且無(wú)線電常用的滾動(dòng)編碼方式有較明顯的優(yōu)點(diǎn)。

（1）極強(qiáng)的保密性，每次發(fā)射后自動(dòng)更換編碼；

（2）編碼容量極大可容下超過(guò)十萬(wàn)多組的地址碼，而且重碼概率非常?。?/p>

（3）對(duì)碼容易靈活性高；

（4）誤碼小，誤碼幾乎為零。

同時(shí)又由于無(wú)線電遙控可以不需要面對(duì)面控制，且無(wú)方向性,控制距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)較適用于物流倉(cāng)庫(kù)的環(huán)境中。

4.2 控制電機(jī)方案

通過(guò)對(duì)常規(guī)的玩具小車(chē)上的雙直流電機(jī)進(jìn)行改造，在其后輪電機(jī)上加上一個(gè)齒輪減速裝置，兩電機(jī)分別負(fù)責(zé)小型搬運(yùn)車(chē)的驅(qū)動(dòng)與轉(zhuǎn)向的功能[3]。無(wú)線電遙控模塊的信號(hào)控制可以彌補(bǔ)直流電機(jī)定位不準(zhǔn)的缺點(diǎn),從而控制小車(chē)的形式軌跡和方向，同時(shí)優(yōu)化控制算法并改善特色硬件提高小車(chē)整體性能，實(shí)現(xiàn)很高的性能價(jià)格比。

4.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案

電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片選用專(zhuān)用芯片L298 N。L298 N具有操作方便，穩(wěn)定性較好，是電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片比較好的選擇，一個(gè)芯片可以同時(shí)控制兩個(gè)直流電機(jī)，并帶有控制使能端。在專(zhuān)用芯片L298 N的基礎(chǔ)上增加單片機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)小車(chē)速度的相對(duì)精確控制，這種調(diào)速方式優(yōu)點(diǎn)較多，既可以承受頻繁的負(fù)載沖擊，還可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)快速啟動(dòng)，調(diào)速范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。

5 系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)采用STM32單片機(jī)作為核心控制部件，通過(guò)無(wú)線電遙控使小車(chē)的行駛軌跡被控制從而去保證其能夠根據(jù)指定的驅(qū)動(dòng)方向行進(jìn)；馬達(dá)的特殊驅(qū)動(dòng)芯片是由單片微機(jī)控制，以驅(qū)動(dòng)前部和后部?jī)蓚€(gè)電動(dòng)機(jī)，從而使后輪能夠以恒定的速度驅(qū)動(dòng)，前輪可以用作左和右轉(zhuǎn)向車(chē)輪；磁體附接至所述主體以及霍爾元件被固定在車(chē)身上，以使車(chē)輪被每周磁性移動(dòng)使磁鐵正好正對(duì)霍爾元件，使得有霍爾元件組成的地暖露電路輸出高電平，通過(guò)單片機(jī)對(duì)霍爾元件輸出電平的變化進(jìn)行計(jì)數(shù)操作，由此便可得出車(chē)速和行程的數(shù)據(jù)；類(lèi)似于小車(chē)尋跡的方式，當(dāng)小車(chē)到達(dá)指定位置時(shí)遙控裝置控制單片機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的停止操作。

6 小結(jié)

本裝置的設(shè)計(jì)是基于無(wú)線電遙控技術(shù)的基礎(chǔ)之上通過(guò)STM32單片機(jī)控制小車(chē)的行駛以達(dá)到智能控制的目的。從而可以有效的提高物流的搬運(yùn)效率,節(jié)省人力成本節(jié)約勞動(dòng)資源。使物流管理合理化。但是本裝置在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方面還存在著一定的問(wèn)題。并且未對(duì)裝置的升降控制平臺(tái)進(jìn)行進(jìn)一步設(shè)計(jì),在以后的開(kāi)發(fā)過(guò)程中會(huì)對(duì)此進(jìn)行進(jìn)一步的研究與完善。

[1]朱明明,馬秀娟,吳琳倩.中小型企業(yè)物流成本管控現(xiàn)狀調(diào)研及對(duì)策探析[J].現(xiàn)代營(yíng)銷(xiāo)(下旬刊),2018(5):128-129.

[2]曾海鵬.無(wú)線電遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析[J].通訊世界,2017(21):320-321.

[3]王強(qiáng),王高亮.自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)(AGV)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].智能計(jì)算機(jī)與應(yīng)用,2018(6):127-129.

省級(jí)“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃”項(xiàng)目：基于智能遙控技術(shù)的小型智能物流搬運(yùn)裝置(201710959105)。

李奎(1996- )，男，安徽亳州人，在讀大學(xué)本科，研究方向：交通運(yùn)輸。

10.3969/j.issn.2095-1205.2019.01.18

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2095-1205(2019)01-31-02