智能快递辅助投送机

李 尧 葛天怿 缪佳舒 刘晨霁 王德镇

（南京林业大学，南京 213700）

智能快递辅助投送机

李 尧 葛天怿 缪佳舒 刘晨霁 王德镇

（南京林业大学，南京 213700）

智能快递辅助投送机属于物流运输辅助设备。它主要包括齿轮机构、螺旋机构和气压传动系统三部分，主要目的是降低工人劳动强度，减少人力成本，缩短配送、取物的时间，提高工作效率。

智能 快递 辅助 投送机 最佳路径

1 研究意义与背景

现今，在配送运输时，快递货物都是简单堆积，可能会导致货物在运输途中因磕碰挤压而发生损坏[1]。此外，在快递取件中心（代理点），快递都是固定存放在货架上，取快递时都需要人工查找顾客所取的货物，浪费快递员和顾客的时间[2]。而智能快递辅助投送机适用于重量和体积不大的日常小件。

2 创新特色概述

（1）取货时，转盘自动旋转目标区域至投递员面前，减少投递员走动；然后，自动推出目标储物柜，降低劳动强度，节省人力；推出目标储物柜且对应指示灯亮，双重提示，增强人机交互性，操作简单。

（2）货架进行两级分区。一级分区为A、B、C区，每个区由上至下分为1、2、3三个二级分区，对应贴上不同颜色的标签，最快速地帮助人员定位到物品的存放位置，清晰明了。

（3）整个装置底部装有车轮，对空间的使用更加灵活。

3 研究技术路线

该装置主要包括齿轮传动、螺旋机构和气压传动系统三部分，如图1所示。齿轮传动机构用于减速，与转盘相连。转盘上有三个互成120°角的货架，采用吊装式，通过转动使货物所在区域能平稳旋转到投递员所在位置。每个货架上又有从上至下平行的三个储物柜，共分为若干个区，储物柜高度可根据货物大小进行预调节。转盘由伺服电机控制，伺服电机由预输入程序控制，三个货架连接在转盘上，按指令以最佳路径旋转至投递员面前。储物柜安装在货架对应导杆上，可沿导杆前后滑动，限位弹簧置于储物柜与导杆末端之间，便于复位。螺旋机构与下底盘连接，用于升降推动储物柜的气缸。螺旋机构由伺服电机驱动，伺服电机由预编程序控制，可将气缸升降到指定高度。气缸由行程开关及预编程序控制，在气缸到达目标高度时，触发开关气缸停止运动。然后，气压传动系统将压缩空气输送到气缸，气缸运动将储物柜推出，此时对应储物柜指示灯亮，找到指定货物。取货完成后，按对应开关气缸排气，储物柜在弹簧作用下回复原位，等待下一个循环。

图1 快递辅助投送机

3.1 齿轮传动机构

齿轮传动机构作为减速机构，通过二级齿轮传动进行减速。原理：当伺服电机带动主轴转动时，如果转速过大，由于惯性力的作用，存放货物的储物柜将沿着导杆方向甩出，不利于货物的稳定安放。选用伺服电机的转速较高，若直接与主轴相连，将会产生较大的惯性力，因此需要进行减速。经过估算，转速在8～10rpm之间比较合适。

3.2 螺旋机构

主要用于升降一个用来顶出储物柜的气缸，机构连有伺服电机，伺服电机由预输入程序控制，根据输入的指令，移动气缸到货物所在的储物柜对应高度。实现气缸的升降，须将伺服电机输出的回转运动变换为直线运动，螺旋机构能够在电机正转和反转的不同条件下实现气缸的上升与下降，且具有结构简单、运动准确性高、降速比大、可传递很大的轴向力、工作平稳等特点。

3.3 气压传动系统

气压传动系统由电机、带轮、压气筒、储气罐、调压阀、气缸等组成。该系统主要是用来顶出目标储物柜，方便快递员取件。派送时，为了方便快递员取货，储物柜需沿着导杆移出。由于支架中间空间太小，因此选用气压传动来实现储物柜沿着导轨的直线运动。

3.4 控制系统

智能快递辅助投送机的控制部分由PLC实现，通过编程实现物品的所在货架转到取物口，然后所在层数的储物柜弹出，取出货物。通过控制主轴电动机旋转，使所需货架旋转到指定位置。

转盘控制原理：根据当前位置和希望到达的位置，通过逻辑函数选择最佳路径。到指定位置后，触发接近开关，主轴电机停止。

升降台控制原理：读取当前位置和希望到达的位置，用PLC内置的CMP语句，判断上升还是下降（即电机的正反转）。到指定位置后，触发接近开关，升降台电机停止。

图2 车载使用示意图

气泵控制原理：当按下取货按钮后，气泵开始工作，产生压缩空气。

气缸控制原理：当货架转位结束，气缸运动到位，收到指令，气缸自动顶出储物柜，按下缩回按钮气缸缩回。

4 前景及推广应用

装置不仅可以装在大型货车上，如图2所示，而且可用在实体快递取件店内，极大方便了快递员寻找所需货物，解放了人力。人力成本今后将会越来越高，减 少使用人力是商家发展的一个重要方向。而该装置正是适应目前的发展方向。全国有成千上万个快递点，如果推广到这些地方，将节省巨大的人力资源，同时也为快递及物流公司节省巨大的开支。

[1]陈骏，谢地.智能快递自提系统设计[J].机械设计，2014，（8）：111-114.

[2]施书彪，黄有方，严伟.智能柜在校园快递配送中的应用研究[J].计算机仿真，2015，（9）：421-424.

Smart Express Delivery Auxiliary Machine

LI Yao, GE Tianyi, MIU Jiashu, LIU Chenji, WANG Dezhen
(Nanjing Forestry University, Nanjing 213700)

The intelligent express delivery logistics transportation auxiliary machine belongs to the auxiliary equipment. It mainly consists of three parts, gear mechanism, screw mechanism and pneumatic transmission system. The main purpose is to reduce labor intensity, reduce labor cost, shorten the time of delivery, and improve work efficiency.

intelligent, express, auxiliary, projection machine, optimal path