周凱旋

[摘要]分析了將自動存取鞋立體車庫應(yīng)用于會所等服務(wù)行業(yè)的可行性和技術(shù)特點，介紹了一種采用三軸搬運器、鞋盒對接提升裝置和鞋架的白動立體車庫，并分析了該設(shè)備的工作流程，是目前首例應(yīng)用于會所的白動化鞋類存取立體倉庫。

[關(guān)鍵詞]存取鞋；立體倉庫；鞋架；三軸搬運器；會所

[中圖分類號]TH692.3 [文獻標(biāo)識碼]A [文章編號]1005-152X（2018）02-0108-03

1 緒論

隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，制造業(yè)工廠機器換人、設(shè)備互聯(lián)化、生產(chǎn)智能化等創(chuàng)新實踐給其他行業(yè)如服務(wù)業(yè)帶來了良好的啟示，同時給自動化行業(yè)帶來新的機遇和挑戰(zhàn)。服務(wù)行業(yè)中存在很多需要人工完成的環(huán)節(jié)，其中有些環(huán)節(jié)工作環(huán)境差、勞動時間長，并且不是很體面。比如會所中的鞋吧，當(dāng)有顧客進入時，需要服務(wù)員及時給顧客換上拖鞋，換下的鞋子和襪子需要快速存人鞋柜，并且不能錯亂；當(dāng)顧客離開時，又需要把顧客的鞋子和襪子取出并遞給顧客換上。對每個顧客都是如此，整個過程既繁瑣又臟累，需要隨時提供服務(wù)，是一項非常不體面的活。如果能使用自動存取設(shè)備取代人工完成存取鞋設(shè)備.將是一件非常有意義的項目。本文所論述的正是一種應(yīng)用于服務(wù)行業(yè)的能夠取代人工的自動存取鞋倉庫設(shè)備。

2 應(yīng)用場景及特點

2.1 物料特點

此處物料是鞋類，而且是兩只一雙，沒有固定統(tǒng)一的外形、高度、長度、款式，直接搬運的話，對夾具選擇難度很大。通過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)成人的鞋雖然碼數(shù)不同，但正常碼數(shù)范圍內(nèi)裝鞋的鞋盒都是統(tǒng)一規(guī)格，這樣就可以得出結(jié)論，用統(tǒng)一規(guī)格的盒子作為載具，將鞋子放入鞋盒，把無固定外形的物料變成規(guī)則外形的物料，就可以實現(xiàn)成雙鞋的搬運。通過鞋類數(shù)據(jù)統(tǒng)計，設(shè)計出適合絕大部分鞋類容納的鞋盒，便完成存取設(shè)備中搬運器設(shè)計的第一步。

2.2 應(yīng)用場景

會所的鞋吧一般設(shè)置在接待大廳偏僻位置，利用偏僻角落封閉起來做成多層鞋柜或鞋架。這就要求自動存取設(shè)備的存儲架占地小，存儲單元盡量多，做成多層、多排結(jié)構(gòu)型式。另一方面，鞋吧應(yīng)盡量靠近顧客換鞋的位置，提高顧客出入效率。

2.3 工況特點

存取設(shè)備應(yīng)隨時響應(yīng)顧客的存取鞋需求，盡量減少顧客等待的時間，這就要求搬運器響應(yīng)速度快、跑位精確、重復(fù)誤差小等。此外，取鞋時不能出錯，為顧客取到錯誤的鞋子是非常麻煩的情況。鞋盒編號與顧客的手牌號碼應(yīng)一一對應(yīng)或設(shè)為同一編碼；鞋盒與存鞋位也應(yīng)一一對應(yīng)，以便出錯時有跡可循。

2.4 關(guān)鍵技術(shù)點

首先，鞋子放人鞋盒后，搬運器應(yīng)立即知道應(yīng)存人哪個存鞋位，鞋盒應(yīng)能被識別到編碼。其次，搬運器響應(yīng)速度快、跑位精準(zhǔn)，最好的選擇就是采用伺服系統(tǒng)。

最關(guān)鍵的技術(shù)點是，搬運器采用何種取物機械手，搬運器與鞋盒對接、移動的要求是可靠、快速。有效載荷是鞋與鞋盒，對接裝置不宜笨重，最好不采用動力驅(qū)動對接，這樣會增加控制點和不可靠性。

3 存鞋立體倉庫系統(tǒng)構(gòu)成

根據(jù)前述分析，設(shè)計出存取鞋立體倉庫設(shè)備由如下部分組成，如圖1、圖2所示。

（1）存鞋架：采用鋁合金型材搭建，劃分為多層多列的存鞋位，具有重量輕、連接件標(biāo)準(zhǔn)化、適用性好等特點；

（2）搬運器：搬運器采用X、Y、Z三維方向的同步帶滑臺，由伺服電機驅(qū)動，與鞋盒對接的機械裝置由對接叉片和安裝板組成，固定安裝在滑臺上。

（3）鞋盒：為敞口塑料盒，邊緣設(shè)有下卷邊，搬運時對接提升叉片插入鞋盒下卷邊并貼近鞋盒端面，端起鞋盒移動。

（4）編碼識別系統(tǒng)：每個存鞋位配一個鞋盒，鞋盒編碼與存鞋位編碼相同，鞋盒底部安裝有IC芯片，存取鞋窗口安裝有IC讀取器，當(dāng)鞋盒取送至存取窗口時，系統(tǒng)能讀取到鞋盒編碼。

（5）控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)由下位機控制和上位機控制系統(tǒng)組成，下位機即PLC控制器，PLC存儲伺服驅(qū)動程序控制伺服電機和滑臺完成走位動作；上位機即計算機系統(tǒng)，存儲鞋位及IC編碼、原點位置、鞋位位置、存鞋數(shù)量等數(shù)據(jù)信息，通過MODBUS通信協(xié)議與下位機通信，指揮下位機完成搬運動作。

（6）人機界面：人機界面即上位機顯示屏，采用觸摸屏，可顯示倉庫存儲信息、存取窗口鞋盒編碼、搬運器運行狀態(tài)、控制系統(tǒng)狀態(tài)信息等，可輸入編碼取鞋、臨時存鞋等特定操作。

4 工作原理

存鞋工作流程是：顧客進場領(lǐng)取手環(huán)，將手環(huán)靠近讀卡器，讀卡器讀出手環(huán)編號并發(fā)送信號給上位機控制系統(tǒng)，上位機發(fā)送指令給下位機控制系統(tǒng)并控制伺服系統(tǒng)驅(qū)動三軸搬運器將相應(yīng)編號的鞋盒送至存取鞋窗口，顧客將自己的鞋襪放人鞋盒，鞋盒放人存取鞋窗口，IC讀卡器讀取鞋盒編碼，發(fā)送信號給控制系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)驅(qū)動三軸搬運器將鞋盒搬運至對應(yīng)存鞋位，并傳回信息給控制系統(tǒng)，完成存鞋過程。

取鞋工作流程是：顧客消費完后至前臺結(jié)賬，前臺讀卡器讀到顧客編號并發(fā)送信號給立體倉庫控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)控制伺服系統(tǒng)驅(qū)動三軸搬運器將相應(yīng)編號的鞋盒送至存取鞋窗口，顧客從存取鞋窗口將鞋盒取出，拿出自己的鞋襪后將鞋盒放人存取鞋窗口，窗口讀卡器讀到鞋盒編碼，發(fā)送信號給控制系統(tǒng)，控制伺服系統(tǒng)驅(qū)動三軸搬運器將鞋盒存人對應(yīng)存鞋位，并傳回信息給控制系統(tǒng)，完成取鞋過程。

5 結(jié)論

自動存取鞋立體倉庫可實現(xiàn)會所服務(wù)窗口存取鞋白助化和自動化，有助于減輕人工勞動強度，改善勞動環(huán)境，避免服務(wù)差錯；同時，由機器取代人工也能降低企業(yè)經(jīng)營成本。