一種倉儲分揀貨物智能小車的設計

南慶霞，江城城，鄭 紅，劉宇航

（山東工程職業技術大學 機械工程學院，250200，濟南）

1 研制背景

隨著我國物流企業、電商企業迅速發展，各大生產企業紛紛大力發展自己的倉儲物流系統，但由于目前的倉儲分揀貨物系統智能程度低，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，不能實現智能化、機械化、高效率化，對于電商而言，客戶下單后的發貨速度慢，客戶等待時間長，運轉效率低，最終會導致成交量低，利潤會受到很大影響。為了解決這個問題，筆者所在團隊設計了這款適用于倉儲分揀貨物的智能小車。本產品利用現有技術，將自動導引小車、視覺識別系統與機械臂等融合在一起，從而實現分揀貨物的功能。

本產品應用現有技術并通過創新進行設計整合，利用視覺識別系統和麥克納姆輪的移動特性實現小車在倉庫中的快速移動和貨物的精準分揀，解決了現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，達到現有倉儲零錯誤分揀貨物和快速出庫。

2 前期調研與設計

針對倉儲分揀貨物智能小車的研究設計，團隊進行了很多研究和討論工作。首先對企業需求進行了調查，通過問卷調查和電話調查等收集和整理資料；然后針對代表性企業，做了有關企業物流倉儲成本的分析報告，得出了比較真實詳細的數據，這些數據有利于支撐倉儲分揀貨物智能小車的研究；接著認真分析現在市場上已經在使用和處于試驗階段的倉儲分揀貨物智能小車，根據企業需求和現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計報告，并進行可行性分析。

團隊在前期調查和分析后，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上首選性價比高的傳感器；然后進行小車的三維模型設計，確定小車的結構和性能參數。綜合分析后決定采用麥克納姆輪作為小車的移動機構，麥克納姆輪的機械結構滿足全方位移動和倉儲狹窄環境下使用的要求，參考現在一些采用麥克納姆輪的設備，使用效果比較好。

3 工作原理與結構組成

小車接受控制中心的指令，通過前期設定的定位系統給出的坐標，快速移動到目標區域，通過機械臂上的攝像頭和視覺識別系統拍攝目標并識別目標，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構如圖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。目前小車結構較為簡單，后期可以根據需求定制倉儲分揀貨物智能小車的尺寸、功率，用以適應不同貨物的分揀。此款智能小車的造價比較低，保養簡單，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技術比較成熟、損壞率低，能有效降低企業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構示意圖

4 性能特點

對目前物流站和快遞站調研后發現，容易出錯的往往是體積比較小、銷售量較大的貨物。針對這種現象，初步設計了一款模型小車，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，產品總質量60 kg。小車可以全方位移動，掉頭便捷，轉彎半徑小，可斜向移動等，實現快速到達指定位置。基于空間立體堆放編程技術，通過控制系統，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，核實貨物后，機械手臂快速抓起貨物，放到物流筐內，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，后期可以繼續研發，改進設計參數，適應不同的工作情況，提供不同性能參數的小車供企業使用。

圖2 小車模型圖

小車的創造性和先進性有以下幾點。

（1）本產品定位于倉庫倉儲貨物的分揀，優勢在于改進了國內倉儲系統裝備。

（2）小車利用多種技術相結合，實現了自動定位、識別、抓取和快速運送，替代現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）產品在貨物筐的下方裝有用于稱重復核的電子秤，這樣就可以實現貨物的快速稱重，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有的技術，解決了現有人工作業中出現的一些問題，瞄準市場需求?，F在正值國內電商業、倉儲快遞物流行業蓬勃發展時期，該設備市場需求大，前景廣闊。