茍樂(lè)怡，廖雪花，謝小淞，李 馳

（1.四川師范大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610101；2.成都工業(yè)學(xué)院 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，四川 成都 610031）

1 引言

物流集散中心是物流發(fā)展中最為核心和關(guān)鍵的要素，隨著國(guó)內(nèi)外物流業(yè)的不斷發(fā)展，不同物流企業(yè)運(yùn)輸配送形式之間的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，貨主對(duì)貨物運(yùn)輸配送的速度、時(shí)效性提出了更高的要求[7]。國(guó)內(nèi)各省市在推動(dòng)快遞物流發(fā)展方案中明確指出，提高快遞物流效率，推進(jìn)電子商務(wù)與快遞物流協(xié)同發(fā)展，并將快遞物流基礎(chǔ)設(shè)施更加完善、快遞物流產(chǎn)業(yè)園區(qū)更具規(guī)模、快遞物流節(jié)點(diǎn)布局更加優(yōu)化、快遞物流運(yùn)營(yíng)管理更加規(guī)范、快遞物流科技應(yīng)用更加廣泛、城市末端公共取送點(diǎn)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)快遞服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)基本實(shí)現(xiàn)全覆蓋作為總體目標(biāo)。

在物流環(huán)節(jié)中，集散中心的物流分揀效率影響著整個(gè)中心的工作效率，是物流中心工作量最大、最繁瑣、需要人力最多的環(huán)節(jié)[1]。物流分揀是將物品按品種、出入庫(kù)先后順序分門(mén)別類(lèi)進(jìn)行堆放的作業(yè)，分揀是完善配送、支持配送的預(yù)備工作，是不同配送企業(yè)相互競(jìng)爭(zhēng)和提高自身經(jīng)濟(jì)效益的重要環(huán)節(jié)。因此，針對(duì)智能分揀配送技術(shù)的研究，能夠提高快遞包裹的分揀效率，降低環(huán)境條件對(duì)分揀的限制，同時(shí)，也能提高包裹配送的準(zhǔn)確率與時(shí)效性，減輕物流工作人員的工作負(fù)擔(dān)，節(jié)約人力、物力資源，并提高系統(tǒng)的靈活性、擴(kuò)展性和可靠性。

本文將在對(duì)國(guó)內(nèi)外物流分揀中心運(yùn)作模式調(diào)研的基礎(chǔ)上，借鑒國(guó)外先進(jìn)分揀理念，研究物流中心智能分揀技術(shù)，該技術(shù)將改變物流行業(yè)大量人力、物力高消耗和低效率的現(xiàn)狀，并實(shí)現(xiàn)一個(gè)智能化、高效率、低成本的物流集散中心平臺(tái)。

2 分揀系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

自動(dòng)分揀系統(tǒng)是物流集散中心所必需的設(shè)施條件之一，面對(duì)大批量的來(lái)自各地的快遞包裹，自動(dòng)分揀系統(tǒng)是提高物流配送效率的一項(xiàng)關(guān)鍵因素。

2.1 國(guó)內(nèi)分揀系統(tǒng)現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)物流企業(yè)采用的傳統(tǒng)分揀模式主要有以下三種：

（1）人到貨的傳統(tǒng)物流分揀。這種方式采用人海戰(zhàn)術(shù)，通過(guò)人工和簡(jiǎn)單的設(shè)備進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的分揀作業(yè)，人力消耗大且效率低下。

（2）貨到人的分揀方法。這種方式由托盤(pán)將貨物帶到人的面前，人不需移動(dòng)，從而進(jìn)行分揀工作，例如，現(xiàn)有的傳送帶分揀和傳送小車(chē)分揀。但是，當(dāng)傳送帶上的貨物量達(dá)到上限，就會(huì)造成緩沖區(qū)卸貨車(chē)輛的等待、傳送小車(chē)的來(lái)回輸送等，都會(huì)造成時(shí)間資源的浪費(fèi)，從而提高了分揀成本。

（3）ABC線模式。在貨到人的分揀方法中，一條傳送帶是遠(yuǎn)不能滿足巨大數(shù)量的物流分揀的，因此便提出了ABC線模式。這種模式為了滿足分揀的需求，采用了多條傳送帶，例如，按照物品地區(qū)的不同，對(duì)貨物進(jìn)行了分流，但這樣導(dǎo)致了卸貨車(chē)需要在每一個(gè)區(qū)域卸貨，非常浪費(fèi)時(shí)間且成本較高。

傳統(tǒng)的分揀模式存在著人力投入大、分揀成本高、分揀效率低、技術(shù)水平落后、技術(shù)人才缺乏、整體環(huán)境不規(guī)范[6]等問(wèn)題，因此，分揀系統(tǒng)的自動(dòng)智能化是物流發(fā)展的必然需求。

2.2 國(guó)外分揀系統(tǒng)現(xiàn)狀

德國(guó)物流行業(yè)水平發(fā)展處于世界領(lǐng)先地位，德國(guó)的布萊梅大學(xué)生產(chǎn)與物流研究所（BIBA）于2019年創(chuàng)造性地發(fā)明了模塊化的萬(wàn)向細(xì)胞傳送帶（Celluveyor）技術(shù)進(jìn)行物流智能分揀與傳輸。其中，Celluveyor是一套極為靈活的模塊化輸送和定位系統(tǒng)。它以細(xì)胞輸送技術(shù)為基礎(chǔ)，每一個(gè)模塊化的六邊形細(xì)胞都包含了三個(gè)特定安排的全向輪，每個(gè)輪子都可以單獨(dú)、有選擇性地工作，如圖1所示。

圖1 萬(wàn)向細(xì)胞傳送帶（Celluveyor）

在該系統(tǒng)中，只要安排好物品的輸送路徑與目的終點(diǎn)，Celluveyor 就能實(shí)現(xiàn)物品的快速輸送與分揀。同時(shí)，由于輸送帶上的模塊化細(xì)胞只有在和貨物短暫接觸的時(shí)候才會(huì)運(yùn)作耗能，且這套系統(tǒng)機(jī)械部件之間的內(nèi)部摩擦非常小，所以使用這套系統(tǒng)可以有效降低分揀成本和能源消耗。

本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外物流技術(shù)和系統(tǒng)已有研究的基礎(chǔ)上，借鑒德國(guó)Celluveyor 的思想與理念，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有分揀系統(tǒng)模式存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，提出了一種智能分揀技術(shù)，該技術(shù)借鑒“萬(wàn)向傳輸功能”進(jìn)行智能分揀，其突破了傳統(tǒng)分揀傳送帶或傳送小車(chē)的限制。同時(shí)，為了提高分揀準(zhǔn)確度和效率，自主研發(fā)了基于RFID的批量閱讀識(shí)別子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)與分揀平臺(tái)、服務(wù)端子系統(tǒng)集成為一套完整的物流集散中心智能分揀平臺(tái)。

下文將介紹該智能分揀系統(tǒng)的模型、運(yùn)行流程、原理和實(shí)現(xiàn)技術(shù)及仿真。

3 智能分揀系統(tǒng)模型

為解決現(xiàn)有物流集散中心人力物力投入大、分揀效率低、分揀成本高等問(wèn)題，本文研究了一種集散中心智能分揀系統(tǒng)，此系統(tǒng)具有傳送裝置利用效率高、投資和維護(hù)成本小、工作效率高等優(yōu)點(diǎn)。整個(gè)系統(tǒng)由智能分揀平臺(tái)、RFID 閱讀器模塊、服務(wù)器模塊、平臺(tái)控制端模塊和檢測(cè)模塊五部分組成。其中，智能分揀平臺(tái)是該智能分揀系統(tǒng)的核心，如圖2所示。

圖2 智能分揀系統(tǒng)模型圖

3.1 智能分揀系統(tǒng)運(yùn)行流程

由圖2 可知，智能分揀系統(tǒng)由五大模塊相互作用，共同實(shí)現(xiàn)物品的自動(dòng)智能化高效率分揀，該智能分揀系統(tǒng)的具體運(yùn)行流程與各大模塊的功能如下：

3.1.1 萬(wàn)向傳輸模塊搭建分揀平臺(tái)。萬(wàn)向傳輸模塊是一個(gè)物品運(yùn)輸實(shí)體模塊，每一個(gè)模塊由萬(wàn)向輪（以下簡(jiǎn)稱(chēng)輪子）、轉(zhuǎn)向電機(jī)等硬件設(shè)備組成。電機(jī)啟動(dòng)，使得輪子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而在物品分揀時(shí)推動(dòng)物品移動(dòng)。在萬(wàn)向傳輸模塊上，也設(shè)置了由激光傳感器與轉(zhuǎn)速傳感器共同構(gòu)成的檢測(cè)模塊，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)傳輸模塊上萬(wàn)向輪的狀態(tài)。萬(wàn)向傳輸模塊組成如圖3所示。

圖3 萬(wàn)向傳輸模塊組成圖

多個(gè)萬(wàn)向傳輸模塊組合拼接在一起形成智能分揀平臺(tái)，此平臺(tái)代替了傳統(tǒng)的一體傳送帶與傳送車(chē)。由萬(wàn)向傳輸模塊組成的智能分揀平臺(tái)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）可在同一平臺(tái)上多方向運(yùn)輸物品。由于平臺(tái)由多個(gè)萬(wàn)向傳輸模塊組成，每個(gè)傳輸模塊上的萬(wàn)向輪可向多個(gè)方向運(yùn)作，多個(gè)模塊配合運(yùn)作，達(dá)到向不同方向運(yùn)輸物品的作用。

（2）分揀效率高。在同一平臺(tái)上，每一個(gè)輪子的任務(wù)就是當(dāng)物品經(jīng)過(guò)它時(shí)，將物品向前推送，物品離開(kāi)后，便可停止運(yùn)行，并馬上參與到下一物體運(yùn)送的路線規(guī)劃中，而不用一直等待物品整體運(yùn)送結(jié)束。

（3）易于維護(hù)。當(dāng)組成平臺(tái)的某一傳輸模塊出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可只維修該模塊，不影響整個(gè)平臺(tái)的運(yùn)行。

（4）平臺(tái)大小靈活。可根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)平臺(tái)的大小，并選擇相應(yīng)數(shù)量的萬(wàn)向傳輸模塊組成平臺(tái)。

本文將萬(wàn)向傳輸模塊按照需求數(shù)量仿真搭建出智能分揀平臺(tái)，并與RFID 閱讀器、服務(wù)器等共同配合，形成最終的智能分揀系統(tǒng)模型。

3.1.2 RFID閱讀器模塊掃描標(biāo)簽。將物品放入到分揀平臺(tái)的入口處，通過(guò)RFID閱讀器模塊讀取物品的標(biāo)簽，獲得物品的EPC碼，將EPC碼經(jīng)過(guò)AES對(duì)稱(chēng)加密算法加密后發(fā)送到服務(wù)器模塊。

3.1.3 服務(wù)器模塊獲取信息。服務(wù)器模塊對(duì)接收的EPC碼進(jìn)行解密與解碼，得到對(duì)應(yīng)物品的標(biāo)識(shí)碼，即物品的唯一識(shí)別號(hào)，通過(guò)標(biāo)識(shí)碼獲取存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中物品的相關(guān)信息，并將物品的相關(guān)信息發(fā)送給平臺(tái)控制端模塊。

3.1.4 平臺(tái)控制端模塊控制平臺(tái)運(yùn)行。此模塊的分工及運(yùn)行流程如下：

（1）平臺(tái)控制端模塊根據(jù)物品的目的地，得到物品目的地所屬區(qū)域的標(biāo)志，根據(jù)標(biāo)志為物品規(guī)劃出在平臺(tái)上運(yùn)輸?shù)穆肪€；

（2）平臺(tái)控制端模塊根據(jù)獲得的物品尺寸信息，得出物品放在平臺(tái)上時(shí)，與平臺(tái)的最佳接觸面，且計(jì)算出在最佳接觸面下，運(yùn)輸物品需要的萬(wàn)向傳輸模塊數(shù)量；

（3）平臺(tái)控制端模塊根據(jù)物品從起點(diǎn)到目的地的前進(jìn)路線以及物品的當(dāng)前位置，得出物品運(yùn)送的下一步需要用到哪些萬(wàn)向傳輸模塊，并使對(duì)應(yīng)的萬(wàn)向傳輸模塊開(kāi)始運(yùn)行；

（4）通過(guò)計(jì)算萬(wàn)向傳輸模塊傳輸物品所需時(shí)間以及檢測(cè)模塊檢測(cè)到物品離開(kāi)的信號(hào)以后，使其不再使用的萬(wàn)向傳輸模塊停止運(yùn)行，停止運(yùn)行的萬(wàn)向傳輸模塊便可參與到分配其他物品運(yùn)輸路線的規(guī)劃中，這樣提高了萬(wàn)向傳輸模塊的利用率，最終將物品傳輸?shù)侥康牡亍?/p>

3.2 智能分揀系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)準(zhǔn)備

3.2.1 RFID 閱讀器模塊。RFID，即射頻識(shí)別技術(shù),是一種利用射頻通信實(shí)現(xiàn)的非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。射頻識(shí)別系統(tǒng)主要由RFID 讀寫(xiě)器和RFID 電子標(biāo)簽組成。RFID 閱讀器模塊使用Android Studio 開(kāi)發(fā)工具，對(duì)RFID 手持閱讀器進(jìn)行開(kāi)發(fā)。在Android端，首先對(duì)閱讀器進(jìn)行硬件初始化，然后進(jìn)行了系統(tǒng)頁(yè)面的設(shè)計(jì)與功能的完成，并通過(guò)WebSocketClient與服務(wù)器模塊通信。系統(tǒng)主要功能包括：掃描標(biāo)簽、讀數(shù)據(jù)、寫(xiě)數(shù)據(jù)。在這一模塊，使用自開(kāi)發(fā)的RFID手持閱讀器模擬實(shí)際使用時(shí)的懸掛式RFID閱讀器；使用已寫(xiě)入數(shù)據(jù)的RFID標(biāo)簽代表需分揀的物品。

3.2.2 服務(wù)器模塊與平臺(tái)控制端模塊。服務(wù)器模塊與平臺(tái)控制端模塊的開(kāi)發(fā)基于SpringBoot框架，采用Java 語(yǔ)言編寫(xiě)，在IDEA 平臺(tái)上完成。其中服務(wù)器模塊通過(guò)WebSocket與RFID閱讀器模塊通信。

3.2.3 萬(wàn)向傳輸模塊與檢測(cè)模塊。萬(wàn)向傳輸模塊與檢測(cè)模塊因?yàn)闂l件的限制，將采用仿真的形式，運(yùn)用JavaScript和HTML的＜canvas＞元素，仿真模擬分揀平臺(tái)以及物品在平臺(tái)上被分揀的全程動(dòng)畫(huà)。

3.3 智能分揀系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

相比于傳統(tǒng)的分揀模式與方法，本文提出的智能分揀系統(tǒng)平臺(tái)有以下優(yōu)勢(shì)：

3.3.1 分揀效率高，成本低。不同于傳統(tǒng)分揀模型的一條或多條傳送帶，本文提出的分揀平臺(tái)由多個(gè)萬(wàn)向傳輸裝置組成，分揀平臺(tái)和平臺(tái)控制端配合，實(shí)現(xiàn)物品的自動(dòng)化傳送。分揀平臺(tái)可同時(shí)對(duì)不同物品進(jìn)行多方向傳送，提高了傳送裝置的利用率和分揀效率。

3.3.2 易于維護(hù)。分揀平臺(tái)由多個(gè)萬(wàn)向傳輸裝置組合而成，若一部分出現(xiàn)故障可快速更換維修，不影響其余萬(wàn)向傳輸裝置的使用，提高了工作效率，且投資成本低，維護(hù)成本較小。

3.3.3 分揀準(zhǔn)確度高，效率高，基本實(shí)現(xiàn)無(wú)人化。不同于人工錄入或鍵盤(pán)錄入貨物信息，該分揀模型采用RFID標(biāo)簽掃描錄入物品信息，與一般條形碼標(biāo)簽相比，RFID標(biāo)簽識(shí)別準(zhǔn)確度高，能夠不受一些外部環(huán)境如油污等對(duì)標(biāo)簽造成的影響，并且RFID閱讀器能夠批量掃描標(biāo)簽，能夠同時(shí)讀取限定范圍內(nèi)的所有標(biāo)簽內(nèi)容，從而大大提高了物品的信息錄入效率。采用智能的自動(dòng)化分揀系統(tǒng)，能最大限度的減少人工操作，節(jié)約人工成本。

3.3.4 平臺(tái)使用靈活。由于平臺(tái)是由多個(gè)萬(wàn)向傳輸裝置組成，使用企業(yè)可根據(jù)自身需求與使用場(chǎng)地的大小限制，靈活選擇使用多少傳輸裝置組成多大的平臺(tái)。

4 智能分揀系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

根據(jù)智能分揀系統(tǒng)的模型說(shuō)明，可以得到分揀系統(tǒng)的總體運(yùn)行流程，如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)運(yùn)行流程圖

基于前期的技術(shù)準(zhǔn)備，首先進(jìn)行RFID閱讀器和服務(wù)器端的開(kāi)發(fā)，然后在平臺(tái)控制端模塊，研究物品智能分揀的算法模型并加以實(shí)現(xiàn)，具體的技術(shù)實(shí)現(xiàn)如下所述：

4.1 RFID閱讀器獲取物品EPC碼

物品進(jìn)入分揀入口，貼在物品上的快遞單中帶有RFID 標(biāo)簽，在入口通過(guò)RFID 閱讀器掃描物品標(biāo)簽，獲得物品的EPC 碼，該碼由物品類(lèi)型、物品唯一識(shí)別號(hào)以及寄件人電話拼接組成。其中，將寄件人識(shí)別號(hào)、寄件人電話轉(zhuǎn)化為16進(jìn)制，物品類(lèi)型轉(zhuǎn)為物品類(lèi)型標(biāo)志，如數(shù)碼產(chǎn)品為“E”，最終形成16 位以?xún)?nèi)的EPC碼，如“E249987b4fcc”。將EPC碼通過(guò)AES算法進(jìn)行對(duì)稱(chēng)加密，在加密的過(guò)程中，采用AES-128-CBC 加密模式，即密鑰的長(zhǎng)度為128 位，采用循環(huán)模式，同時(shí)需要添加一個(gè)向量iv，可增加加密算法的強(qiáng)度。加密完成后，發(fā)送到服務(wù)器模塊。

4.2 服務(wù)器端獲取物品信息

服務(wù)器對(duì)接收的EPC 碼進(jìn)行AES 解密解碼，得到對(duì)應(yīng)物品的標(biāo)識(shí)碼，即唯一識(shí)別號(hào)，通過(guò)唯一識(shí)別號(hào)獲取存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中物品的相關(guān)信息，如物品的長(zhǎng)寬高及目的地，并將這些信息發(fā)送到平臺(tái)控制端。

4.3 平臺(tái)控制端根據(jù)獲取到的物品信息，規(guī)劃物品傳輸路線

將分揀平臺(tái)除入口外，按照需求設(shè)置多個(gè)出口，每個(gè)出口代表一個(gè)目的地區(qū)域，并且設(shè)置一個(gè)區(qū)域標(biāo)志flag。根據(jù)物品的目的地，得到物品目的地所屬區(qū)域的標(biāo)志flag ，并將flag傳送到平臺(tái)控制端。平臺(tái)控制端根據(jù)flag為物品劃分出需要使用的路線。本文使用30×60 個(gè)萬(wàn)向傳輸模塊為例。

由多個(gè)萬(wàn)向傳輸模塊組合成的自動(dòng)分揀平臺(tái)，共有1個(gè)入口，17個(gè)出口，其中平臺(tái)左側(cè)為入口，平臺(tái)上側(cè)和下側(cè)分別有7個(gè)出口，平臺(tái)右側(cè)有3 個(gè)出口，每個(gè)出口對(duì)應(yīng)一個(gè)區(qū)域。其中，平臺(tái)上方7個(gè)出口的flag 分別為1 →7，平臺(tái)下方7個(gè)出口的flag 分別為8 →14，平臺(tái)右側(cè)3個(gè)出口的flag 分別為15 →17。

物品從平臺(tái)左側(cè)進(jìn)入，默認(rèn)前進(jìn)方向?yàn)橐恢毕蛴?，與右側(cè)中間出口對(duì)齊，即direction=39，這里的方向數(shù)字采用了鍵盤(pán)的方向鍵的Keycode。若物品的目的出口為上下側(cè)的出口，則當(dāng)物品前進(jìn)到每一個(gè)出口對(duì)應(yīng)的x 方向上的位置時(shí)，進(jìn)行判斷，若物品的flag 等于當(dāng)前出口的flag，則將該物品的direction 設(shè)置為對(duì)應(yīng)值，若向上轉(zhuǎn)，則direction=38，若向下轉(zhuǎn)，則direction=40。若物品的目的出口為右側(cè)的上下出口，則當(dāng)物品到達(dá)平臺(tái)處時(shí)，先將物品向上、向下轉(zhuǎn)，待物品在y 軸上的位置與出口y 值相等時(shí)，再令direction=39。算法邏輯圖如圖5所示。

根據(jù)物品的大小，確定需要使用的輪子個(gè)數(shù)：

圖5 物品傳輸路線算法圖

其中：gl、gw、gh 分別為物品的長(zhǎng)寬高。

通過(guò)公式求得物品的中等邊min 和最大邊max，將物品的最佳面定為物品和平臺(tái)的接觸面，接觸面的長(zhǎng)寬即物品在x 軸、y 軸上的數(shù)值分別為max、min，則所需輪子的個(gè)數(shù)為：個(gè)，其中unitL表示輪子之間的單位距離。

4.4 平臺(tái)控制端根據(jù)物品的路線，分配需要使用的萬(wàn)向傳輸模塊

物品在運(yùn)送過(guò)程中，只有已到達(dá)和即將到達(dá)處的萬(wàn)向傳輸模塊會(huì)運(yùn)行，即對(duì)應(yīng)的輪子會(huì)運(yùn)作，物品離開(kāi)后輪子將會(huì)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，即全程只有個(gè)輪子參與運(yùn)行。輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)，將物品向前運(yùn)送unitL個(gè)單位長(zhǎng)度，即物品每前移unitL個(gè)單位長(zhǎng)度，轉(zhuǎn)動(dòng)的輪子便需要進(jìn)行一次更新。本文以坐標(biāo)軸表輪子與物品的位置，以平臺(tái)左上角為坐標(biāo)原點(diǎn)，物品左上角的輪子為基準(zhǔn)點(diǎn)，用數(shù)組rects[]存放所有的物品，rects[i]表示當(dāng)前物品，其中i 代表第幾個(gè)物品，用rects[i].x代表當(dāng)前物品左上點(diǎn)的橫坐標(biāo)，用rects[i].y 代表當(dāng)前物品左上點(diǎn)的縱坐標(biāo)，在x 方向上所需輪子的個(gè)數(shù)為在y 方向上所需輪子的個(gè)數(shù)為

（1）當(dāng)direction=39 時(shí)，物品直行，則：

其中wheelX0代表左上角第一個(gè)輪子的x 坐標(biāo)。通過(guò)左上角第一個(gè)輪子的位置以及物品在x、y方向上所需輪子的個(gè)數(shù)，就能通過(guò)以下公式求出其余需要的輪子的位置（xj,yk）：

（2）當(dāng)direction=38 或direction=40 時(shí)，則：

其中wheelY0代表左上角第一個(gè)輪子的y 坐標(biāo)。通過(guò)左上角第一個(gè)輪子的位置以及物品在x、y方向上所需輪子的個(gè)數(shù)，就能通過(guò)以下公式求出其余需要的輪子的位置(xj,yk)：

根據(jù)物品的前進(jìn)路線，依次觸發(fā)這些坐標(biāo)點(diǎn)上的輪子，使得輪子轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)送物品移動(dòng)。當(dāng)參與運(yùn)行的輪子停止后，便可參與其他物品的運(yùn)送工作，即一個(gè)分揀平臺(tái)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同物體進(jìn)行不同目的地的運(yùn)送，彼此互不干擾。

5 智能分揀系統(tǒng)仿真

在RFID 閱讀器、服務(wù)器端、平臺(tái)控制端的技術(shù)實(shí)現(xiàn)后，本章采用JavaScript 編寫(xiě)仿真智能分揀平臺(tái)與檢測(cè)模塊，在仿真平臺(tái)上，通過(guò)RFID 手持閱讀器掃描標(biāo)簽，將獲取到信息發(fā)送到服務(wù)器端，服務(wù)器端將返回的信息發(fā)送到平臺(tái)控制端，同時(shí)將相關(guān)信息展示在平臺(tái)顯示屏上，平臺(tái)控制端根據(jù)獲取到的信息，會(huì)在仿真平臺(tái)上通過(guò)動(dòng)畫(huà)演示對(duì)應(yīng)物品的分揀過(guò)程。

5.1 智能分揀平臺(tái)仿真

智能分揀平臺(tái)俯視圖如圖6所示。

圖6 自動(dòng)分揀系統(tǒng)平臺(tái)示意圖

本文使用30×60 個(gè)萬(wàn)向傳輸模塊組成的分揀平臺(tái)進(jìn)行仿真舉例。根據(jù)箭頭方向，可以看到平臺(tái)共有1個(gè)入口，17個(gè)出口。平臺(tái)左側(cè)為入口，在入口處的立方體代表RFID閱讀器，閱讀器上的小圓圈代表指示燈，當(dāng)掃描到物品時(shí)，指示燈亮，在閱讀器的上方，寫(xiě)有長(zhǎng)寬高、目的出口的模塊代表顯示屏，用以顯示當(dāng)前經(jīng)過(guò)物品的信息；平臺(tái)上側(cè)和下側(cè)分別有7個(gè)出口，平臺(tái)右側(cè)有3 個(gè)出口，每個(gè)出口對(duì)應(yīng)一個(gè)區(qū)域，圖中的每一個(gè)圓代表一個(gè)萬(wàn)向傳輸模塊，當(dāng)需要運(yùn)行時(shí)，萬(wàn)向傳輸模塊的輪子會(huì)相應(yīng)運(yùn)行起來(lái)。

5.2 RFID讀取標(biāo)簽信息

在仿真實(shí)驗(yàn)中，用不同大小的方塊，代表不同的包裹物品，當(dāng)物品進(jìn)入左側(cè)入口時(shí)，入口處的RFID閱讀器會(huì)自動(dòng)掃描物品標(biāo)簽，掃描成功指示燈亮，并同時(shí)將掃描到的數(shù)據(jù)返回到服務(wù)器。在這個(gè)過(guò)程中，使用RFID手持閱讀器掃描RFID標(biāo)簽，模擬物品進(jìn)入入口時(shí)的自動(dòng)掃描。

服務(wù)器會(huì)根據(jù)獲得的EPC 碼，將物品長(zhǎng)、寬、高及目的出口信息發(fā)送到平臺(tái)控制端，平臺(tái)控制端將相應(yīng)信息顯示在顯示屏上，如圖7 所示，此時(shí)即將進(jìn)入分揀平臺(tái)的是一個(gè)50×60×30（mm）大小的物品，它的目的出口是1號(hào)出口，即上排第一個(gè)出口。

圖7 物品進(jìn)入分揀平臺(tái)示意圖

5.3 智能分揀平臺(tái)運(yùn)行

物品進(jìn)入到分揀平臺(tái)后，平臺(tái)控制端會(huì)根據(jù)得到的信息規(guī)劃出物品在平臺(tái)上的運(yùn)送路線，并啟動(dòng)相應(yīng)路線上相應(yīng)數(shù)量的輪子，以此達(dá)到物品分揀運(yùn)送的目的，如圖8所示。

此時(shí)進(jìn)入平臺(tái)的物品的目的出口為3號(hào)出口，因此平臺(tái)控制端為物品規(guī)劃出到達(dá)3 號(hào)出口的路線。物品進(jìn)入平臺(tái)后，對(duì)應(yīng)路線上的傳輸模塊便開(kāi)始運(yùn)行，如圖8 中物品下方的圓形輪子，因?yàn)槲锲返拈L(zhǎng)寬高為60×70×60（mm），則參與運(yùn)輸物品的萬(wàn)向運(yùn)輸模塊，即輪子的數(shù)目為8×7，當(dāng)物體向右運(yùn)輸時(shí)，右側(cè)的輪子會(huì)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，左側(cè)離開(kāi)的輪子會(huì)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，等待參與下一物體的運(yùn)輸。

圖8 萬(wàn)向傳輸模塊運(yùn)行示意圖

5.4 多物體分揀

智能分揀平臺(tái)可同時(shí)對(duì)多個(gè)物品進(jìn)行分揀，如圖9所示。每個(gè)物品都按照自己的目的地方向前進(jìn)，因平臺(tái)運(yùn)輸模塊多，且每個(gè)模塊都獨(dú)立存在，且只在需要時(shí)啟動(dòng)，因此不僅節(jié)約了空間和資源、成本，更是大大提升了分揀效率。

圖9 多物品不同目的地同時(shí)分揀示意圖

智能分揀系統(tǒng)由若干個(gè)模塊拼接而成，能夠更靈活地應(yīng)用于物流分揀系統(tǒng)，可根據(jù)分揀場(chǎng)地的大小以及貨物數(shù)量的多少，例如在大型物流集散中心，場(chǎng)地大，貨物量大，即可選擇一個(gè)30×60 大小的分揀平臺(tái)；在小型分揀中心，例如校園快遞分發(fā)站，即可選擇10×20 或5×10 大小的分揀平臺(tái)，進(jìn)行內(nèi)部快遞的分揀。

6 結(jié)論

智能物流是物流經(jīng)濟(jì)發(fā)展的未來(lái)方向與模式，是突破現(xiàn)代物流發(fā)展瓶頸的新思路，與政府宏觀調(diào)控目標(biāo)高度契合。為了整個(gè)配送過(guò)程更加快速、高效，同時(shí)節(jié)省人力、物力的消耗，本文提出了一種集散中心智能分揀系統(tǒng)技術(shù)與模型，并仿真實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)具有傳送裝置利用效率高、投資和維護(hù)成本小等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)表明，通過(guò)對(duì)該智能分揀技術(shù)的研究與仿真，可以更好地提高物流分揀與配送效率，對(duì)配送中心分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與高效運(yùn)行有一定的借鑒作用。