自動化物流分揀設(shè)備分析

［摘 要］物流分揀是物流行業(yè)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，影響著物流運(yùn)輸質(zhì)量和效率。文章分析了自動化物流分揀設(shè)備的特點(diǎn)和優(yōu)勢，闡述了自動化物流分揀設(shè)備的組成，詳細(xì)探究了自動化物流分揀設(shè)備的研發(fā)制造，包括機(jī)械臂、導(dǎo)軌、攝像頭、圖像識別系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，并分析了不同類型的自動化物流分揀設(shè)備要點(diǎn)。

［關(guān)鍵詞］自動化；物流分揀設(shè)備；控制系統(tǒng)

［中圖分類號］TP391.41 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）02–0118–03

1 自動化物流分揀設(shè)備特點(diǎn)

（1）可大量連續(xù)分揀貨物。自動化物流分揀設(shè)備可不受外界因素的限制，實(shí)現(xiàn)連續(xù)性自動作業(yè)，連續(xù)進(jìn)行貨物分揀工作，且在相同時(shí)間內(nèi)，自動化物流分揀設(shè)備與傳統(tǒng)物流分揀設(shè)備相比，可分揀更多貨物，大幅提高了分揀效率。

（2）分揀誤差率較低。自動化物流分揀設(shè)備在運(yùn)行過程中，通過科學(xué)的分揀信息輸入機(jī)制，可確保分揀的精準(zhǔn)度。例如，順豐作為國內(nèi)領(lǐng)先標(biāo)準(zhǔn)，其分揀準(zhǔn)確率可達(dá)到99.99%。

（3）可基本實(shí)現(xiàn)無人化分揀。自動化物流分揀設(shè)備在運(yùn)行期間可基本實(shí)現(xiàn)無人條件下貨物的高效分揀，有效減輕了員工的工作負(fù)擔(dān)，降低了勞動強(qiáng)度。

2 自動化物流分揀設(shè)備組成

2.1 控制裝置

自動化物流分揀設(shè)備中，控制裝置通過識別分揀信號，對其進(jìn)行分析和處理，以發(fā)揮控制作用。按照分揀信號，自動化物流分揀設(shè)備通過控制裝置發(fā)出分類指令，分類裝置接收信息后，對商品進(jìn)行分類，根據(jù)分類送到特定地點(diǎn)，自動化分類商品。控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中可通過電子標(biāo)簽（如RIFD）、重量測量、信息輸入、顏色檢測及高度檢測等多方面識別并分析分揀信號，將該信號有效輸入控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互并分析處理數(shù)據(jù)信息，從而確定在哪個(gè)分揀道口輸送哪個(gè)商品。

2.2 分類裝置

分類裝置在自動的分揀裝置中可接收由控制設(shè)備發(fā)送的分類命令，當(dāng)具有和指示一致的分類信息的產(chǎn)品從分類裝置經(jīng)過時(shí)，分類裝置開始動作，使產(chǎn)品進(jìn)入正確的分類道口或輸送機(jī)。此外，分揀裝置有多種形式，根據(jù)貨物的不同重量、包裝種類和包裝平滑度等情況，可采取不同的分類裝置，如傾斜式、推出式、分支式等。

2.3 輸送裝置

輸送裝置核心為輸送機(jī)，由傳送帶連接發(fā)揮作用，對分揀商品進(jìn)行運(yùn)輸，使其在特定路線下經(jīng)過控制與分類裝置。輸送裝置的兩側(cè)通常與分揀道口相互連接，按照分類裝置發(fā)出的指令和信息，由輸送機(jī)或傳送帶將分類的商品在特定的分揀道口滑下，完成商品分類。

2.4 分揀道口

分揀道口為滑道類型，主要包括皮帶、鋼帶、滾筒等部分，是將商品按照分類指令傳送至特定集貨區(qū)域的通道。商品通過傳送裝置，經(jīng)分揀道口滑向集貨臺，工作人員在分揀道口將商品集中處理并入庫存儲，將貨物裝車，完成配送工作。

3 自動化物流分揀設(shè)備研發(fā)制造

自動化物流分揀設(shè)備包含多個(gè)裝置系統(tǒng)，如導(dǎo)軌、控制系統(tǒng)、機(jī)械臂等，分別實(shí)現(xiàn)對應(yīng)功能，具體如圖1所示。通過在導(dǎo)軌上安裝機(jī)械臂，使其在控制下移動，能夠自動對商品進(jìn)行抓取，讀取商品的電子標(biāo)簽信息，并根據(jù)信息通過導(dǎo)軌移動，將商品放置在對應(yīng)區(qū)域。

3.1 機(jī)械臂

機(jī)械臂主要包括底座、手腕和抓取機(jī)構(gòu)，以及長臂和短臂結(jié)構(gòu)。其中，底座結(jié)構(gòu)包括云臺和底板，在云臺和底板分別預(yù)留固定安裝口和單片機(jī)安裝孔，以便后續(xù)安裝。在自動化物流分揀設(shè)備運(yùn)行過程中，底座的主要作用是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)軌、機(jī)械臂的有效連接，具有上下銜接的作用。在機(jī)械臂中，云臺能夠進(jìn)一步拓展機(jī)械臂的運(yùn)動范圍，使其可在運(yùn)動過程中展示更多活動，具有更強(qiáng)的靈活性。機(jī)械臂中的長臂和短臂均模仿人手的結(jié)構(gòu)和活動，是機(jī)械臂的核心結(jié)構(gòu)。手腕結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)舵機(jī)，可實(shí)現(xiàn)不同方向旋轉(zhuǎn)，抓取不同角度的商品。短臂的上方與手腕相連，下方則連接長臂，確保結(jié)構(gòu)連貫性。長臂上方與短臂相連接，下方則與底座云臺相連。抓取機(jī)構(gòu)主要為四連桿形式。其中，夾具通過機(jī)械傳動裝置實(shí)現(xiàn)開合功能，保證開合尺寸滿足運(yùn)行需要，穩(wěn)定性相對較高，能夠?qū)Σ煌叽绲纳唐愤M(jìn)行抓取。夾具中的夾取面還墊有防滑橡膠墊，以避免抓取過程中商品滑落。

3.2 導(dǎo)軌

在導(dǎo)軌上安裝機(jī)械臂（多為6軸機(jī)器人），能夠有效減少自動巡檢的復(fù)雜性，無需進(jìn)行路線算法等繁雜工作，能夠利用導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)高效經(jīng)濟(jì)的物流分揀。導(dǎo)軌裝置中只包括1根齒條和兩根光軸，在底板上，安裝編碼器電機(jī)和支架，對其進(jìn)行固定處理，便可使導(dǎo)軌運(yùn)行。導(dǎo)軌可在廠房中鋪設(shè)，安裝成本相對較低。

3.3 攝像頭

攝像頭主要安裝在機(jī)械臂的上方，一般分成眼在內(nèi)或眼在外安裝。二者的區(qū)別在于，前者集成了攝像頭與機(jī)械臂，后者則相互分開。這兩種安裝方式各自存在優(yōu)勢和不足。其中，眼在內(nèi)安裝方式能夠保證機(jī)械臂裝置的銜接性和整體性，安裝和使用過程更加便捷，但在每次完成抓取動作后，都需要重復(fù)進(jìn)行復(fù)位識別，過程相對復(fù)雜，影響機(jī)械臂的運(yùn)行效率。眼在外的安裝方式將攝像頭安裝在機(jī)械臂上方并固定，能夠保證識別不間斷進(jìn)行，識別效果更加精準(zhǔn)高效，但安裝過程不夠便捷。

3.4 圖像識別系統(tǒng)

自動化物流分揀設(shè)備主要通過攝像頭模塊識別二維碼或條形碼，對圖像信息進(jìn)行采集和處理，以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互效果，完成物流分揀工作。通過設(shè)置合適的條碼位置，將條碼截出圖片，傳遞至WCS 或WMS系統(tǒng)，識別條碼數(shù)字信息。在條形碼和二維碼識別完成后，將相關(guān)數(shù)據(jù)信息利用工業(yè)總線形式發(fā)送至執(zhí)行控制器，以此實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體識別，促進(jìn)系統(tǒng)的運(yùn)行。

3.5 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是自動化物流分揀設(shè)備的核心部分，通過舵機(jī)云臺等元器件結(jié)合底層控制板發(fā)揮控制作用。其中，機(jī)械臂抓取控制邏輯的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。在開啟自動化物流分揀設(shè)備后，將底盤啟動，使其運(yùn)動至工作區(qū)域。開啟攝像頭，打開長焦鏡頭，對二維碼進(jìn)行大范圍定位，保證定位準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上，開啟短焦鏡頭，讀取相關(guān)商品二維碼信息。獲取信息后，對其進(jìn)行分析和處理，整合并處理其中的收件人與發(fā)件人相關(guān)信息，將其向后臺上傳反饋。若信息未有效讀取，則將返回，向上反饋該商品為問題件，并返回至上一步驟，重新讀取成功后再進(jìn)行后續(xù)工作。通過單片機(jī)，對電腦所傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行讀取，根據(jù)信息抓取對應(yīng)快遞，將其傳輸并移動至特定位置，將其下放，再返回至工作區(qū)域內(nèi)，實(shí)現(xiàn)貨物的有效分揀。

4 不同類型自動化物流分揀設(shè)備要點(diǎn)

4.1 擋板式分揀機(jī)

自動分揀機(jī)在運(yùn)行過程中主要通過事先設(shè)定的計(jì)算機(jī)指令分揀商品，將分揀出的商品按照指令送至特定的位置。擋板式分揀機(jī)可利用擋板將物品擋住，防止其運(yùn)行期間不斷向前，并將其向另一側(cè)滑到引進(jìn)。擋板作為支點(diǎn)，可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)動作。通過輸送機(jī)，摩擦推動商品，使商品在擋板的作用下，沿?fù)醢宓谋砻嬉苿樱付ㄎ锲放懦龅交阑蚶^續(xù)前移。擋板式分揀機(jī)在研發(fā)制作過程中，通常在輸送機(jī)的兩側(cè)安裝擋板，使其與輸送機(jī)上表面分離，確保在運(yùn)行過程中，擋板只能與物品接觸，不會接觸輸送機(jī)的表面，影響正常運(yùn)行。擋板形式包括曲線型和直線型，在擋板的工作面上還可增設(shè)光滑材料，如塑料滾筒，以此減少摩擦，降低阻力。

4.2 滑塊式分揀機(jī)

滑塊式分揀機(jī)將板式輸送機(jī)作為傳送裝置，板面主要由金屬管或金屬條構(gòu)成，每個(gè)金屬管或金屬條中都各有1 個(gè)導(dǎo)向塊，可進(jìn)行橫向滑動操作。導(dǎo)向塊與輸送機(jī)的一側(cè)相鄰，當(dāng)分揀物送達(dá)指令所要求的道口時(shí)，控制器會促使導(dǎo)向塊按照規(guī)定方向向道口移動，進(jìn)而將貨物傳輸至分揀道口。在分揀設(shè)備不運(yùn)行時(shí)，輸送機(jī)停止，滑塊則在對應(yīng)位置停下，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作用下，操作控制器可保證滑塊有序運(yùn)行至輸送機(jī)的一側(cè)，保證將分揀物品運(yùn)輸至指定道口區(qū)域，并將物品推入分揀道口，將商品引到輸送機(jī)位置。該分揀方式要重點(diǎn)控制推出過程的速度，避免對商品造成損傷。

4.3 傾斜式分揀機(jī)

傾斜式分揀機(jī)主要包括條板傾斜式分揀機(jī)和翻盤傾斜式分揀機(jī)。其中，條板傾斜式分揀機(jī)在輸送條板上進(jìn)行貨物的裝載動作。在商品運(yùn)行至分揀區(qū)后，分揀機(jī)上的一端條板升起，使整個(gè)條板傾斜，以使貨物滑到遠(yuǎn)離輸送機(jī)的位置。在研發(fā)制作過程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的條板數(shù)。翻盤傾斜式分揀機(jī)中的盤子采用鉸接形設(shè)計(jì)，向某一邊傾倒。當(dāng)貨物在盤子上進(jìn)行裝卸時(shí)，達(dá)到規(guī)定高度后，裝置會傾倒，使貨物從旁邊滑道中翻入。為了降低在翻倒產(chǎn)品過程中的沖擊力，在研發(fā)制作時(shí)，要重點(diǎn)將產(chǎn)品按照拋物面形狀進(jìn)行傾倒。若分揀長形的物品，可在兩個(gè)盤子同時(shí)放置，并將兩盤子同時(shí)傾斜。這種分揀設(shè)備一般以環(huán)狀運(yùn)輸方式連續(xù)進(jìn)行，分成不同的數(shù)段，且每段分別設(shè)置分揀信號輸入裝置，保證分揀工作效率。

4.4 膠帶浮出式分揀機(jī)

膠帶浮出式分揀機(jī)主要由分段的膠帶物料輸送所組成。在傳送膠布的下面設(shè)有兩排轉(zhuǎn)動的輪子，當(dāng)接收到分揀指令后，輪子立即躍起，使其高度比原主傳帶表面提高約10 cm，并根據(jù)指令信號向某一方向傾斜，從而維持原來的直線運(yùn)動狀態(tài)，使貨物改變運(yùn)動方向，并立刻實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，從而達(dá)到分揀效果。

4.5 托盤式分揀機(jī)

托盤式分揀機(jī)是常見的自動化物流分揀設(shè)備，一般包括驅(qū)動裝置、牽引裝置及托盤等部分。小車托盤又包括交叉帶式托盤、U 形托盤等類型。交叉帶式托盤小車是在普通平貨板小車基礎(chǔ)上加以調(diào)整和完善，有效防止了盤面傾倒或翻車等現(xiàn)象。交叉帶式托盤小車在運(yùn)行過程中借助動力作用將貨物卸載，在車體下方設(shè)置交叉?zhèn)魉蛶В蓪?shí)現(xiàn)雙向傳輸效果。將交叉帶式托盤與上貨機(jī)連接，物品運(yùn)輸過程中，牽引鏈發(fā)揮作用，將其運(yùn)送到格口位置，利用交叉帶傳送物品，可使其強(qiáng)制被卸落至特定位置。

4.6 懸掛式分揀機(jī)

懸掛式分揀機(jī)在鋼絲繩或牽引鏈的作用下發(fā)揮分揀功能，可分為推式懸掛機(jī)和固定懸掛機(jī)。推式懸掛機(jī)在使用過程中可使線路爬升，能夠更靈活地布置線路。固定懸掛機(jī)主要包括驅(qū)動裝置、吊掛小車及輸送軌道等結(jié)構(gòu)部分。在分揀貨物時(shí)，可利用夾鉗夾取貨物，在編碼裝置下控制物品運(yùn)行，將其放到特定位置。

5 結(jié)束語

就當(dāng)前我國物流行業(yè)發(fā)展的趨勢和需要，加強(qiáng)研發(fā)和制造自動化物流分揀設(shè)備具有重要意義。文章列舉了常見的自動化物流揀貨設(shè)備，利用自動化識別技術(shù)和分揀設(shè)備，對物品智能化識別，執(zhí)行相應(yīng)分揀命令，進(jìn)而實(shí)施物品分揀、傳送。由此可見，自動化物流分揀設(shè)備的運(yùn)用可有效提高物流分揀的質(zhì)量和效率，降低誤差率，促進(jìn)物流行業(yè)智能化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 陸俊.JSLD 公司智能物流分揀產(chǎn)品營銷策略優(yōu)化研究[D].蘭州：蘭州大學(xué)，2023.

[2] 劉源發(fā)，楊震宇，程堯然. 自動化物流識別及分揀設(shè)備研究[J]. 機(jī)械工程與自動化，2023（1）：100-101，103.

[3] 劉雨浩，費(fèi)葉琦，潘知瑤. 物流分揀設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 機(jī)電工程技術(shù)，2023，52（1）：59-62，171.

[4] 王珂. 物流中心快遞物品分揀轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備管理過程分析[J].中國儲運(yùn)，2022（9）：204-205.