張春州+王拓+回學(xué)文+郭萬發(fā)

摘要：隨著社會的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)購物已經(jīng)進(jìn)入人們的日常生活，隨之包裹的分揀，運(yùn)輸也提出了新的要求。設(shè)計(jì)的裝置幫助快遞員進(jìn)行載運(yùn)和搬動物品等工作的輔助裝置。設(shè)計(jì)的商品載運(yùn)裝置不僅要快速，而且要保證投遞員和商品的安全，便于實(shí)現(xiàn)文明裝卸，文明分發(fā)，投遞各類快件；助力裝置主要是指在搬運(yùn)商品的過程中可以減輕投遞員勞動強(qiáng)度，且能保障商品安全的小型與輕便的機(jī)械裝置。

Abstract： Wwith the development of society， online shopping has entered people's daily life. Along with the parcel sorting， transport also puts forward the new requirements. The design device is an auxiliary device to help the courier carrying and handling articles. The carrying device of the goods needs to be fast， and it also needs to ensure the safety of couriers and goods， realize the civilized handling， distribution and all kinds of express delivery. Power assisted device is mainly refers to the small and portable mechanical device that can reduce the labor intensity and protect the safety of goods in the process of carrying goods.

關(guān)鍵詞：包裹；助力；尋跡；降低勞動強(qiáng)度

Key words： package；assistance；trailing；reduce labor intensity

中圖分類號：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）35-0148-02

0 引言

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和服務(wù)業(yè)的發(fā)展，人們的消費(fèi)習(xí)慣也因此發(fā)生了改變：由原來的線下有限選擇的消費(fèi)方式變?yōu)榫€上無限選擇的方式，正是這種消費(fèi)方式的改變使得我國的快遞行業(yè)非常的繁榮，同時(shí)也面臨著諸多挑戰(zhàn)。中國快遞協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，2014年，中國快遞業(yè)連續(xù)46個(gè)月同比增速超過50%；2015年，快遞業(yè)務(wù)量完成206億件，同比增長48%，最高日處理量超過1.6億件，快遞業(yè)務(wù)收入完成2760億元。表1所示2015年雙11當(dāng)日各大快遞公司接單量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)概況。

在快遞行業(yè)如此繁榮的背景下，包裹的運(yùn)輸分揀的工作量陡增，大量的人工投入不僅是投遞員勞動工作量猛增，同時(shí)也增加了人力成本的投入。當(dāng)在節(jié)假日時(shí)，尤其在電商搞商品促銷時(shí)，包裹數(shù)量激增，使得快遞行業(yè)的任務(wù)量陡增，與此同時(shí)，包裹的摔壞率也會升高。

設(shè)計(jì)一個(gè)簡易的機(jī)械裝置稱為快遞行業(yè)迫切的要求，設(shè)計(jì)的機(jī)械裝置不僅僅能夠提高工作效率，還能減輕投遞員的勞動強(qiáng)度。河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院師生經(jīng)過討論后，設(shè)計(jì)出一個(gè)較為實(shí)用的商品運(yùn)載及助力機(jī)械裝置，來解決在快遞在裝車過程中的突出矛盾。該裝置能夠有效地減低包裹從分揀線到進(jìn)入發(fā)放車過程中的勞動強(qiáng)度，提高工作的效率，進(jìn)而加快包裹的流通速率。

該裝置適用于包裹從分揀線到快遞發(fā)送車之間使用，利用尋跡小車原理做出預(yù)定運(yùn)行軌道，利用光電傳感器來識別在運(yùn)行過程中的障礙。底盤采用履帶傳動，使運(yùn)送過程相對平穩(wěn)，差速轉(zhuǎn)向使得結(jié)構(gòu)簡單方便。為了減少投遞員的活動量，該裝置沿z軸由兩個(gè)自由度，由此方便投遞員的勞動強(qiáng)度。沿z軸的上下運(yùn)動通過彈簧來實(shí)現(xiàn)，沿z軸的轉(zhuǎn)動通過軸承來實(shí)現(xiàn)。

1 快遞包裹的運(yùn)載及助力裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)

1.1 包裹放置機(jī)構(gòu)

根據(jù)包裹的型號設(shè)計(jì)較為合理的放置裝置。放置機(jī)構(gòu)能夠容納較多的包裹，同時(shí)也考慮到大小不同的包裹放置問題。如圖1。

1.2 裝置的支撐結(jié)構(gòu)

支撐結(jié)構(gòu)選用普通鋼材如Q235所制的空心圓柱，其中的壁厚25mm，高750mm；一端通過螺紋與底座相連，一段通過軸承與包裹的放置機(jī)構(gòu)所相連。在支撐結(jié)構(gòu)中放置彈簧（d=300mm）來調(diào)節(jié)放置機(jī)構(gòu)的位置。如圖2。

1.3 裝置的底盤設(shè)計(jì)

電機(jī)通過與聯(lián)軸器直接相連控制同步傳送帶的速度進(jìn)一步控制裝置的前進(jìn)，后退和轉(zhuǎn)彎等動作，在同步帶外部加上保護(hù)傳送帶的措施。如圖3。

2 快遞包裹的運(yùn)載及助力裝置的電氣設(shè)計(jì)

2.1 總體設(shè)計(jì)

為了能夠使裝置獲得較好得識別能力，選用與路面顏色差別較大的線條作為引導(dǎo)線，貨物運(yùn)輸裝置能夠快速準(zhǔn)確的自動檢測到引導(dǎo)線，能夠在預(yù)定的軌跡中運(yùn)動。在該裝置中選用光電傳感器來識別黑色引導(dǎo)線，通過單片機(jī)控制電機(jī)的的轉(zhuǎn)速，運(yùn)用差速來實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)轉(zhuǎn)向。如圖4。

該裝置的電氣系統(tǒng)分為圖4所示幾個(gè)模塊。

工作過程為：安裝在裝置底部的光電傳感器檢測路面上黑色引導(dǎo)線的位置，安裝在裝置頂部的光電傳感器檢測行進(jìn)過程中的障礙，并將經(jīng)檢測到的信息輸入到CPU控制模塊經(jīng)行處理，CPU控制模塊根據(jù)傳入的信息，處理后輸出控制指令，進(jìn)而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)直行，轉(zhuǎn)彎等預(yù)定動作。

2.2 CPU控制模塊

尋跡裝置的CPU控制模塊應(yīng)滿足以下要求：采集7路光電傳感器的檢測信號，根據(jù)采樣信號輸出相應(yīng)的電機(jī)控制信號，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸裝置的沿預(yù)定軌道行駛，綜合考慮性能要求和經(jīng)濟(jì)性等因素，CPU采用80C51單片機(jī)。

單片機(jī)資源分配如下：PO.O-PO.6用于控制1號傳感器—7號傳感器的信號指示燈；P1.0—P1.7為1號傳感器—7號傳感器的信號輸入接口；P2.3為電機(jī)轉(zhuǎn)速控制信號接口。

2.3 檢測模塊

檢測模塊由反射式光電傳感器、電位器和運(yùn)算放大器LM393組成，如圖5所示，反射式光電傳感器利用黑色引線與路面對發(fā)射端發(fā)出光線的反射度不同，使接收端分得的電壓不同，運(yùn)算放大器LM393的輸出端電壓信號直接輸入控制單片機(jī)的傳感器信號輸入接口。

2.4 電源管理模塊

電源管理模塊包括電池和穩(wěn)壓電路。電池采用輸出為7.2的鎳鉻電池組，為了防止電機(jī)、舵機(jī)等大功率器件在起動時(shí)對其他器件帶來干擾，尋跡小車各主要模塊均采用單獨(dú)供電的方式，其他電源分配圖如圖6。

電池組直接給驅(qū)動電機(jī)供電，采用三片機(jī)穩(wěn)壓芯片LM2940分別檢測系統(tǒng)模塊、轉(zhuǎn)向舵機(jī)模塊、單片機(jī)供電。

2.5 驅(qū)動系統(tǒng)模塊

驅(qū)動模塊包括驅(qū)動電路和驅(qū)動電機(jī)。如圖7，驅(qū)動電路采用H型雙極性可逆PWM控制電路，可以實(shí)現(xiàn)尋跡小車的前進(jìn)、后退、加減速等功能，由于單片機(jī)輸出的PWM控制信號功率太小，不能直接驅(qū)動MOS管工作，因此，在H橋驅(qū)動電路兩邊各加入一個(gè)三極管8050NPN作為功率放大管（圖3中虛線框），單片機(jī)通過P2.1和P2.2輸出的PWM控制信號經(jīng)過三極管放大之后，便可驅(qū)動MOS管工作，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。

因?yàn)橹绷麟妱訖C(jī)具有優(yōu)良的速度控制性能，輸出轉(zhuǎn)矩較大?？芍苯油蟿迂?fù)載運(yùn)行，驅(qū)動電機(jī)采用直流電動機(jī)，選用RS-380SH型直流電動機(jī)（額定電壓7.2V，最大功率可達(dá)26.5W）。

3 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)了一種能夠幫助幫助投遞員減輕工作量的助力裝置，并闡述了該裝置的機(jī)械和電氣結(jié)構(gòu)，機(jī)械結(jié)構(gòu)根據(jù)國標(biāo)要求采用標(biāo)準(zhǔn)件，易于安裝更換使用部件，電氣結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)原則，使得設(shè)計(jì)易讀懂，易修改，易擴(kuò)充。另外，裝置底部傳感器的靈敏度可以根據(jù)光電傳感器和引導(dǎo)線的距離來調(diào)節(jié)，但是裝置頂部的傳感器受到環(huán)境影響較大，影響裝置在遇到障礙時(shí)停止，在調(diào)試時(shí)需要注意頂部傳感器的靈敏度。

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