作品名稱：快遞自動分類存取機(jī)
學(xué)校名稱：煙臺大學(xué)
參賽隊伍：海之藍(lán)隊
參賽學(xué)生：郭鵬江 魯京超 王恒
指導(dǎo)老師：冷惠文 王東興
一、開發(fā)背景
當(dāng)前，中國的物流業(yè)發(fā)展依然滯后，第三方物流服務(wù)規(guī)模小、物流基礎(chǔ)設(shè)施能力不足等瓶頸使得我國的物流成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他國家。作為推動物流中間環(huán)節(jié)的物流自動化設(shè)備，則迫切需要改造與升級。
在物流終端，工人需要將運(yùn)輸來的快遞按照地區(qū)進(jìn)行分類，隨后人工將分好類的快遞存放到相應(yīng)的貨架，配送時則需要人工將快遞從貨架上取下。這使得快遞分發(fā)太過繁瑣，且耗時長，和快遞的快捷性背道而馳。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)市場上并無實現(xiàn)以上功能的產(chǎn)品，物流中心中的這一環(huán)節(jié)主要依靠人工完成存在許多缺點。
1、降低了快遞配送的效率，滯后了物流行業(yè)的發(fā)展。由于部分生產(chǎn)環(huán)節(jié)仍然需要人來操作和監(jiān)控，不僅浪費(fèi)了人力資源，最重要的是降低了快遞配送的效率，不利于現(xiàn)在物流行業(yè)實現(xiàn)高效率發(fā)展。
3、勞動力大，降低了工人勞動的積極性，增加了生產(chǎn)成本。
4、安全性低。由于人工存取，在存取過程中難免會發(fā)生一些意外，對工人的人身安全沒有切實的保障。
二、結(jié)構(gòu)說明
本作品主要包括快遞存取裝置、傳送裝置、檢測信息系統(tǒng)和控制系統(tǒng)四部分。為了能夠?qū)崿F(xiàn)我們所設(shè)計的功能，考慮成本原因，我們只是做了一個模型，將相應(yīng)的實物按一定比例縮放。
傳送部分：為了使裝置穩(wěn)定，保持平衡，傳送帶的尺寸定為1450mm*200mm，并且用支架將傳送部分支撐起來，高度定位700mm。
存取部分：為了適合操作，存取部分的支架長度為600mm，寬度為500mm，高度為1100mm，將整合存取部分的機(jī)械裝置放于支架的上方。X軸方向在固定滑軌上運(yùn)動，固定滑軌可用長度450mm；Y軸方向通過絲杠實現(xiàn)傳動，絲杠可用長度為300mm；Z軸方向通過齒條實現(xiàn)傳動，齒條可用長度200mm。
貨架部分：貨架部分為長方體結(jié)構(gòu)，長、寬、高、分別為1000mm、200mm、830mm。
三、功能與使用說明
“快遞自動分類存取機(jī)”是我們基于單片機(jī)，集檢測分類裝置、傳送裝置、存取裝置等為一體，用以代替工人對快遞分類存取這一過程的裝置，同時也解放了人力勞動，提高了工作效率，降低了生產(chǎn)成本。
電源開啟后，傳送部分交流電機(jī)開始工作，使傳送帶運(yùn)動，工人將不同大小的快遞放到傳動帶上，傳送到掃描槍位置，掃描槍檢測快遞的信息，按發(fā)往不同地方對快遞進(jìn)行分類，在計算機(jī)上顯示信息，將信號傳給單片機(jī)，不同地方的快遞放到不同的貨格處。
單片機(jī)控制存取裝置開始工作，首先是X軸方向隨步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動，利用托架將快遞從傳送帶上叉取，然后是Y軸方向隨步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動，調(diào)整位置，找到要存放貨架的位置，接下來X軸方向隨步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動將快遞放入貨架，最后Z軸方向隨步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動將快遞落在指定的貨架里面，取快遞同理，自此快遞分類存取機(jī)實現(xiàn)了快遞的自動分類存取。
一、設(shè)計原理：
本作品通過運(yùn)用STC89C51單片機(jī)實現(xiàn)機(jī)器的全自動化運(yùn)行，將編輯好的控制程序輸入到單片機(jī)中，使掃描槍、短信發(fā)射模塊、步進(jìn)電動機(jī)、電機(jī)驅(qū)動器、直流電機(jī)等控制元件有序工作。
二、設(shè)計方案：
1、傳送部分：該部分由直流電動機(jī)、調(diào)速器、傳送帶、圓筒滾子組成。220V直流電機(jī)帶動圓筒滾子轉(zhuǎn)動從而帶動傳送帶運(yùn)動，將快遞傳送到快遞存取部分。
2、檢測信息系統(tǒng)：掃描裝置檢測快遞的信息，計算機(jī)數(shù)據(jù)庫顯示快遞信息，按快遞發(fā)往不同地方分類存取，將不同地方的快遞存放在不同貨格處，光電傳感器檢測快遞位置，將信號傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)控制下一模塊將快遞放到指定的貨架。
3、快遞存取部分
3.1、X軸方向運(yùn)動的實現(xiàn)
該部分由57步進(jìn)電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動器（B6560）、限位開關(guān)（CWV103D)、直線導(dǎo)軌滑臺（DX400T8—42B4）組成。
主要是通過單片機(jī)控制57步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，通過絲杠裝置帶動，在直線導(dǎo)軌滑臺上實現(xiàn)X軸方向的運(yùn)動，兩側(cè)的行程開關(guān)起到保護(hù)作用，防止運(yùn)行距離過大，損壞電機(jī)。
3.2、Y軸方向運(yùn)動的實現(xiàn)
由單片機(jī)控制的57步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，通過帶傳動，能夠?qū)崿F(xiàn)直線導(dǎo)軌滑臺在固定滑軌上運(yùn)動，進(jìn)而實現(xiàn)在Y軸方向的運(yùn)動，兩側(cè)亦有行程開關(guān)起保護(hù)作用。
3.3、Z軸方向運(yùn)動的實現(xiàn)
該部分主要由步進(jìn)電機(jī)（0mmA42W200KE—1）、齒條、限位開關(guān)、快遞插取裝置組成。主要通過單片機(jī)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動，通過齒輪齒條帶動叉取裝置實現(xiàn)Z軸方向的運(yùn)動。 四、產(chǎn)品特點：
1、先進(jìn)性
通過應(yīng)用單片機(jī)控制快遞存取裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)快遞抓手三個自由度方向的運(yùn)動。通過接收光電傳感器傳來的信號，控制抓手將發(fā)往不同地方的快遞放到指定的貨架，定位準(zhǔn)確，無誤差。
2、高效性
此作品實現(xiàn)了快遞分類存取的自動化，提高了快遞分類存取的效率，同時給買家發(fā)送信息，符合現(xiàn)在快遞行業(yè)高效的發(fā)展模式。
3、安全性高
由于是運(yùn)用機(jī)器完成快遞的存取，避免了工人直接存取，從而消除了對工人的安全隱患問題。而且，本作品在各運(yùn)動方向都裝有行程開關(guān)，從而更好地對運(yùn)動過程進(jìn)行保護(hù)。
4、創(chuàng)新性
在傳送帶前段安裝掃描槍，這樣可以使得物品在分類的同時就將信息發(fā)送到收貨人。
5、實用性
該產(chǎn)品生產(chǎn)成本低、體積較小且便于移動，因此將會在大批量的快遞分類中起到明顯的作用。
