關(guān)于物流機(jī)器人的構(gòu)建設(shè)計(jì)

陳佳錄，張敏丹，朱云飛，呂小凡，周琦

（遼寧科技大學(xué)，遼寧 鞍山 114051）

1 研究背景

電子商務(wù)的蓬勃發(fā)展，讓國內(nèi)物流同樣得到了前所未有的提速。

為此，市面上出現(xiàn)了一種物流機(jī)器人，該新型機(jī)器人可在物流倉庫中移動(dòng)并自動(dòng)裝卸和搬運(yùn)貨物，但是這種機(jī)器人通過機(jī)器手進(jìn)行工作，所以缺點(diǎn)難以避免，那就是無法很好地適應(yīng)復(fù)雜的工作環(huán)境，貨架高度和貨物的尺寸都會(huì)對其工作情況造成影響，功能方面的單一使得其很難與多種運(yùn)輸線對接，難以滿足多種運(yùn)輸條件，且市面上的機(jī)器人維修成本大，載重小，智能化程度低，因此急需一種能克服以上問題的多聯(lián)動(dòng)物流運(yùn)輸機(jī)器人。

2 設(shè)計(jì)思路

該機(jī)器人由ST89C52單片機(jī)為核心控制系統(tǒng)，采用L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片及PWM技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人啟停轉(zhuǎn)向速度控制，通過外圍避障模塊的設(shè)置，增加了該機(jī)器人的循跡和避障功能，另外通過聯(lián)合系統(tǒng)的作用，該機(jī)器人增加了聯(lián)合作業(yè)的功能，使其整個(gè)工作過程更加可靠，保證了分揀操作的可持續(xù)性，大大提高了分揀速度，提升了物流運(yùn)輸?shù)墓ぷ餍?。其系統(tǒng)原理圖如圖1。

圖1 機(jī)器人的系統(tǒng)原理圖

2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

一種用于物流中轉(zhuǎn)站的多聯(lián)動(dòng)機(jī)器人，主要包含了三輪移動(dòng)組件、差速電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、移動(dòng)組件以等，各部門聯(lián)合工作的一個(gè)完整體系、用于控制差速電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主控系統(tǒng)以及用于提供電能的電源模塊，所述三輪移動(dòng)組件包括機(jī)器人底座、設(shè)置在機(jī)器人底座下方的輔助萬向輪和兩個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)左右輪，所述機(jī)器人底座上還設(shè)置有避障模塊，所述避障模塊也與主控系統(tǒng)連接，還有智能搬運(yùn)裝置。機(jī)器人機(jī)構(gòu)圖如圖2。

圖2 機(jī)器人的結(jié)構(gòu)

所述智能搬運(yùn)裝置包括設(shè)置在機(jī)器人底座上方的承載平臺(tái)和用于分揀物品的三自由度機(jī)械臂，且三自由度機(jī)械臂遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)組件的一端設(shè)置有用于距離檢測的光電傳感器，所述光電傳感器與主控系統(tǒng)的輸入端連接。所述聯(lián)合系統(tǒng)包括兩個(gè)機(jī)器人和兩個(gè)各自安裝在機(jī)器人上的機(jī)械臂以及視覺傳感器和壓力傳感器。所述視覺傳感器和壓力傳感器與主控系統(tǒng)的輸入端連接。以上就保證了機(jī)器人在工作過程中正常運(yùn)行以及多臺(tái)合作。

2.2 物流機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)

物流機(jī)器人是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域出現(xiàn)的一種高新技術(shù)，涉及到力學(xué)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及單片機(jī)技術(shù)等。

物流機(jī)器人可以看做是整個(gè)智能物流領(lǐng)域的基礎(chǔ)，可以充分的對工作區(qū)域的空間進(jìn)行應(yīng)用，極大的提高搬運(yùn)效率，縮短作業(yè)時(shí)間，整體效率得到了優(yōu)化。就目前來說，在使用的通常為無人搬運(yùn)機(jī)器人，而且仍然處于發(fā)展的初期，智能化還稍顯不足，自動(dòng)化技術(shù)可以說是其基礎(chǔ)性的一項(xiàng)技術(shù)。自動(dòng)化機(jī)器人的大量推廣和使用為智能化行業(yè)的發(fā)展提供了一個(gè)廣闊的發(fā)展前景，大大的推動(dòng)了相關(guān)事業(yè)的發(fā)展。

物流機(jī)器人的推廣和使用提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率，降低了人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，可以說是非常適應(yīng)當(dāng)下的時(shí)代背景的，對于未來的生產(chǎn)業(yè)和社會(huì)整體發(fā)展也有著巨大的促進(jìn)作用，相信一定會(huì)有更多更先進(jìn)的機(jī)器人被應(yīng)用到生產(chǎn)中。

目前來看，物流機(jī)器人擁有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）使得貨物的擺放更加便于管理。

（2）可以使用自身控制系統(tǒng)進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)分析，然后根據(jù)分析結(jié)果遠(yuǎn)程進(jìn)行作業(yè)控制。

（3）減少了搬運(yùn)過程中出現(xiàn)的貨物損壞現(xiàn)象，減少了因?yàn)椴僮魇д`或者工作疏忽而造成的不必要的損失，降低了企業(yè)運(yùn)營成本。

（4）相比傳統(tǒng)的叉車，占用較窄的巷道就可以進(jìn)行更多的作業(yè)操作，對場地的要求更柔性。

（5）可以有效進(jìn)行任一站點(diǎn)的運(yùn)輸，節(jié)省了人力資源。

（6）可以將各個(gè)子流程更加合理的安排在一起。

（7）能夠適應(yīng)相對危險(xiǎn)或者不宜人員進(jìn)入的環(huán)境進(jìn)行工作，適應(yīng)性更強(qiáng)。

（8）物流機(jī)器人有著相對明確的移動(dòng)路徑，如果遇到有物品阻礙，會(huì)自動(dòng)進(jìn)行?？浚苊庖?yàn)檎J(rèn)為疏忽造成的損失，安全性相對更高。

（9）節(jié)省了人工方面帶來的運(yùn)營成本，讓企業(yè)更快的收回投資，而且還可以避免傳統(tǒng)行業(yè)中頻繁出現(xiàn)的雇員流動(dòng)性過高的問題。

（10）合理的對現(xiàn)有場地進(jìn)行規(guī)劃，整潔的車間能夠提升年企業(yè)的形象，促進(jìn)無人化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)。

3 發(fā)展趨勢

現(xiàn)代社會(huì)，電子商務(wù)和新零售行業(yè)得到了空前的發(fā)展，而智能制造和智慧物流等產(chǎn)業(yè)作為其配套產(chǎn)業(yè)，也得到了相應(yīng)的發(fā)展，人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)不斷優(yōu)化，物流機(jī)器人也隨之得到了很好的發(fā)展，在我過發(fā)展的如火如荼。從未來的發(fā)展趨勢來看，物流機(jī)器人必然會(huì)朝著更加智能化和更加柔性化的方向發(fā)展，環(huán)境感知能力需要進(jìn)一步得到增強(qiáng)，運(yùn)動(dòng)控制、系統(tǒng)調(diào)度以及機(jī)器人自身系統(tǒng)都要深入的進(jìn)行融合，機(jī)器人 看 和 認(rèn)知 功能進(jìn)一步優(yōu)化，機(jī)器人能夠自行對外部環(huán)境進(jìn)行細(xì)致探測，正確的對這周圍環(huán)境進(jìn)行感知，能夠適應(yīng)開放性程度更高的環(huán)境，并且根據(jù)數(shù)據(jù)的搜集正確的做出判斷并采取行動(dòng)，實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜層面的決策和行動(dòng)，對人和障礙物能夠自主識別，對交通信號標(biāo)志能夠正確認(rèn)知，甚至上萬臺(tái)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)共同協(xié)作調(diào)動(dòng)等，幫助企業(yè)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自身的數(shù)字化和智能化，形成一個(gè)全新的物流生態(tài)系統(tǒng)。

4 結(jié)語

隨著城市經(jīng)濟(jì)的不斷增長，物流行業(yè)也在不斷發(fā)展、進(jìn)步。各種搬運(yùn)、分類、運(yùn)輸?shù)裙ぷ髟絹碓椒敝?。做物流行業(yè)的人們勞心勞力?？偨Y(jié)其原因有兩點(diǎn)：其一是物品越來越多、越來越重，人的體力跟不上。其二是物品分類越來越繁雜，分類管理越來越麻煩。那么多聯(lián)動(dòng)物流機(jī)器人的興起完全可以改變這一現(xiàn)狀，作為物流工作人員的替代品，無疑是最好的選擇。隨著科技的不斷進(jìn)步，物流機(jī)器人將會(huì)有更大的發(fā)展空間。