基于Ardunio平臺的小型物流機器人

童錦濤 趙英杰 張玉賢 劉俊成 徐浪靜 徐峰

摘 要：中小型快遞點作為物流分發(fā)的最后一站，承擔(dān)著極其繁重的分揀任務(wù)，現(xiàn)階段中小型快遞物流點入庫與分揀主要是由人工來完成。設(shè)計了一款專門針對中小型快遞點的智能分揀機器人。該款機器人基于Ardunio平臺搭建，可實現(xiàn)智能巡線、動態(tài)判斷和快遞分揀等任務(wù)。

關(guān)鍵詞：中小型快遞點;Ardunio平臺;快遞分揀

中圖分類號：TP273.4??????? 文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.07.007

Study on Dynamic Speed Optimization Method for Cam Grinding

Tong Jintao1，Zhao Yingjie2，Zhang Yuxian1，Liu Juncheng1，Xu Langjing1，Xu Feng1

（1.Quzhou college of technology， School of mechanical and electrical engineering， Quzhou 324000，China;

2.College of Mechanical and Electrical Engineering，Harbin Engineering University，Harbin 150001，China）

Abstract： The last station of logistics distribution， small and medium-sized express delivery point undertakes a very heavy sorting task. At present， the warehousing and sorting of small and medium-sized express delivery logistics point is mainly done by manual. An intelligent sorting robot is designed for small and medium express delivery points. Based on arduno platform， the robot can realize intelligent line patrol， dynamic judgment， express sorting and other tasks.

Key words：keywords small and medium express point; Ardunio platform; express sorting

0 引言

中小型快遞點具有訂單種類繁多、訂單量巨大等特點，作為物流行業(yè)分發(fā)的最后一站，由于人工分揀的特點，容易造成分揀效率低下、分揀出錯率高等情況，已經(jīng)對電商物流業(yè)造成了一定的負面影響。

為了應(yīng)對快速發(fā)展的電商物流環(huán)境，解決物流分揀的瓶頸問題，國內(nèi)外專家與工程師進行了深入的研究與探討，其中物流分揀機器人異軍突起，成為物流分揀行業(yè)中的新星。國外于20世紀40年代，開始物流分揀機器人的相關(guān)研究，其中的基礎(chǔ)代表為美國的亞馬遜公司，于2012年研制kiva倉儲式機器人[1]，開始了物流分揀實際應(yīng)用的新方向。國內(nèi)以京東、順豐、菜鳥驛站等物流公司為代表的企業(yè)也對智能分揀機器人進行了深入的研究與試驗[2]。京東已經(jīng)在北京建立了無人機分揀的物流中心試驗點。但由于這類設(shè)備價格昂貴，占地面積大，改造過程復(fù)雜，對技術(shù)人員要求高等問題，使得這類設(shè)備只適合應(yīng)用于大型物流樞紐疏散貨物，極少應(yīng)用于小型的快遞點[3]。

為此設(shè)計了一種針對中小型快遞點的智能分揀機器人，可以通過簡單的設(shè)定完成包裹識別、包裹分揀、包裹數(shù)據(jù)上傳等功能。對于分揀要求較大的快遞點可以增加設(shè)備實現(xiàn)物流分揀機器人的協(xié)同工作。

1 物流機器人主要框架

物流機器人主要基于Ardunio平臺實現(xiàn)四大功能，如圖1所示。

（1）通過在中小型快遞點地面上安裝黑色標示線來作為標示物，通過不同的標示物來確定快遞掃描識別點、停車點、循跡。

（2）利用機械手實現(xiàn)高精度快遞貨物的抓放。

（3）當設(shè)備處于供電不足狀態(tài)下時，可以自動找到充電位置進行智能充電。

（4）可利用掃碼器智能識別快遞和物料架，實現(xiàn)快遞的智能分揀。

2 灰度傳感器循跡

通過在中小型快遞點地面上安裝黑色標示線來作為標示物，通過5組光電傳感器進行循跡識別，通過不同的標示物來確定快遞掃描識別點、停車點、循跡。智能分揀機器人采用四輪獨立驅(qū)動的方式進行驅(qū)動，通過差速控制的方式進行轉(zhuǎn)彎、掉頭等動作。以Arduino mega2560作為核心控制器控制5路紅外傳感器，分別檢測左前、左中、中、右中、右前5個位置，通過灰度傳感器返回的位置信號，對四輪獨立電機進行控制。具體的控制結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3 快遞抓放功能的實現(xiàn)

通過控制6個電機，實現(xiàn)快遞的抓取、分揀工作。六個電機分別控制機械手底盤旋轉(zhuǎn)、大臂擺動、小臂擺動、爪子擺動、爪子旋轉(zhuǎn)、爪子張合。

在控制過程中同樣以Arduino mega2560作為核心控制器，控制機械手電機運動。實現(xiàn)快遞件的抓取與放置的功能。

4 快遞掃描功能的實現(xiàn)

快遞掃描功能通過串口通信的方式實現(xiàn)，Ardunio mega2560板具有條形碼、二維碼掃描模塊通信功能，將通信獲得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)紸rdunio mega2560上，接著結(jié)合機械手臂運動實現(xiàn)物料塊的升舉功能。

5 自動充電功能的實現(xiàn)

智能分揀機器人完成當前分揀任務(wù)，且電腦PC端沒有給分揀機器人相關(guān)任務(wù)時，分揀機器人自動回到充電位置充電，等待分揀任務(wù)的到來。

6 結(jié)論

本文提出的基于ardunio的智能分揀機器人，具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計成本低廉、穩(wěn)定性高等特點，特別適合應(yīng)用于中小型快遞中心，該項目具有一定的可推廣性，值得廣大研究人員深入研究。

參考文獻：

[1] 袁哲. 吞吐量確定情況下的倉儲機器人單服務(wù)排隊優(yōu)化研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2015.

[2] 孫一元. 小i逐夢“智能機器人”[J]. 上海國資， 2017（1）：76-77.

[3] 陳思， 甘蜜， 郭茜. 商品倉儲信息線上可視化對電商物流效率的影響[J]. 中國流通經(jīng)濟，2017，31（8）：41-48.

基金項目：2019年浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動計劃暨新苗人才計劃（2019R475001） ;2020衢州市科技特派員項目，基于圖像處理的馬金鎮(zhèn)豆腐干工藝生產(chǎn)線的研究（2020T030）

作者簡介：童錦濤（1999-），男，浙江紹興人，?？圃谧x，所學(xué)專業(yè)：機械制造與自動化。

通訊作者：張玉賢（1967-），女，碩士，教授，研究方向：農(nóng)業(yè)機械設(shè)計與改造。