智能物流分揀裝置

本期點(diǎn)評(píng)專家

譚迪熬" 中國(guó)發(fā)明協(xié)會(huì)院士專家咨詢工作委員會(huì)首任專家，中國(guó)發(fā)明協(xié)會(huì)中小學(xué)創(chuàng)造教育分會(huì)會(huì)長(zhǎng)，科技創(chuàng)新教育特級(jí)教師，教育部國(guó)培計(jì)劃專家?guī)鞂＜摇?/p>

一、研究背景

當(dāng)要對(duì)一大堆貨物進(jìn)行分類時(shí)，我們需要一個(gè)一個(gè)地查驗(yàn)貨物的信息，然后將其分配到不同的區(qū)域，再進(jìn)行細(xì)分，工作過(guò)程非常繁瑣。考慮到這一點(diǎn)，我們有了關(guān)于“智能物流分揀裝置”的最初設(shè)想。

二、研究思路

如何實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物的快速分揀？我們想到了之前學(xué)過(guò)的顏色傳感器的相關(guān)知識(shí)。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(lán)、綠等4種顏色，再根據(jù)不同的顏色，借助大型電機(jī)把貨物分配到不同的區(qū)域。這樣，每件貨物就都有了它特有的分配規(guī)則。

三、研究目標(biāo)

一是實(shí)現(xiàn)貨物分揀自動(dòng)化;二是確保貨物分揀的安全性，避免機(jī)械分揀帶來(lái)的危險(xiǎn)。

四、原理介紹

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

大型電機(jī)有3個(gè)用途。一是作為貨物傳送帶的動(dòng)力裝置，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)輸;二是用于左側(cè)分揀裝置;三是用于右側(cè)分揀裝置。

中型電機(jī)用來(lái)帶動(dòng)傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)，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(cè)距離的傳感器，用來(lái)判斷貨物是否到達(dá)。

貨物到達(dá)后，顏色傳感器開始識(shí)別，并通過(guò)比對(duì)采集的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同顏色的判斷。例如，對(duì)紅色貨物反饋的數(shù)據(jù)為5，那么只要反饋的數(shù)據(jù)為5就證明到達(dá)的是紅色貨物。

顏色傳感器的檢測(cè)結(jié)果會(huì)觸發(fā)電機(jī)開關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)有規(guī)律地分揀。

五、器材準(zhǔn)備

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

六、研究過(guò)程

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

2.第二級(jí)分揀為市級(jí)分揀。采用2個(gè)顏色傳感器、2個(gè)大型電機(jī)進(jìn)行協(xié)同分類，通過(guò)4個(gè)接收點(diǎn)進(jìn)行分配，每個(gè)顏色傳感器控制2個(gè)市級(jí)的分揀任務(wù)，根據(jù)不同顏色分辨貨物的流向。

3.根據(jù)指定的貨物倉(cāng)，對(duì)分揀好的貨物進(jìn)行有序的分配。

4.后續(xù)研究問(wèn)題：

（1）細(xì)化分揀過(guò)程，實(shí)現(xiàn)貨物全程流水式分揀工作，提高分揀效率。

（2）針對(duì)貨物信息準(zhǔn)確性的問(wèn)題，獲取更詳細(xì)的對(duì)比數(shù)據(jù)，加入貨物的形狀、質(zhì)量等信息。同時(shí)，加入安全顯示系統(tǒng)，實(shí)時(shí)顯示貨物的基礎(chǔ)信息，設(shè)立專門的貨物安全通道，確保發(fā)現(xiàn)隱患問(wèn)題后可在相對(duì)應(yīng)的分配路線上導(dǎo)出。

七、程序編寫

本程序利用EV3編程軟件進(jìn)行編輯。

程序一：省級(jí)分揀程序

1.超聲波傳感器先檢測(cè)是否有貨物傳送至此。

2.利用顏色傳感器分別檢測(cè)紅、黃、藍(lán)、綠4種顏色，4種顏色的觸發(fā)條件互不沖突，一旦檢測(cè)到相應(yīng)顏色，分揀臺(tái)下方的裝置就會(huì)傾斜，進(jìn)行分類。這里運(yùn)用的是顏色傳感器模塊的測(cè)量顏色功能（如圖6），其中紅色和藍(lán)色相對(duì)比較穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)錯(cuò)誤的情況，黃色和綠色偶爾會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)錯(cuò)誤的情況，但作品整體功能是穩(wěn)定的。

程序二：市級(jí)分類程序左側(cè)

分別檢測(cè)紅色和綠色貨物，觸發(fā)這兩種顏色后電機(jī)旋轉(zhuǎn)，根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向的不同實(shí)現(xiàn)貨物的分揀。

程序三：市級(jí)分類程序右側(cè)

分別檢測(cè)黃色和藍(lán)色貨物，觸發(fā)這兩種顏色后電機(jī)旋轉(zhuǎn)，根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向的不同實(shí)現(xiàn)貨物的分揀。

（指導(dǎo)老師：徐勤波" 徐暉" 徐強(qiáng)）

專家點(diǎn)評(píng)

從新修訂的全國(guó)青少年科技創(chuàng)新大賽章程和規(guī)則的分類來(lái)看，“智能物流分揀裝置”屬于B類作品中的制作項(xiàng)目。如今智能物流分揀技術(shù)已經(jīng)發(fā)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(shí)際需求的智能設(shè)備。

但值得肯定的是，幾位同學(xué)能共同完成這個(gè)項(xiàng)目，做出模型，體現(xiàn)了他們對(duì)科技實(shí)踐活動(dòng)的熱愛，對(duì)信息技術(shù)、機(jī)器人相關(guān)知識(shí)應(yīng)用的濃厚興趣。這次實(shí)踐提高了他們的動(dòng)手能力和協(xié)作能力，這對(duì)他們的創(chuàng)新成長(zhǎng)是有幫助的。

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