智能物流分揀裝置

◎山東省臨沂市郯城縣實驗中學 胡秋悅 劉鈺初 馬浚哲

一、研究背景

當要對一大堆貨物進行分類時，我們需要一個一個地查驗貨物的信息，然后將其分配到不同的區域，再進行細分，工作過程非常繁瑣。考慮到這一點，我們有了關于“智能物流分揀裝置”的最初設想。

二、研究思路

如何實現對貨物的快速分揀？我們想到了之前學過的顏色傳感器的相關知識。利用顏色傳感器可以分辨不同顏色的原理，將貨物分成紅、黃、藍、綠等4種顏色，再根據不同的顏色，借助大型電機把貨物分配到不同的區域。這樣，每件貨物就都有了它特有的分配規則。

三、研究目標

一是實現貨物分揀自動化；二是確保貨物分揀的安全性，避免機械分揀帶來的危險。

四、原理介紹

“智能物流分揀裝置”綜合運用了大型電機、中型電機、超聲波傳感器、顏色傳感器等裝置。

大型電機有3個用途。一是作為貨物傳送帶的動力裝置，進行旋轉運輸；二是用于左側分揀裝置；三是用于右側分揀裝置。

中型電機用來帶動傳送帶轉動，使貨物在傳送帶上不停地被傳送。

超聲波傳感器是一種檢測距離的傳感器，用來判斷貨物是否到達。

貨物到達后，顏色傳感器開始識別，并通過比對采集的數據實現對不同顏色的判斷。例如，對紅色貨物反饋的數據為5，那么只要反饋的數據為5就證明到達的是紅色貨物。

顏色傳感器的檢測結果會觸發電機開關，從而實現有規律地分揀。

五、器材準備

EV3控制器3臺，EV3套裝顏色傳感器3個，超聲波傳感器1個，數據連接線7根，木板、木棍、傳送帶、亞克力板若干，大型電機3個，中型電機1個，透明塑料杯（小）2個，透明塑料杯（大）4個，貨物小車4輛等。

六、研究過程

1.首先完成第一級分揀，即省級分揀。貨物被傳送到檢測裝置上，進行第一次超聲波傳感器的檢測，提示貨物即將到達。接著，顏色傳感器完成相鄰省份的貨物分類。

2.第二級分揀為市級分揀。采用2個顏色傳感器、2個大型電機進行協同分類，通過4個接收點進行分配，每個顏色傳感器控制2個市級的分揀任務，根據不同顏色分辨貨物的流向。

3.根據指定的貨物倉，對分揀好的貨物進行有序的分配。

4.后續研究問題：

（1）細化分揀過程，實現貨物全程流水式分揀工作，提高分揀效率。

（2）針對貨物信息準確性的問題，獲取更詳細的對比數據，加入貨物的形狀、質量等信息。同時，加入安全顯示系統，實時顯示貨物的基礎信息，設立專門的貨物安全通道，確保發現隱患問題后可在相對應的分配路線上導出。

圖1 物品分揀前的貨物傳送臺

圖2 省級分揀

圖3 市級分揀

圖4 作品模型展示

七、程序編寫

本程序利用EV3編程軟件進行編輯。

程序一：省級分揀程序

1.超聲波傳感器先檢測是否有貨物傳送至此。

2.利用顏色傳感器分別檢測紅、黃、藍、綠4種顏色，4種顏色的觸發條件互不沖突，一旦檢測到相應顏色，分揀臺下方的裝置就會傾斜，進行分類。這里運用的是顏色傳感器模塊的測量顏色功能（如圖6），其中紅色和藍色相對比較穩定，不會出現檢測錯誤的情況，黃色和綠色偶爾會出現檢測錯誤的情況，但作品整體功能是穩定的。

圖5 此模塊為等待超聲波傳感器檢測，6厘米內如果出現貨物，大型電機轉動3.5秒，到達下一項檢測

圖6 顏色傳感器的測量顏色功能

圖7 檢測不同顏色貨物的程序

程序二：市級分類程序左側

分別檢測紅色和綠色貨物，觸發這兩種顏色后電機旋轉，根據旋轉方向的不同實現貨物的分揀。

程序三：市級分類程序右側

分別檢測黃色和藍色貨物，觸發這兩種顏色后電機旋轉，根據旋轉方向的不同實現貨物的分揀。

圖8 市級分類程序左側

圖9 市級分類程序右側

專家點評

從新修訂的全國青少年科技創新大賽章程和規則的分類來看，“智能物流分揀裝置”屬于B類作品中的制作項目。如今智能物流分揀技術已經發展得成熟且全面了，很多物流公司都在使用多種更加符合實際需求的智能設備。

但值得肯定的是，幾位同學能共同完成這個項目，做出模型，體現了他們對科技實踐活動的熱愛，對信息技術、機器人相關知識應用的濃厚興趣。這次實踐提高了他們的動手能力和協作能力，這對他們的創新成長是有幫助的。

這里給幾位同學提兩點建議：其一，如果我們將作品定位為制作項目，一定要在制作技術水平和制作工藝上下功夫，以提升自身的工匠意識，而不能僅用木板等材料制作一個“粗糙”的示意模型；其二，該作品屬于集體項目，按照新修定的全國青少年科技創新大賽章程和規則要求，一定要在項目報告中說明每位同學在其中所做的工作、主要完成的任務。