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。