智能物流分拣装置

◎山东省临沂市郯城县实验中学 胡秋悦 刘钰初 马浚哲

一、研究背景

当要对一大堆货物进行分类时，我们需要一个一个地查验货物的信息，然后将其分配到不同的区域，再进行细分，工作过程非常繁琐。考虑到这一点，我们有了关于“智能物流分拣装置”的最初设想。

二、研究思路

如何实现对货物的快速分拣？我们想到了之前学过的颜色传感器的相关知识。利用颜色传感器可以分辨不同颜色的原理，将货物分成红、黄、蓝、绿等4种颜色，再根据不同的颜色，借助大型电机把货物分配到不同的区域。这样，每件货物就都有了它特有的分配规则。

三、研究目标

一是实现货物分拣自动化；二是确保货物分拣的安全性，避免机械分拣带来的危险。

四、原理介绍

“智能物流分拣装置”综合运用了大型电机、中型电机、超声波传感器、颜色传感器等装置。

大型电机有3个用途。一是作为货物传送带的动力装置，进行旋转运输；二是用于左侧分拣装置；三是用于右侧分拣装置。

中型电机用来带动传送带转动，使货物在传送带上不停地被传送。

超声波传感器是一种检测距离的传感器，用来判断货物是否到达。

货物到达后，颜色传感器开始识别，并通过比对采集的数据实现对不同颜色的判断。例如，对红色货物反馈的数据为5，那么只要反馈的数据为5就证明到达的是红色货物。

颜色传感器的检测结果会触发电机开关，从而实现有规律地分拣。

五、器材准备

EV3控制器3台，EV3套装颜色传感器3个，超声波传感器1个，数据连接线7根，木板、木棍、传送带、亚克力板若干，大型电机3个，中型电机1个，透明塑料杯（小）2个，透明塑料杯（大）4个，货物小车4辆等。

六、研究过程

1.首先完成第一级分拣，即省级分拣。货物被传送到检测装置上，进行第一次超声波传感器的检测，提示货物即将到达。接着，颜色传感器完成相邻省份的货物分类。

2.第二级分拣为市级分拣。采用2个颜色传感器、2个大型电机进行协同分类，通过4个接收点进行分配，每个颜色传感器控制2个市级的分拣任务，根据不同颜色分辨货物的流向。

3.根据指定的货物仓，对分拣好的货物进行有序的分配。

4.后续研究问题：

（1）细化分拣过程，实现货物全程流水式分拣工作，提高分拣效率。

（2）针对货物信息准确性的问题，获取更详细的对比数据，加入货物的形状、质量等信息。同时，加入安全显示系统，实时显示货物的基础信息，设立专门的货物安全通道，确保发现隐患问题后可在相对应的分配路线上导出。

图1 物品分拣前的货物传送台

图2 省级分拣

图3 市级分拣

图4 作品模型展示

七、程序编写

本程序利用EV3编程软件进行编辑。

程序一：省级分拣程序

1.超声波传感器先检测是否有货物传送至此。

2.利用颜色传感器分别检测红、黄、蓝、绿4种颜色，4种颜色的触发条件互不冲突，一旦检测到相应颜色，分拣台下方的装置就会倾斜，进行分类。这里运用的是颜色传感器模块的测量颜色功能（如图6），其中红色和蓝色相对比较稳定，不会出现检测错误的情况，黄色和绿色偶尔会出现检测错误的情况，但作品整体功能是稳定的。

图5 此模块为等待超声波传感器检测，6厘米内如果出现货物，大型电机转动3.5秒，到达下一项检测

图6 颜色传感器的测量颜色功能

图7 检测不同颜色货物的程序

程序二：市级分类程序左侧

分别检测红色和绿色货物，触发这两种颜色后电机旋转，根据旋转方向的不同实现货物的分拣。

程序三：市级分类程序右侧

分别检测黄色和蓝色货物，触发这两种颜色后电机旋转，根据旋转方向的不同实现货物的分拣。

图8 市级分类程序左侧

图9 市级分类程序右侧

专家点评

从新修订的全国青少年科技创新大赛章程和规则的分类来看，“智能物流分拣装置”属于B类作品中的制作项目。如今智能物流分拣技术已经发展得成熟且全面了，很多物流公司都在使用多种更加符合实际需求的智能设备。

但值得肯定的是，几位同学能共同完成这个项目，做出模型，体现了他们对科技实践活动的热爱，对信息技术、机器人相关知识应用的浓厚兴趣。这次实践提高了他们的动手能力和协作能力，这对他们的创新成长是有帮助的。

这里给几位同学提两点建议：其一，如果我们将作品定位为制作项目，一定要在制作技术水平和制作工艺上下功夫，以提升自身的工匠意识，而不能仅用木板等材料制作一个“粗糙”的示意模型；其二，该作品属于集体项目，按照新修定的全国青少年科技创新大赛章程和规则要求，一定要在项目报告中说明每位同学在其中所做的工作、主要完成的任务。