有智慧的传输带

◎浙江省宁波市实验小学401班 赵乐川 薛雯心 金奕宏 吴易轩

设计背景：

传输带被广泛应用于物流等行业。目前，虽然传输带具备自动传输和自动分拣等功能，但是仍需人工控制，耗时耗力，且上面易附着病毒和细菌，存在传播隐患。另外，物流盘点工作主要依靠人工，比较费时。我们决定发明智能传输带。

设计思路：

传输带与消毒装置组装在一起，在传输的过程中直接完成消毒灭菌工作，大大提高工作效率。整个过程全自动化，无需依靠人工。

传输带自带计数、暂停功能，更加节能。

制作过程：

1.准备材料

我们备齐了木制框架、橡胶输送带、直流马达、双向开关、4.5 V电池盒、蓝色KT泡沫板、超声波加湿器模块、UNO主控板、OLED显示屏、2个继电器、2个红外避障传感器等。

2.搭建模型

我们将木制框架作为传输带模型主体，先将橡胶输送带装在框架上方，再将滑轮安装在木制框架的侧上方，用来带动橡胶输送带，然后将双向开关、4.5 V电池盒和直流减速电机装在木制框架底部，直流减速电机通过橡皮筋与滑轮连接。

图1 木制框架及部分器件

图2 蓝色KT泡沫板框架

图3 传输带模型

接着，我们对蓝色KT泡沫板进行切割、拼接，搭建消毒通道，并将其与木制框架、智能硬件等组装在一起，搭出传输带模型。

3.连接硬件

硬件包括UNO主控板、2个继电器、2个红外避障传感器、显示模块，面包板主要为多数元器件解决供电问题，所有的线正极均与5 V相连，负极与GND相连。连接方式见表1。

表1 硬件线路连接方式

图4 硬件连接图

4.设计流程

（1）接通电源，程序初始化。

（2）当传输带前端的红外避障传感器检测到物品时，传输带连接的继电器和雾化消毒装置自动开启。

（3）当物品经过传输带后端的红外避障传感器时，OLED显示屏显示数量为+1。

（4）当红外避障传感器检测到一定数量的物品经过旁边时，雾化消毒装置暂停工作，以方便搬运物品及更换转移工具，OLED显示屏上显示倒计时。

（5）当一段时间内没有物品通过传输带时，雾化消毒装置自动关闭，以节省能源和雾化药剂。

5.编写程序

（1）初始化模块

我们将变量声明、OLED显示屏和继电器等进行初始化，避免复位时程序出错。

（2）定时中断模块

当通过传输带的物品达到一定数量后，需要暂停10秒以卸货并换转运车，10秒后传输带和雾化消毒装置自动开启（倒计时类型1）。一段时间没有检测到物品经过，传输带和雾化消毒装置自动关闭（倒计时类型0）。这里用了Mixly中的MsTimer模块，实现定时中断功能。

（3）物品计数模块

每件物品的长度不一样，通过单一的等间隔传感器信号无法判断物品是否经过，所以，我们引入了红外标记。当红外避障传感器检测到有物品，红外标记赋值为1；当红外避障传感器检测到物品离开，也就是出口检测数量变成0，而红外标记未改变时，开始计数。数量+1，红外标记赋值为0。除了以上这些程序代码，我们还编写了显示屏程序代码、换搬运工具等待程序代码等。

图5 编写的程序

改进的想法：

1.在物品包裹上贴RFID标签，实现物品快速清点，配合分拣程序在消毒灭菌的同时实现包裹分拣。

2.用机械臂代替人工进行物品搬运，或者用循迹小车代替人工，实现全过程自动化。