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        一種倉儲分揀貨物智能小車的設(shè)計

        2021-08-20 00:47:08南慶霞江城城劉宇航
        現(xiàn)代農(nóng)機 2021年4期
        關(guān)鍵詞:機械物流智能

        南慶霞,江城城,鄭 紅,劉宇航

        (山東工程職業(yè)技術(shù)大學(xué) 機械工程學(xué)院,250200,濟南)

        1 研制背景

        隨著我國物流企業(yè)、電商企業(yè)迅速發(fā)展,各大生產(chǎn)企業(yè)紛紛大力發(fā)展自己的倉儲物流系統(tǒng),但由于目前的倉儲分揀貨物系統(tǒng)智能程度低,目前還十分依賴于人工分揀貨物,并且存在出錯率比較高、維護成本比較高、效率低下等問題,不能實現(xiàn)智能化、機械化、高效率化,對于電商而言,客戶下單后的發(fā)貨速度慢,客戶等待時間長,運轉(zhuǎn)效率低,最終會導(dǎo)致成交量低,利潤會受到很大影響。為了解決這個問題,筆者所在團隊設(shè)計了這款適用于倉儲分揀貨物的智能小車。本產(chǎn)品利用現(xiàn)有技術(shù),將自動導(dǎo)引小車、視覺識別系統(tǒng)與機械臂等融合在一起,從而實現(xiàn)分揀貨物的功能。

        本產(chǎn)品應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)并通過創(chuàng)新進行設(shè)計整合,利用視覺識別系統(tǒng)和麥克納姆輪的移動特性實現(xiàn)小車在倉庫中的快速移動和貨物的精準(zhǔn)分揀,解決了現(xiàn)有倉儲人員工作強度大、白班夜班交替工作分揀貨物容易出錯等問題,達到現(xiàn)有倉儲零錯誤分揀貨物和快速出庫。

        2 前期調(diào)研與設(shè)計

        針對倉儲分揀貨物智能小車的研究設(shè)計,團隊進行了很多研究和討論工作。首先對企業(yè)需求進行了調(diào)查,通過問卷調(diào)查和電話調(diào)查等收集和整理資料;然后針對代表性企業(yè),做了有關(guān)企業(yè)物流倉儲成本的分析報告,得出了比較真實詳細的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)有利于支撐倉儲分揀貨物智能小車的研究;接著認真分析現(xiàn)在市場上已經(jīng)在使用和處于試驗階段的倉儲分揀貨物智能小車,根據(jù)企業(yè)需求和現(xiàn)有的倉儲分揀貨物智能小車存在的問題,進行詳細的分析和研究;最后做出倉儲分揀貨物智能小車的設(shè)計報告,并進行可行性分析。

        團隊在前期調(diào)查和分析后,首先對小車的功能、采用的傳感器進行分析研究和論證,在能達到功能的基礎(chǔ)上首選性價比高的傳感器;然后進行小車的三維模型設(shè)計,確定小車的結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)。綜合分析后決定采用麥克納姆輪作為小車的移動機構(gòu),麥克納姆輪的機械結(jié)構(gòu)滿足全方位移動和倉儲狹窄環(huán)境下使用的要求,參考現(xiàn)在一些采用麥克納姆輪的設(shè)備,使用效果比較好。

        3 工作原理與結(jié)構(gòu)組成

        小車接受控制中心的指令,通過前期設(shè)定的定位系統(tǒng)給出的坐標(biāo),快速移動到目標(biāo)區(qū)域,通過機械臂上的攝像頭和視覺識別系統(tǒng)拍攝目標(biāo)并識別目標(biāo),確認后機械臂抓取貨物并將其放入筐中,最后快速運送到指定地點。

        倉儲分揀貨物智能小車整體結(jié)構(gòu)如圖1 所示,包括:小車外殼、矩形管支架、五軸機械臂、視覺識別夾爪、麥克納母輪輪子、車頭液晶顯示屏、稱重電子秤等。目前小車結(jié)構(gòu)較為簡單,后期可以根據(jù)需求定制倉儲分揀貨物智能小車的尺寸、功率,用以適應(yīng)不同貨物的分揀。此款智能小車的造價比較低,保養(yǎng)簡單,使用壽命長,兼容性比較好,日后方便升級,使用的傳感器和控制系統(tǒng)技術(shù)比較成熟、損壞率低,能有效降低企業(yè)物流倉儲的人工成本,更適合商用。

        圖1 倉儲分揀貨物智能小車結(jié)構(gòu)示意圖

        4 性能特點

        對目前物流站和快遞站調(diào)研后發(fā)現(xiàn),容易出錯的往往是體積比較小、銷售量較大的貨物。針對這種現(xiàn)象,初步設(shè)計了一款模型小車,如圖2 所示。該模型小車可抓取貨架最高高度為180 cm,最低為30 cm,產(chǎn)品總質(zhì)量60 kg。小車可以全方位移動,掉頭便捷,轉(zhuǎn)彎半徑小,可斜向移動等,實現(xiàn)快速到達指定位置?;诳臻g立體堆放編程技術(shù),通過控制系統(tǒng),小車快速定位到貨物的位置,以最短的時間到達貨物堆放位置,通過視覺識別系統(tǒng),核實貨物后,機械手臂快速抓起貨物,放到物流筐內(nèi),然后快速移動到指定取貨口。取貨時間主要受到倉庫大小的影響,速度最高可達40 km/h。對于特殊尺寸大小的物流小車,后期可以繼續(xù)研發(fā),改進設(shè)計參數(shù),適應(yīng)不同的工作情況,提供不同性能參數(shù)的小車供企業(yè)使用。

        圖2 小車模型圖

        小車的創(chuàng)造性和先進性有以下幾點。

        (1)本產(chǎn)品定位于倉庫倉儲貨物的分揀,優(yōu)勢在于改進了國內(nèi)倉儲系統(tǒng)裝備。

        (2)小車利用多種技術(shù)相結(jié)合,實現(xiàn)了自動定位、識別、抓取和快速運送,替代現(xiàn)有倉儲人工分揀貨物。

        (3)小車裝有麥克納母輪,利用此輪特性實現(xiàn)小車的全方位快速的移動。

        (4)小車在機械臂夾爪部位裝有高清攝像頭,用于拍攝所抓取貨物的視覺信息并讀取二維碼,進行貨物的精確識別。

        (5)產(chǎn)品在貨物筐的下方裝有用于稱重復(fù)核的電子秤,這樣就可以實現(xiàn)貨物的快速稱重,用來核對所揀貨物是否出錯。

        倉儲分揀貨物智能小車改進了現(xiàn)有的技術(shù),解決了現(xiàn)有人工作業(yè)中出現(xiàn)的一些問題,瞄準(zhǔn)市場需求?,F(xiàn)在正值國內(nèi)電商業(yè)、倉儲快遞物流行業(yè)蓬勃發(fā)展時期,該設(shè)備市場需求大,前景廣闊。

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