李　奎　陳振漢　王志安　耿傳輝

智能物流搬運車設(shè)計探究

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)站及物流寄取點在不斷增加，但是仍然無法滿足人們?nèi)找嬖鲩L的物流需求。導(dǎo)致了各個物流站點集結(jié)大量人力去分揀投放快遞，不僅浪費了大量的人力，增加了物流成本，同時物流投放效率依舊不高。因此，設(shè)計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裝置來盡可能的提高中小型物流站點的快遞搬運效率，以此減少人員投入來節(jié)省物流成本。智能遙控技術(shù)具有獨特的技術(shù)性和適應(yīng)性在物流發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。

無線電遙控技術(shù)；步進(jìn)電機(jī)；STM32

1 研究背景

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,中國的電商經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平有著質(zhì)的飛躍,同時帶動著中國快遞物流業(yè)的飛速發(fā)展。但是目前即使中小型物流中轉(zhuǎn)站及物流寄取點在不斷增加,卻仍然無法滿足人們?nèi)找嬖鲩L的物流需求。各個物流站點在分揀快遞方面浪費了大量的人力物力,間接的提高了物流的成本但是其物流效率卻沒有相應(yīng)的提高。在一些小的物流站點由于高額的人力成本會出現(xiàn)勞動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的發(fā)展[1]。

2 社會問題

2.1 資金缺乏問題

中小型快遞站點由于運營站點小，初期投資建設(shè)成本高，加之智能硬件設(shè)備價格高昂造成小型物流站點無法支付高昂的設(shè)備費用。一般大型物流站點運用的諸如廣泛采用的無線互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)以及射頻識別技術(shù)與條形碼技術(shù)等；還有關(guān)于及自動化的一些設(shè)備如自動引導(dǎo)小車，搬運機(jī)器人等這些設(shè)備由于一部分設(shè)備價格高昂，并且維護(hù)費用較高，普通中小型快遞站無法支付這些額外成本。

2.2 人力缺乏問題

在物流站點中每天的快遞流通量是非常巨大的，同時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)院附近的一個快遞站點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 入庫量/件150713561476152016091563142910460 出庫量/件352843395562593213 人數(shù)333444425 平均件數(shù)514462507390416407372432

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

3 設(shè)計思路

利用無線電遙控技術(shù),通過遙控器控制搬運車的前進(jìn)后退,左右變向以及控制小車的停止,同時遙控器可控制搬運小車底盤的旋轉(zhuǎn),和載物裝置的上升和下降將載物平臺提升或降低到與貨架相同高度,再通過平臺上的滑動裝置將物品推到指定貨架。

對于載物平臺的升降可以利用剪叉式升降平臺通過步進(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

無線遙控技術(shù)控制小車[2]。無線電遙控也分為發(fā)射和接收兩個部分。小車的發(fā)射部分通過利用遙控模塊使其和應(yīng)用電路無縫連接，其體積小、價格低可以達(dá)到物盡其用。小車的接收部分通過超再生式接收器檢查波段電路信號達(dá)到信號的接收。同時又因為其體積小價格便宜更加適用于本裝置。并且無線電常用的滾動編碼方式有較明顯的優(yōu)點。

（1）極強(qiáng)的保密性，每次發(fā)射后自動更換編碼；

（2）編碼容量極大可容下超過十萬多組的地址碼，而且重碼概率非常??；

（3）對碼容易靈活性高；

（4）誤碼小，誤碼幾乎為零。

同時又由于無線電遙控可以不需要面對面控制，且無方向性,控制距離遠(yuǎn)等特點較適用于物流倉庫的環(huán)境中。

4.2 控制電機(jī)方案

通過對常規(guī)的玩具小車上的雙直流電機(jī)進(jìn)行改造，在其后輪電機(jī)上加上一個齒輪減速裝置，兩電機(jī)分別負(fù)責(zé)小型搬運車的驅(qū)動與轉(zhuǎn)向的功能[3]。無線電遙控模塊的信號控制可以彌補(bǔ)直流電機(jī)定位不準(zhǔn)的缺點,從而控制小車的形式軌跡和方向，同時優(yōu)化控制算法并改善特色硬件提高小車整體性能，實現(xiàn)很高的性能價格比。

4.3 電機(jī)驅(qū)動方案

電機(jī)驅(qū)動芯片選用專用芯片L298 N。L298 N具有操作方便，穩(wěn)定性較好，是電機(jī)驅(qū)動芯片比較好的選擇，一個芯片可以同時控制兩個直流電機(jī)，并帶有控制使能端。在專用芯片L298 N的基礎(chǔ)上增加單片機(jī)，從而實現(xiàn)對小車速度的相對精確控制，這種調(diào)速方式優(yōu)點較多，既可以承受頻繁的負(fù)載沖擊，還可以實現(xiàn)無級快速啟動，調(diào)速范圍廣等優(yōu)點。

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，通過無線電遙控使小車的行駛軌跡被控制從而去保證其能夠根據(jù)指定的驅(qū)動方向行進(jìn)；馬達(dá)的特殊驅(qū)動芯片是由單片微機(jī)控制，以驅(qū)動前部和后部兩個電動機(jī)，從而使后輪能夠以恒定的速度驅(qū)動，前輪可以用作左和右轉(zhuǎn)向車輪；磁體附接至所述主體以及霍爾元件被固定在車身上，以使車輪被每周磁性移動使磁鐵正好正對霍爾元件，使得有霍爾元件組成的地暖露電路輸出高電平，通過單片機(jī)對霍爾元件輸出電平的變化進(jìn)行計數(shù)操作，由此便可得出車速和行程的數(shù)據(jù)；類似于小車尋跡的方式，當(dāng)小車到達(dá)指定位置時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)計是基于無線電遙控技術(shù)的基礎(chǔ)之上通過STM32單片機(jī)控制小車的行駛以達(dá)到智能控制的目的。從而可以有效的提高物流的搬運效率,節(jié)省人力成本節(jié)約勞動資源。使物流管理合理化。但是本裝置在電機(jī)的驅(qū)動設(shè)計方面還存在著一定的問題。并且未對裝置的升降控制平臺進(jìn)行進(jìn)一步設(shè)計,在以后的開發(fā)過程中會對此進(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)研及對策探析[J].現(xiàn)代營銷(下旬刊),2018(5):128-129.

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

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

省級“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃”項目：基于智能遙控技術(shù)的小型智能物流搬運裝置(201710959105)。

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

10.3969/j.issn.2095-1205.2019.01.18

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2095-1205(2019)01-31-02