基于Ardunio平台的小型物流机器人

2022.06.01

童锦涛赵英杰张玉贤刘俊成徐浪静徐峰

摘要：中小型快递点作为物流分发的最后一站，承担着极其繁重的分拣任务，现阶段中小型快递物流点入库与分拣主要是由人工来完成。设计了一款专门针对中小型快递点的智能分拣机器人。该款机器人基于Ardunio平台搭建，可实现智能巡线、动态判断和快递分拣等任务。

关键词：中小型快递点;Ardunio平台;快递分拣

中图分类号：TP273.4??????? 文献标识码：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

中小型快遞点具有订单种类繁多、订单量巨大等特点，作为物流行业分发的最后一站，由于人工分拣的特点，容易造成分拣效率低下、分拣出错率高等情况，已经对电商物流业造成了一定的负面影响。

为了应对快速发展的电商物流环境，解决物流分拣的瓶颈问题，国内外专家与工程师进行了深入的研究与探讨，其中物流分拣机器人异军突起，成为物流分拣行业中的新星。国外于20世纪40年代，开始物流分拣机器人的相关研究，其中的基础代表为美国的亚马逊公司，于2012年研制kiva仓储式机器人[1]，开始了物流分拣实际应用的新方向。国内以京东、顺丰、菜鸟驿站等物流公司为代表的企业也对智能分拣机器人进行了深入的研究与试验[2]。京东已经在北京建立了无人机分拣的物流中心试验点。但由于这类设备价格昂贵，占地面积大，改造过程复杂，对技术人员要求高等问题，使得这类设备只适合应用于大型物流枢纽疏散货物，极少应用于小型的快递点[3]。

为此设计了一种针对中小型快递点的智能分拣机器人，可以通过简单的设定完成包裹识别、包裹分拣、包裹数据上传等功能。对于分拣要求较大的快递点可以增加设备实现物流分拣机器人的协同工作。

1 物流机器人主要框架

物流机器人主要基于Ardunio平台实现四大功能，如图1所示。

（1）通过在中小型快递点地面上安装黑色标示线来作为标示物，通过不同的标示物来确定快递扫描识别点、停车点、循迹。

（2）利用机械手实现高精度快递货物的抓放。

（3）当设备处于供电不足状态下时，可以自动找到充电位置进行智能充电。

（4）可利用扫码器智能识别快递和物料架，实现快递的智能分拣。

2 灰度传感器循迹

通过在中小型快递点地面上安装黑色标示线来作为标示物，通过5组光电传感器进行循迹识别，通过不同的标示物来确定快递扫描识别点、停车点、循迹。智能分拣机器人采用四轮独立驱动的方式进行驱动，通过差速控制的方式进行转弯、掉头等动作。以Arduino mega2560作为核心控制器控制5路红外传感器，分别检测左前、左中、中、右中、右前5个位置，通过灰度传感器返回的位置信号，对四轮独立电机进行控制。具体的控制结构如图2所示。

3 快递抓放功能的实现

通过控制6个电机，实现快递的抓取、分拣工作。六个电机分别控制机械手底盘旋转、大臂摆动、小臂摆动、爪子摆动、爪子旋转、爪子张合。

在控制过程中同样以Arduino mega2560作为核心控制器，控制机械手电机运动。实现快递件的抓取与放置的功能。

4 快递扫描功能的实现

快递扫描功能通过串口通信的方式实现，Ardunio mega2560板具有条形码、二维码扫描模块通信功能，将通信获得的数据传输到Ardunio mega2560上，接着结合机械手臂运动实现物料块的升举功能。

5 自动充电功能的实现

智能分拣机器人完成当前分拣任务，且电脑PC端没有给分拣机器人相关任务时，分拣机器人自动回到充电位置充电，等待分拣任务的到来。

6 结论

本文提出的基于ardunio的智能分拣机器人，具有结构简单、设计成本低廉、稳定性高等特点，特别适合应用于中小型快递中心，该项目具有一定的可推广性，值得广大研究人员深入研究。

参考文献：

[1] 袁哲. 吞吐量确定情况下的仓储机器人单服务排队优化研究[D].武汉：华中科技大学，2015.

[2] 孙一元. 小i逐梦“智能机器人”[J]. 上海国资， 2017（1）：76-77.

[3] 陈思，甘蜜，郭茜. 商品仓储信息线上可视化对电商物流效率的影响[J]. 中国流通经济，2017，31（8）：41-48.

基金项目：2019年浙江省大学生科技创新活动计划暨新苗人才计划（2019R475001） ;2020衢州市科技特派员项目，基于图像处理的马金镇豆腐干工艺生产线的研究（2020T030）

作者简介：童锦涛（1999-），男，浙江绍兴人，专科在读，所学专业：机械制造与自动化。

通讯作者：张玉贤（1967-），女，硕士，教授，研究方向：农业机械设计与改造。