隨著互聯(lián)網(wǎng)加和電子商務(wù)的發(fā)展，帶動(dòng)了物流行業(yè)的發(fā)展，然而傳統(tǒng)物流行業(yè)大多都是通過人工進(jìn)行分撥包裹的，速度較慢而且工作量大，耗費(fèi)大量的人力物力，而且傳統(tǒng)人工分撥往往有暴力甩件的現(xiàn)象。我們的產(chǎn)品主要這對(duì)這一問題而設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器的快速識(shí)別和分撥，而且能夠保護(hù)包裹的安全。

背景技術(shù)：

此機(jī)器針對(duì)人工分撥慢，工作繁瑣且貨物亂丟亂摔問題而設(shè)計(jì)，當(dāng)包裹位于傳送帶上時(shí)我們的機(jī)械手可通過掃描機(jī)器發(fā)出的指令判斷物品是否需要從傳送帶上攔截下來，并通過光電傳感器判段包裹位置，通過單片機(jī)mcu計(jì)算，命令步進(jìn)電機(jī)在正確的時(shí)刻旋轉(zhuǎn)一定的角度，通過曲柄連桿結(jié)構(gòu)將貨物分揀下來。分揀后的貨物被柔和的放到收納網(wǎng)中。分揀機(jī)擁有計(jì)數(shù)功能當(dāng)分揀工作達(dá)到一定數(shù)目后會(huì)向工作人員發(fā)出警報(bào)提醒工作人員將收納網(wǎng)打包。此機(jī)器擁有效率高，精度高，反應(yīng)快，高效率的特點(diǎn)，必將為物流業(yè)帶來福音。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一種可以通過物流二維碼對(duì)物流包裹快速分撥的自動(dòng)化機(jī)器。

附圖說明

圖1和圖2表示產(chǎn)品的外觀。

圖3表示當(dāng)有6個(gè)快件被依次掃描槍掃描到，但還沒有進(jìn)入分撥區(qū)為例，介紹系統(tǒng)的流程。

圖4和圖5表示各控制單元存儲(chǔ)的控制信息。

圖6和圖7表示各控制單元存儲(chǔ)的控制信息。

圖8表示控制系統(tǒng)框圖。

具體實(shí)施方式

此以st公司的stm32f103rbt6單片機(jī)為核心控制器，可實(shí)現(xiàn)通過掃描快件上的條碼讀取快件的信息，并判斷快件是否發(fā)錯(cuò)，以及對(duì)快件的分撥，顯示實(shí)時(shí)時(shí)間時(shí)間，統(tǒng)計(jì)每一輪快件的數(shù)量。

首先通過條碼掃描槍對(duì)快件上的條碼進(jìn)行掃描，判斷該包裹是否應(yīng)當(dāng)發(fā)往本分撥中心，如果不是，就會(huì)提醒工作人員進(jìn)行檢測(cè)，該快件是發(fā)錯(cuò)、還是需要返回的快件，如果是就將快件放入傳帶上，然后將掃描槍掃描到的數(shù)據(jù)與自己本分揀中心的數(shù)據(jù)庫比對(duì)，在信息比對(duì)后，將相應(yīng)的控制信息通過can控制器發(fā)送給控制相應(yīng)的分撥機(jī)械手的mcu，在mcu內(nèi)部，使用隊(duì)列這一先進(jìn)先出的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)控制信息進(jìn)行存儲(chǔ)，因?yàn)榭紤]到mcu的存儲(chǔ)容量有限，所以這里使用數(shù)組來實(shí)現(xiàn)循環(huán)隊(duì)列，在開機(jī)的時(shí)候就向單片機(jī)申請(qǐng)一片內(nèi)存，用于之后系統(tǒng)運(yùn)行中存儲(chǔ)控制信息。

當(dāng)控制相應(yīng)的分撥機(jī)械手的mcu接收到來自can總線的命令的時(shí)候，接收?qǐng)?bào)文，并將控制信息進(jìn)行入 隊(duì)操作，存儲(chǔ)控制信息，mcu通過外部的傳感器是否掃描到有快件通過來實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)信息的控制隊(duì)列進(jìn)行出隊(duì)的操作，并對(duì)控制信息進(jìn)行判斷，如果控制信息內(nèi)容是0就不對(duì)快件進(jìn)行操作，如果控制信息內(nèi)容是1，mcu對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制器發(fā)送控制信號(hào)，進(jìn)而步進(jìn)電機(jī)控制器對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行勵(lì)磁，從而帶動(dòng)機(jī)械臂，將快件分撥到收納網(wǎng)中。當(dāng)分撥機(jī)械手分撥的快件達(dá)到一定的數(shù)量的時(shí)候，mcu會(huì)自己發(fā)出提示提醒工作人員將物品收納網(wǎng)進(jìn)行打包。

特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

1)以條碼/rfid技術(shù)的應(yīng)用為特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)物流數(shù)據(jù)收集的自動(dòng)化，減少分撥人員的體力勞動(dòng)，提高分撥效率、準(zhǔn)確性和及時(shí)性。

(2)對(duì)快件進(jìn)行科學(xué)編碼，以實(shí)現(xiàn)不同的管理目標(biāo)，例如單品追蹤、批次管理等。

(3)對(duì)進(jìn)行科學(xué)編碼，用條碼/rfid符號(hào)加以標(biāo)識(shí)，并快件運(yùn)輸?shù)母鱾€(gè)環(huán)節(jié)采集數(shù)據(jù)，同時(shí)導(dǎo)入管理系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)先進(jìn)先出的管理目標(biāo)及快件運(yùn)輸?shù)男省?/p>

(4)對(duì)分撥機(jī)械臂每輪分撥的快件數(shù)量進(jìn)行設(shè)定，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)需求的需求。

(5)使用條碼設(shè)備采集快件在分撥環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)(快件的終點(diǎn)/快件設(shè)定的路線/快件是否要調(diào)回/或者終點(diǎn)信息的更改等數(shù)據(jù))，并在包裝作業(yè)結(jié)束后列印出裝箱清單，減少出錯(cuò)。

控制器(mcu)的選擇

stm32f1系列32位mcu，基于cortex-m3的處理器，精簡(jiǎn)指令計(jì)算機(jī)，支持1至240個(gè)外部中斷輸入，且大部分的中斷可以通過軟件編程實(shí)現(xiàn)。具體的數(shù)值由芯片廠商在設(shè)計(jì)芯片時(shí)決定，這樣cpu可以有更多的時(shí)間去相應(yīng)中斷和運(yùn)算，可實(shí)現(xiàn)的串口通信方式spi、i2c、usart、usb及can，頻率最大值72mhz，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制與精確控制。

低功耗，在系統(tǒng)或電源復(fù)位以后，微控制器處于運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)cpu不需繼續(xù)運(yùn)行時(shí)，可以利用多種低功耗模式來節(jié)省功耗，例如等待某個(gè)外部事件時(shí)。用戶需要根據(jù)最低電源消耗、最快速啟動(dòng)時(shí)間和可用的喚醒源等條件，選定一個(gè)最佳的低功耗模式。

電源管理，用戶可以利用pvd對(duì)vdd電壓與電源控制寄存器進(jìn)行比較來監(jiān)控電源。在開啟pvd中斷的條件下，可用于用于執(zhí)行緊急關(guān)閉任務(wù)，以及存儲(chǔ)要保存的操作信息。

can總線通信

can具有很可靠性和良好的錯(cuò)誤檢測(cè)能力，能有效地支持具有很高安全等級(jí)的分布實(shí)時(shí)控制，被廣泛用到環(huán)境惡劣，電磁輻射和振動(dòng)較大的環(huán)境中。可大大降低了系統(tǒng)的開發(fā)難度、組成成本，縮短了開發(fā)周期。

can總線具有以下特點(diǎn)：

(1)傳輸速度：

can協(xié)議經(jīng)iso標(biāo)準(zhǔn)化后有iso11898標(biāo)準(zhǔn)和iso11519-2標(biāo)準(zhǔn)兩種，iso11898是通信速度為125kbps-1mbps的can高速通信標(biāo)準(zhǔn)；iso11519是通信速度為125kbps以下的can低速通信標(biāo)準(zhǔn)。iso標(biāo)準(zhǔn)模式。具體定義了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，在工程上，這兩層通常由can控制器和收發(fā)器實(shí)現(xiàn)。can總線控制器通常有兩類：一類是在片的can微控制器，采用這種器件可以方便用戶制作印刷板，電路圖也比較緊湊；另一類是獨(dú)立的can控制器，可以使開發(fā)人員根據(jù)需要選用比較實(shí)用的單片機(jī)。本系統(tǒng)選擇獨(dú)立的can控制器。

(2)與總線相連的單元沒有類似于“地址”的信息。因此在總線上增加單元時(shí)，連接在總線上的其它單元的軟硬件及應(yīng)用層都不需要改變，因而在擴(kuò)展設(shè)備的時(shí)候成本與工作量都較低。can總線是可同時(shí)連接多個(gè)單元的總線?？蛇B接的單元總數(shù)理論上是沒有限制的。但實(shí)際中可連接的單元數(shù)受總線上的時(shí)間延遲及電氣負(fù)載的限制。降低通信速度，可連接的單元數(shù)增加；提高通信速度，則可連接的單元數(shù)減少。

(3)can總線控制器工作于多主方式，采用多主站依據(jù)優(yōu)先權(quán)訪問總線，同時(shí)具有極強(qiáng)的錯(cuò)誤處理能力。支持主從或廣播方式，最大網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)110個(gè)。

(4)傳輸介質(zhì)采用雙絞線。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在控制器與傳輸介質(zhì)之間采取光電隔離。

(5)信息傳輸采用can通信協(xié)議。該系統(tǒng)的主要通信方式是控制臺(tái)向各個(gè)控制器發(fā)送控制數(shù)據(jù)以及各控

zigbee數(shù)據(jù)傳輸

zigbee是一種無線連接，可工作在2.4ghz(全球流行)、868mhz(歐洲流行)和915mhz(美國(guó)流行)3個(gè)頻段上，分別具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的傳輸速率，它的傳輸距離在10-75m的范圍內(nèi)，但可以繼續(xù)增加。其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率。能抵抗工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種電磁干擾。

zigbee數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)：

(1)短時(shí)延：zigbee的響應(yīng)速度較快，一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15ms，節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)只需30ms，進(jìn)一步節(jié)省了電能。相比較，藍(lán)牙需要3～10s、wifi需要3s。

低成本(相比較于其它的無線通信而言)。通過大幅簡(jiǎn)化協(xié)議(不到藍(lán)牙的1/10)，降低了對(duì)通信控制器的要求，按預(yù)測(cè)分析，以8051的8位微控制器測(cè)算，全功能的主節(jié)點(diǎn)需要32kb代碼，子功能節(jié)點(diǎn)少至4kb代碼，而且zigbee免協(xié)議專利費(fèi)。每塊芯片的價(jià)格大約為2美元。

(2)低功耗：在低耗電待機(jī)模式下，2節(jié)5號(hào)干電池可支持1個(gè)節(jié)點(diǎn)工作6～24個(gè)月，甚至更長(zhǎng)。這是zigbee的突出優(yōu)勢(shì)。相比較，藍(lán)牙能工作數(shù)周、wifi可工作數(shù)小時(shí)。

(3)低速率：zigbee工作在20～250kbps的速率，分別提供250kbps(2.4ghz)、40kbps(915mhz)和20kbps(868mhz)的原始數(shù)據(jù)吞吐率，滿足低速率傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求。

wifi數(shù)據(jù)傳輸

wifi的數(shù)據(jù)傳輸速度可達(dá)到5mb/s以上，而wifi的有效距離接近100米，在室內(nèi)不是很開闊的地方有效距離也有幾十米。wifi采用的是射頻技術(shù)，通過空氣發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，使用無線電波傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，信息容易受到干擾和破壞；

綜上述，為了組網(wǎng)方便，與控制成本，及有具體應(yīng)用需求的變更，可以迅速在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展開發(fā)，選用can來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

人機(jī)交互界面

oled

顯示方面：主動(dòng)發(fā)光、視角范圍大；響應(yīng)速度快，圖像穩(wěn)定；亮度高、色彩豐富、分辨率高。亮度20～60nit，常溫工作壽命50000小時(shí)，耐受溫度范圍-40～85℃。對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)；

工作條件：驅(qū)動(dòng)電壓低、能耗低；

tft

tft薄膜晶體管是有源矩陣類型液晶顯示器am-lcd中的一種，tft在液晶的背部設(shè)置特殊光管，可以“主動(dòng)的”對(duì)屏幕上的各個(gè)獨(dú)立的像素進(jìn)行控制，這樣可以大大地提高反應(yīng)時(shí)間，一般tft的反應(yīng)時(shí)間比較快，約80ms，而stn則為200ms，如果要提高就會(huì)有閃爍現(xiàn)象發(fā)生。而且由于tft是主動(dòng)式矩陣lcd可讓液晶的排列方式具有記憶性，不會(huì)在電流消失后馬上恢復(fù)原狀。tft還改善了stn閃爍(水波紋)-模糊的現(xiàn)象有效地提高了播放動(dòng)態(tài)畫面的能力。與stn相比，tft有出色的色彩飽與度、還原能力與更高的對(duì)比度，但是缺點(diǎn)就是比較耗電，而且成本也比較高。