第一部分 总论

物流业从20世纪初已经开始出现，发展至今，已经形成了众多分支，其中包括仓储、分拣、运输等多个环节。现在的物流仓储与供应链自动分拣还没有形成一个完整的体系，效率低下。以此为背景我们团队设计研发了一款物流仓储与供应链自动分拣机器人。

该机器人由三部分构成。第一部分：货物分拣。该部分通过传感器对货物进行扫描并根据质量等参数进行分类；第二部分：自动运输小车。采用两条履带式驱动，利用MSP430系列单片机来实现控制小车的移动、循迹、避障、测距以及平台的升降等功能，小车升降平台上配有输送带，与货架配合将货物从小车运到货架上；第三部分：自动升降货架。该部分货架为层式框架结构，每一层每一列区域由4个边缘方形角钢构成，中间其余部分为空心，以便货箱的进出，其余用于支撑货物，以便节省材料又能满足强度要求。货架X,Y方向即水平竖直方向通过导轨与滚柱丝杠移动，Z方向通过输送带将货箱送到货架上。

三部分通过“通讯”实现协调作业，三者配合大大提高了工作效率，为未来完全无人化仓库奠定了基础。

第二部分 分拣机构

众多不同的货物在初始阶段会呈现处“堆状”，如果没有力使其产生一个横向的运动趋势，那么货物就不会慢慢展开，也就达不到分拣的目的。以前采用最多的是机械手在众多货物中逐次挑选每一种货物这一方法，这种结构效率低下，需要计算机处理大量信息，同时也会遇到机械手反应迟钝或者抓取不牢固的现象。

因此，我们决定在该部分采用层级式结构，通过激光传感器和压力传感器对货物的所属地区、体积和重量进行扫描，同时利用机械摆杆分类。通过在每一级的输送带临近末端位置都会有一个类似于箱体一样的东西，里面装有传感器和分拣摆杆。最后通过分支传送带运送到指定位置被检货物通过传送带送入分检系统，经合流后汇集到一条输送机上。

第三部分 运输机构

小车由MSP430单片机控制，它是由图形监控系统、无线电通信系统、红外引导系统、信息采集系统、自动充电等系统组成。通过传感器传达的信号，使分拣、运输、仓储能够协调运行，小车根据接收到的信息，按照控制中心预先设定好的路径到达规定地点完成相关作业。而且与以往小车的滚动轮子不同的是，我们采用的是履带轮。履带轮的设计使小车能够适应更为复杂的工作环境，能够承受更大的载荷，并且具有充分的减震效果，使小车的运动更加平稳。除此之外，小车自身也配有短距离升降装置，用于顶起货箱，使货箱与分拣机构脱离，并跟随小车到达货架处。

小车升降平台上设有一输送带，货物从分拣机构离开后，是暂时放在小车升降平台上即输送带上。当小车到达货架第一层时，小车升降平台上的输送带会运动，从而使货物离开小车升降平台到达货架上。

第四部分 仓储机构

仓储机构又称自动化立体仓库货架，这种货架能够充分利用仓库空间，减少空间上的浪费，尤其在高度这一维度上相对于传统的纯机械货架具有非常明显的优点。

货架升降机构位于货架的外围，以货架最大面为主视图，以主视图为基准，两竖直方向的导轨固定在左右两侧，一边主动一边从动，两竖直导轨上连接一水平导轨，通过两竖直导轨的同步运动实现水平导轨始终保持水平竖直方向上下移动。水平导轨上有一平台可以沿水平导轨水平移动，通过电机带动滚珠丝杠实现X,Y方向的迅速平稳移动。

水平平台上有一在Z方向上运动的传送带，通过电机带动传送带工作，将货物从货架外部推入货架上。带传动是一种挠性传动，带传动的基本组成零件为带轮和传送带。当主动带轮转动时，利用带轮和传动轮的摩擦或啮合作用，将运动和动力通过传送带传递给从动带轮。这里选择平带传送，平带传动结构简单，传动效率高，各部件易于制造，在这里则是为实现Z方向的运动。货架升降平台将货物运送到指定层指定位置，然后货架升降平台上输送带开始工作，即将货物向货架上相对应的框内推，实现货物的放投。

特色一：货物分拣，该部分采用层级式结构，以输送带为基础通过传感器和分流摆杆配合逐级对货物进行地区、大小、质量等分流归类，最后通过分支传送带运送到指定位置；

特色二：运输小车，该部分采用两条履带式驱动，能大大提高小车无人化运行的稳定性，加工、制造方便。小车本身自带小范围升降，升降平台上装有X方向输送带，此举能直接将货物输送到货架上。通过MSP430单片机控制小车的移动、循迹、避障、测距以及平台的升降等功能；

特色三：自动升降投递式货架，该部分货架为层式框架结构，通过对其静应力和有限元分析计算，每一层每一列区域由4个边缘方形角钢构成，中间其余部分为空心，以便货箱的进出，货架X,Y即水平竖直方向通过导轨与滚柱丝杠移动，Z方向通过输送带将货箱送到货架上。通过小车升降平台上的输送带和货架升降平台上的输送带直接进行货物的转移。由于分拣和货架这两个环节位置相对固定，故采用电源直接供电，另一部分小车为24v蓄电池供电，电池的单次使用时间不低于四小时，并配有自动充电功能；

特色四：该款物流仓储与供应链自动分拣机器人能够在无人操作的情况下，自动分拣地区、大小、质量不同的货物，并将每一种归类放入指定的箱子平台上，当箱子已满时，会促发传感器对小车发送信号，小车收到信号后到达指定位置，即箱子平台的正下方，此时小车上的平台上升将箱子顶起后移出，再运送到货架第一层，这一部分通过与上一部分相互配合，实现货物的放给。货架升降平台上同样也是安装有输送带的，当两部分收到信号后，小车升降平台与货架升降平台达到相同高度，此时，小车升降平台上输送带开始工作，将货物转移到货架升降平台上。货架升降平台采集完信息后，开始工作，将货物运送到指定层指定位置，然后货架升降平台上输送带开始工作，即将货物向货架上相对应的框内推，实现货物的放投；

特色五：三部分通过“通讯”实现协调作业，三者配合大大提高了工作效率，为未来完全无人化仓库奠定了基础。