一种基于AGV小车的智能物流分拣系统

韩潇 张炜昊 刘畅

摘 要：针对目前国内大多数物流分拣集散中心仍采用成本较高，效率和准确率较低的人工分拣方式，设计了一种基于AGV小车的智能物流分拣系统。系统采用了具有光学自动引导装置的无人搬运车，通过光电传感器对货物条形码进行视觉识别，将含有分拣信息的特征信号传送给AVG小车。最终由小车按照程序指令设定的路线，实现货物的分拣搬运工作。相对于传统的人工分拣装置，该系统能够有效的降低分拣出错率，提高配送中心的运营效率，减少人工成本，具有十分广阔的应用前景。

关键词：智能分拣系统；AGV小车；视觉识别

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.098

1 分拣系统控制方案

分拣系统应具备自动化、电子信息化、智能化的控制设计，使货物在进行集散分拣操作时变得简单化，这样就增加了货物的入库、出库速度，准确率也得到了大大的提高[1]。基于AGV小车的智能物流分拣系统主要由三部分组成，分别是视觉识别模块，信息传输系统以及小车运输系统。视觉识别模块采用CCD影像识别技术，可将条形码上的数据信息提取出来，通过数据接口发送至上位机。信息传输系统主要在上位机上完成，利用LabVIEW编写上位机软件提取条形码的有效物流信息，再通过蓝牙无线通讯，发送至小车运输系统。小车运输系统主要包括路径识别，运输调速，规避防撞，分拣卸货等功能模块。在接受到含有分拣信息的信号后，按照程序指令设计，完成最终的分拣任务。

2 视觉识别模块

为了满足物流分拣高效性和准确性需求，视觉识别模块采用先进的CCD影像识别技术，具有解码速度快，传输信息稳的特点。支持粉刷、纸质等主流条码扫描，即使在扫描磨损、褶皱条码时也具有良好的表现。同时，该模块的尺寸的精小，方便嵌入到系统设备中作为条码的扫描应用。

在具体操作中，模块利用红外光线进行扫描，基于条码中的条和空反射光线亮度的不同。再让光感应接收器对不同亮度额的反射光进行类比，产生不同的类比信息，将类比信息经解码器解码，最终将条形码包含的数据信息读取出来[2]。

3 信息传输系统

由于视觉识别模块与控制器的通信协议不同，信号在传输过程中需要进行大量复杂转换，为了减低信号变换的复杂性，对信息传输系统采用软件处理方式，整个环节由LabVIEW完成，其重点在于对物流分拣信息的读取、提取和发送。视觉识别模块已将扫描获得的信息传送至上位机指定文档。通过文件的访问和读取，采用Match pattern模块逐个识别数据，并通过Array subset模块将数据以数组的形式发送，再利用VISA配置串行端口，设置波特率、数据位以及起始终止位，最后搭建模块将提取到的数据通过上位机串口发送至小车运输系统。

4 小车运输系统

传统的自动化物流分拣主要还是依靠大型的物流分拣设备，虽然具有较高的物流分拣效率，但是物流分拣设备的大型化就决定了工作场地的大型化，如我国的大型自动分拣机就是一整套极其大型的自动化设备[3]，由于它的机械传输线很长，在配备相应的机电设备，通常需要10000平米以上的占地面积以及10-15米高的立体仓库，这让自动分拣机显得格外臃肿，适用范围也大大受限。而人工分拣又有低效，不准确等弊端因素。

为适应现代物流行业需求，可以将AGV小车应用到分拣系统上。首先，AGV小车运输系统的成本相对于传统的大型分拣机器而言大幅度减低，开销对于中小型的物流集散中心更易于承受。其次，AGV小车能更灵活地适应分拣场地，可以通过程序来设定小车的行驶路径，对于场地的大小，设备的要求也不算苛刻。最后，相对于人工分拣，AGV小车分拣拥有更高的效率以及准确性。对于应用在分拣系统中的AGV小车一般包括循迹运输、调速避障、分拣卸货等模块。

5 循迹运输模块

循迹運输包括路径识别以及驱动单元两部分，路径识别模块主要由光电传感器组成，采用反射接收原理，配置了一对红外发射、接受传感器。主要功能是识别路线轨道以及路面的特殊标识，根据预先设置好的线路为小车提供行驶转向、停车卸货等动作信号；驱动单元采用L298N进行直流电机的驱动，具有驱动以及闭环控制的功能[4]，是AGV小车实现物流分拣的基础模块。

6 调速避障模块

在实际运输中为了使提高运输效率，常使用多台AGV小车协同完成分拣工作，由于不同小车所携带的货物重量不同，若想获得较好的控制效果，就需要对电机转速进行闭环控制，采集小车的速度信息并反馈给控制器[5]，使得整个系统平稳运行。为了确保安全系统还加入了红外避障模块，防止高速分拣时出现小车相撞的情况。

7 分拣卸货模块

舵机是遥控模型、人形机器人控制动作的动力来源[6]，主要由驱动控制电路、小型电动机、可调电位器以及多组变速齿轮组成。在小车运输系统中，采用舵机翻转载物台的动作，最终实现将货物分拣到指定位置的功能。

参考文献：

[1]刘平.基于条形码技术的仓库管理系统[D].华中科技大学，2005.

[2]戴扬.二维条形码译码原理与应用研究[D].南京：南京航空航天大学，2004.

[3]李明，吴耀华，吴颖颖等.人工与自动化双分拣区系统品项分配优化[J].机械工程学报，2015，51（10）：197-204.

[4]SHLADOVER.PATH at 20-history and major milestones[J].IEEETransactions on Intelligent Transportation System，2007，8（04）：584-592.

[5]王晨.无人驾驶智能车控制与规划系统的设计与实现[D].上海：上海交通大学，2009：2-19.

[6]姚宇.基于VR和移动机器人的三位空间探测研究[D].沈阳：东北大学，2001：12-19.

作者简介：韩潇（1996-），男，山东人，本科，研究方向：自动化、控制理论与控制工程。