自动运输包裹装置设计方案

摘要：随着社会的发展，网络购物已经进入人们的日常生活，随之包裹的分拣，运输也提出了新的要求。设计的装置帮助快递员进行载运和搬动物品等工作的辅助装置。设计的商品载运装置不仅要快速，而且要保证投递员和商品的安全，便于实现文明装卸，文明分发，投递各类快件；助力装置主要是指在搬运商品的过程中可以减轻投递员劳动强度，且能保障商品安全的小型与轻便的机械装置。

Abstract： Wwith the development of society， online shopping has entered people's daily life. Along with the parcel sorting， transport also puts forward the new requirements. The design device is an auxiliary device to help the courier carrying and handling articles. The carrying device of the goods needs to be fast， and it also needs to ensure the safety of couriers and goods， realize the civilized handling， distribution and all kinds of express delivery. Power assisted device is mainly refers to the small and portable mechanical device that can reduce the labor intensity and protect the safety of goods in the process of carrying goods.

关键词：包裹；助力；寻迹；降低劳动强度

Key words： package；assistance；trailing；reduce labor intensity

中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）35-0148-02

0 引言

随着网络技术和服务业的发展，人们的消费习惯也因此发生了改变：由原来的线下有限选择的消费方式变为线上无限选择的方式，正是这种消费方式的改变使得我国的快递行业非常的繁荣，同时也面临着诸多挑战。中国快递协会数据显示，2014年，中国快递业连续46个月同比增速超过50%；2015年，快递业务量完成206亿件，同比增长48%，最高日处理量超过1.6亿件，快递业务收入完成2760亿元。表1所示2015年双11当日各大快递公司接单量数据统计概况。

在快递行业如此繁荣的背景下，包裹的运输分拣的工作量陡增，大量的人工投入不仅是投递员劳动工作量猛增，同时也增加了人力成本的投入。当在节假日时，尤其在电商搞商品促销时，包裹数量激增，使得快递行业的任务量陡增，与此同时，包裹的摔坏率也会升高。

设计一个简易的机械装置称为快递行业迫切的要求，设计的机械装置不仅仅能够提高工作效率，还能减轻投递员的劳动强度。河北工业职业技术学院师生经过讨论后，设计出一个较为实用的商品运载及助力机械装置，来解决在快递在装车过程中的突出矛盾。该装置能够有效地减低包裹从分拣线到进入发放车过程中的劳动强度，提高工作的效率，进而加快包裹的流通速率。

该装置适用于包裹从分拣线到快递发送车之间使用，利用寻迹小车原理做出预定运行轨道，利用光电传感器来识别在运行过程中的障碍。底盘采用履带传动，使运送过程相对平稳，差速转向使得结构简单方便。为了减少投递员的活动量，该装置沿z轴由两个自由度，由此方便投递员的劳动强度。沿z轴的上下运动通过弹簧来实现，沿z轴的转动通过轴承来实现。

1 快递包裹的运载及助力装置的机械结构

1.1 包裹放置机构

根据包裹的型号设计较为合理的放置装置。放置机构能够容纳较多的包裹，同时也考虑到大小不同的包裹放置问题。如图1。

1.2 装置的支撑结构

支撑结构选用普通钢材如Q235所制的空心圆柱，其中的壁厚25mm，高750mm；一端通过螺纹与底座相连，一段通过轴承与包裹的放置机构所相连。在支撑结构中放置弹簧（d=300mm）来调节放置机构的位置。如图2。

1.3 装置的底盘设计

电机通过与联轴器直接相连控制同步传送带的速度进一步控制装置的前进，后退和转弯等动作，在同步带外部加上保护传送带的措施。如图3。

2 快递包裹的运载及助力装置的电气设计

2.1 总体设计

为了能够使装置获得较好得识别能力，选用与路面颜色差别较大的线条作为引导线，货物运输装置能够快速准确的自动检测到引导线，能够在预定的轨迹中运动。在该装置中选用光电传感器来识别黑色引导线，通过单片机控制电机的的转速，运用差速来实现平稳转向。如图4。

该装置的电气系统分为图4所示几个模块。

工作过程为：安装在装置底部的光电传感器检测路面上黑色引导线的位置，安装在装置顶部的光电传感器检测行进过程中的障碍，并将经检测到的信息输入到CPU控制模块经行处理，CPU控制模块根据传入的信息，处理后输出控制指令，进而控制电机的转速，实现直行，转弯等预定动作。

2.2 CPU控制模块

寻迹装置的CPU控制模块应满足以下要求：采集7路光电传感器的检测信号，根据采样信号输出相应的电机控制信号，实现运输装置的沿预定轨道行驶，综合考虑性能要求和经济性等因素，CPU采用80C51单片机。

单片机资源分配如下：PO.O-PO.6用于控制1号传感器―7号传感器的信号指示灯；P1.0―P1.7为1号传感器―7号传感器的信号输入接口；P2.3为电机转速控制信号接口。

2.3 检测模块

检测模块由反射式光电传感器、电位器和运算放大器LM393组成，如图5所示，反射式光电传感器利用黑色引线与路面对发射端发出光线的反射度不同，使接收端分得的电压不同，运算放大器LM393的输出端电压信号直接输入控制单片机的传感器信号输入接口。

2.4 电源管理模块

电源管理模块包括电池和稳压电路。电池采用输出为7.2的镍铬电池组，为了防止电机、舵机等大功率器件在起动时对其他器件带来干扰，寻迹小车各主要模块均采用单独供电的方式，其他电源分配图如图6。

电池组直接给驱动电机供电，采用三片机稳压芯片LM2940分别检测系统模块、转向舵机模块、单片机供电。

2.5 驱动系统模块

驱动模块包括驱动电路和驱动电机。如图7，驱动电路采用H型双极性可逆PWM控制电路，可以实现寻迹小车的前进、后退、加减速等功能，由于单片机输出的PWM控制信号功率太小，不能直接驱动MOS管工作，因此，在H桥驱动电路两边各加入一个三极管8050NPN作为功率放大管（图3中虚线框），单片机通过P2.1和P2.2输出的PWM控制信号经过三极管放大之后，便可驱动MOS管工作，控制电机的正反转。

因为直流电动机具有优良的速度控制性能，输出转矩较大。可直接拖动负载运行，驱动电机采用直流电动机，选用RS-380SH型直流电动机（额定电压7.2V，最大功率可达26.5W）。

3 结语

本文设计了一种能够帮助帮助投递员减轻工作量的助力装置，并阐述了该装置的机械和电气结构，机械结构根据国标要求采用标准件，易于安装更换使用部件，电气结构采用模块化设计原则，使得设计易读懂，易修改，易扩充。另外，装置底部传感器的灵敏度可以根据光电传感器和引导线的距离来调节，但是装置顶部的传感器受到环境影响较大，影响装置在遇到障碍时停止，在调试时需要注意顶部传感器的灵敏度。

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