有智慧的傳輸帶

◎浙江省寧波市實驗小學401班 趙樂川 薛雯心 金奕宏 吳易軒

設計背景：

傳輸帶被廣泛應用于物流等行業。目前，雖然傳輸帶具備自動傳輸和自動分揀等功能，但是仍需人工控制，耗時耗力，且上面易附著病毒和細菌，存在傳播隱患。另外，物流盤點工作主要依靠人工，比較費時。我們決定發明智能傳輸帶。

設計思路：

傳輸帶與消毒裝置組裝在一起，在傳輸的過程中直接完成消毒滅菌工作，大大提高工作效率。整個過程全自動化，無需依靠人工。

傳輸帶自帶計數、暫停功能，更加節能。

制作過程：

1.準備材料

我們備齊了木制框架、橡膠輸送帶、直流馬達、雙向開關、4.5 V電池盒、藍色KT泡沫板、超聲波加濕器模塊、UNO主控板、OLED顯示屏、2個繼電器、2個紅外避障傳感器等。

2.搭建模型

我們將木制框架作為傳輸帶模型主體，先將橡膠輸送帶裝在框架上方，再將滑輪安裝在木制框架的側上方，用來帶動橡膠輸送帶，然后將雙向開關、4.5 V電池盒和直流減速電機裝在木制框架底部，直流減速電機通過橡皮筋與滑輪連接。

圖1 木制框架及部分器件

圖2 藍色KT泡沫板框架

圖3 傳輸帶模型

接著，我們對藍色KT泡沫板進行切割、拼接，搭建消毒通道，并將其與木制框架、智能硬件等組裝在一起，搭出傳輸帶模型。

3.連接硬件

硬件包括UNO主控板、2個繼電器、2個紅外避障傳感器、顯示模塊，面包板主要為多數元器件解決供電問題，所有的線正極均與5 V相連，負極與GND相連。連接方式見表1。

表1 硬件線路連接方式

圖4 硬件連接圖

4.設計流程

（1）接通電源，程序初始化。

（2）當傳輸帶前端的紅外避障傳感器檢測到物品時，傳輸帶連接的繼電器和霧化消毒裝置自動開啟。

（3）當物品經過傳輸帶后端的紅外避障傳感器時，OLED顯示屏顯示數量為+1。

（4）當紅外避障傳感器檢測到一定數量的物品經過旁邊時，霧化消毒裝置暫停工作，以方便搬運物品及更換轉移工具，OLED顯示屏上顯示倒計時。

（5）當一段時間內沒有物品通過傳輸帶時，霧化消毒裝置自動關閉，以節省能源和霧化藥劑。

5.編寫程序

（1）初始化模塊

我們將變量聲明、OLED顯示屏和繼電器等進行初始化，避免復位時程序出錯。

（2）定時中斷模塊

當通過傳輸帶的物品達到一定數量后，需要暫停10秒以卸貨并換轉運車，10秒后傳輸帶和霧化消毒裝置自動開啟（倒計時類型1）。一段時間沒有檢測到物品經過，傳輸帶和霧化消毒裝置自動關閉（倒計時類型0）。這里用了Mixly中的MsTimer模塊，實現定時中斷功能。

（3）物品計數模塊

每件物品的長度不一樣，通過單一的等間隔傳感器信號無法判斷物品是否經過，所以，我們引入了紅外標記。當紅外避障傳感器檢測到有物品，紅外標記賦值為1；當紅外避障傳感器檢測到物品離開，也就是出口檢測數量變成0，而紅外標記未改變時，開始計數。數量+1，紅外標記賦值為0。除了以上這些程序代碼，我們還編寫了顯示屏程序代碼、換搬運工具等待程序代碼等。

圖5 編寫的程序

改進的想法：

1.在物品包裹上貼RFID標簽，實現物品快速清點，配合分揀程序在消毒滅菌的同時實現包裹分揀。

2.用機械臂代替人工進行物品搬運，或者用循跡小車代替人工，實現全過程自動化。