專利名稱：物流倉庫節(jié)點的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能物流領(lǐng)域，具體涉及一種物流倉庫節(jié)點及由其組成的智能物流教學(xué)系統(tǒng)和運行方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著現(xiàn)代服務(wù)業(yè)和企業(yè)發(fā)展，物流作為新興產(chǎn)業(yè)，關(guān)系到社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，由此帶動與之相配套物流設(shè)備的需求增長。由于整個物流系統(tǒng)涉及到機械設(shè)計、計算機科學(xué)、管理以及自動控制等學(xué)科的綜合技術(shù)，因此建立虛擬的試驗平臺用于進行優(yōu)化設(shè)計、研究和教學(xué)是勢在必行的。作為現(xiàn)代化學(xué)科建設(shè)的重要部分，智能物流教學(xué)系統(tǒng)是物流專業(yè)必修課程的必備教具。申請?zhí)枮?00610027573. 9的中國發(fā)明專利公開了一種物流倉儲仿真的控制系統(tǒng)，該方法利用集散系統(tǒng)控制技術(shù)將實物仿真模型和可編程控制器控制貨物的運動，并有上位計算機集中管理。該方法雖然解決了實物模型與控制系統(tǒng)結(jié)合，解決了設(shè)計研發(fā)和教學(xué)的實驗平臺問題，但是并沒有實現(xiàn)多站式大物流系統(tǒng)中各個物流單元有機結(jié)合、各搬運機械臂與搬運小車靈活搬運物料的模擬功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計一種物流倉庫節(jié)點及由其組成的智能物流教學(xué)系統(tǒng)，其特點是物流信息完全數(shù)字化、采用無人化倉儲構(gòu)造、融合各種現(xiàn)場信息、帶有總控調(diào)度臺，且可以模塊化拼接可構(gòu)成帶有AGV (Automated Guided Vehicle即自動導(dǎo)引)小車多站臺的大物流系統(tǒng)，另外根據(jù)該教學(xué)系統(tǒng)的操作演示達到模擬教學(xué)的作用。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種物流倉庫節(jié)點，包括組合式倉庫、倉庫搬運機械臂、GOT終端(顯示操作終端機)、倉庫萬向接口以及控制器，所述 GOT終端接收來自上位終端的調(diào)度信號后向該物流倉庫節(jié)點的控制器發(fā)送控制信號以控制該單元內(nèi)組合式倉庫和倉庫搬運機械臂的工作。根據(jù)本發(fā)明的又一個發(fā)明目的，提供一種智能物流教學(xué)系統(tǒng)，包括多個如之前所述的物流倉庫節(jié)點、同每個物流倉庫節(jié)點配套的AGV搬運小車以及主控臺和總傳送帶，主控臺通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)將總調(diào)度信號發(fā)送至各個物流倉庫節(jié)點和AGV搬運小車，AGV搬運小車通過單獨路線實現(xiàn)各個物流倉庫節(jié)點與總傳送帶之間的物料搬運。根據(jù)本發(fā)明的其中一個發(fā)明目的，提供了一種智能物流教學(xué)系統(tǒng)的運行方法，其中具備一種智能物流教學(xué)系統(tǒng)，所述智能物流教學(xué)系統(tǒng)包括多個物流倉庫節(jié)點、同每個物流倉庫節(jié)點配套的AGV搬運小車以及主控臺和總傳送帶；所述物流倉庫節(jié)點包括組合式倉庫、倉庫搬運機械臂、GOT終端(顯示操作終端機)、倉庫萬向接口以及控制器；其特征在于該方法包括以下步驟
(1)由主控臺向各個物流倉庫節(jié)點以及與其配套的AGV搬運小車發(fā)送總調(diào)度信號；
(2)各節(jié)點的GOT終端接收來自主控臺的總調(diào)度信號后向節(jié)點內(nèi)控制器發(fā)送信號；
(3)各節(jié)點內(nèi)控制器接收來自GOT終端信號后負責(zé)控制組合式倉庫中倉庫門的開啟閉合以及倉庫搬運機械臂的抓舉碼放動作；
(4) AGV搬運小車通過單獨線路實現(xiàn)各個物流倉庫節(jié)點與總傳送帶之間的物料搬運。優(yōu)選的是，物流倉庫節(jié)點中的組合式倉庫，包括多個倉庫單元、立式倉庫支架和底座，所述倉庫單元的側(cè)面頂端處設(shè)有連接柱，所述倉庫單元通過所述連接柱分層式同所述立式倉庫支架連接成為一整體并固定于底座之上由所述底座支撐，其中倉庫單元底部為抽動式倉庫底盤，上下彼此相鄰的倉庫單元之間設(shè)有間隙。所述倉庫單元正面?zhèn)}庫門上設(shè)有艙門電機，底座中設(shè)有控制器，艙門電機的控制信號由控制器發(fā)出。所述倉庫單元內(nèi)設(shè)有溫度和濕度傳感器，背面上設(shè)有液晶顯示器，所述液晶顯示器面板上顯示采集自傳感器的倉庫溫度及濕度信息。控制器負責(zé)將溫度、濕度信息傳送回GOT終端。優(yōu)選的是，物流倉庫節(jié)點中的倉庫搬運機械臂，包括基座、驅(qū)動機構(gòu)、滑塊和托盤， 基座之上設(shè)有滑軌和傳送皮帶，滑塊位于滑軌之上由傳送皮帶帶動在滑軌上往復(fù)移動，其中所述基座、驅(qū)動機構(gòu)和滑塊各有三組，分別設(shè)于三維坐標(biāo)系的X、Y、Z方向，Y軸基座設(shè)置于X軸滑塊之上，Z軸基座設(shè)置于Y軸滑塊之上，所述托盤固定于Z軸滑塊之上。其中，所述滑塊為一平臺式滑塊，所述滑塊的四個底角設(shè)有同滑軌嚙合的U形槽。所述基座兩端設(shè)有固定滑輪，所述傳送皮帶通過固定滑輪設(shè)于基座之上。所述驅(qū)動機構(gòu)為電機，同基座一端的固定滑輪相連。各驅(qū)動機構(gòu)的控制由物流倉庫節(jié)點中的控制器實現(xiàn)?？刂破麟娮硬糠衷O(shè)計包含兩個主要部分第一，倉庫單元從系統(tǒng)控制電路；第二， 倉庫搬運機械臂主系統(tǒng)控制電路，其中從系統(tǒng)主要負責(zé)調(diào)節(jié)倉庫單元中倉庫門初始位置、 艙門電機以及顯示實時溫度和濕度信息，主控芯片是STC12C5A60S2，；主系統(tǒng)主要負責(zé)倉庫搬運機械臂的運動以及將各個倉庫單元的溫度和濕度值上傳給上位GOT終端，主控芯片是 STC12C5A60S2。優(yōu)選的是，各物流倉庫節(jié)點中的GOT終端與控制器采用國標(biāo)232的串口線連接，波特率9600。 優(yōu)選的是，各物流倉庫節(jié)點設(shè)有急停開關(guān)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于整個智能物流系統(tǒng)中各物流倉庫節(jié)點可以有機結(jié)合，各模塊由信息中央處理器平臺軟件完成集成化協(xié)作工作，可進行大規(guī)模的智能物流系統(tǒng)教學(xué)演示。


為了使本發(fā)明便于理解，現(xiàn)在結(jié)合附圖描述本發(fā)明的具體實施例。圖1為本發(fā)明中單個物流倉庫節(jié)點一優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明智能物流教學(xué)系統(tǒng)一優(yōu)選實施例的整體式結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為圖1中組合式倉庫的整體結(jié)構(gòu)示意圖4為圖3中單一倉庫立式單元的結(jié)構(gòu)示意圖，其中4-a為前視圖，4 - b為后視
圖5為圖3中單一倉庫單元的結(jié)構(gòu)示意圖，其中5 — a為倉庫門關(guān)閉情況下前視圖，5 — b為倉庫門關(guān)閉情況下后視圖，5 - c為倉庫門打開情況下倉庫底盤未被抽出的示意圖，5 — d為倉庫門打開情況下倉庫底盤被抽出的示意圖； 圖6為圖1中倉庫搬運機械臂的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明物料出入庫時物流倉庫節(jié)點的示意圖； 圖8為本發(fā)明倉庫搬運機械臂中電機的驅(qū)動電路圖。附圖中各部分標(biāo)記分別表示
1.物流倉庫節(jié)點；2. AGV搬運小車；3.主控臺；4.總傳送帶；101.組合式倉庫； 102倉庫搬運機械臂；103. GOT終端；104.倉庫萬向接口 ；105.控制器；
11.倉庫單元；12.立式倉庫支架；13.底座；14.連接柱；15.倉庫門；16.艙門電機; 17.液晶顯示器；18.倉庫底盤；19.急停開關(guān)；
21. X軸基座；22. X軸電機；23. X軸滑塊；24. Y軸基座；25. Y軸電機；26. Y軸滑塊；27. Z 軸基座；28. Z軸電機；29. Z軸滑塊；210、滑軌；211.傳送帶；212.固定滑輪；213.托盤。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細描述。如圖1所示，本實施例中的物流倉庫節(jié)點1包括組合式倉庫101、倉庫搬運機械臂 102,GOT終端(顯示操作終端機)103、倉庫萬向接口 104以及控制器105，所述GOT終端103 接收來自上位終端即智能物流教學(xué)系統(tǒng)中主控臺3的調(diào)度信號后向該物流倉庫節(jié)點的控制器105發(fā)送控制信號以控制該單元內(nèi)組合式倉庫101和倉庫搬運機械臂102的工作。如圖2所示，本實施例中的智能物流教學(xué)系統(tǒng)包括多個物流倉庫節(jié)點1(該實施例具有四個倉庫單元)、同每個單元配套的AGV搬運小車2以及主控臺3和總傳送帶4，主控臺 3通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)將總調(diào)度信號發(fā)送至各個物流倉庫節(jié)點和AGV搬運小車2，AGV搬運小車2通過單獨路線實現(xiàn)各個物流倉庫節(jié)點與總傳送帶3之間的物料搬運。其中，如圖3—圖5所示，物流倉庫節(jié)點1中的組合式倉庫101，包括多個倉庫單元 11、立式倉庫支架12和底座13，所述倉庫單元的側(cè)面頂端處設(shè)有連接柱14，所述倉庫單元 11通過所述連接柱14以分層的方式同所述立式倉庫支架12連接成為一整體并固定于底座 13之上由所述底座13支撐，其中倉庫單元11的底部為抽動式倉庫底盤18，上下彼此相鄰的倉庫單元之間設(shè)有間隙。在所述倉庫單元11的內(nèi)部靠近正面?zhèn)}庫門15上方位置設(shè)有艙門電機16，控制器105設(shè)在底座13中，艙門電機16的控制信號由控制器105發(fā)出。所述倉庫單元內(nèi)設(shè)有溫度和濕度傳感器，背面上設(shè)有液晶顯示器17，所述液晶顯示器17面板上顯示采集自傳感器的倉庫溫度及濕度信息。在本系統(tǒng)中，倉庫溫度及濕度信息在數(shù)碼管上顯示，顯示的精度均是0. 00-99. 9。數(shù)碼管是8位共陽數(shù)碼管，控制器105負責(zé)將溫度、濕度信息傳送回GOT終端103。如圖6所示，物流倉庫節(jié)點中的倉庫搬運機械臂102，包括基座、驅(qū)動機構(gòu)、滑塊和托盤，基座之上設(shè)有滑軌和傳送帶，滑塊位于滑軌之上由傳送帶帶動在滑軌上往復(fù)移動，其中所述基座、驅(qū)動機構(gòu)和滑塊各有三組，分別設(shè)于三維坐標(biāo)系的X、Y、Z方向，具體結(jié)構(gòu)關(guān)系如下X、Y、Z軸基座上分別安裝有滑軌210，各個基座兩端安裝有固定滑輪212，三組傳送帶211通過基座兩端的固定滑輪212安裝在基座之上，各基座一端的固定滑輪同安裝在該基座上的驅(qū)動機構(gòu)相連并由其驅(qū)動，所述驅(qū)動機構(gòu)為電機，各電機的控制由物流倉庫節(jié)點中的控制器實現(xiàn)。所述滑塊為平臺式滑塊，滑塊的四個底角設(shè)有同滑軌210嚙合的U形槽。 其中X軸滑塊23通過其底角的U形槽同安裝在X軸基座21上的滑軌210嚙合，并由該方向上受X軸電機22驅(qū)動的傳動皮帶帶動在X軸方向往復(fù)移動；在此基礎(chǔ)之上，Y軸基座24安裝在X軸滑塊23之上，與此同時采用同X軸方向類似的結(jié)構(gòu)，Y軸滑塊26同安裝在Y軸基座24上的滑軌嚙合，由該方向上受Y軸電機25驅(qū)動的傳送帶帶動在Y軸方向往復(fù)移動； Z軸基座27安裝在Y軸滑塊26之上，Z軸滑塊29同安裝在Z軸基座27上的滑軌嚙合，由該方向上受Z軸電機28驅(qū)動的傳送帶帶動在Z軸方向往復(fù)移動。所述托盤213固定于Z 軸滑塊29之上，可用于托舉物料。控制器電子部分設(shè)計包含兩個主要部分第一，倉庫單元從系統(tǒng)控制電路；第二， 倉庫搬運機械臂主系統(tǒng)控制電路，其中從系統(tǒng)主要負責(zé)調(diào)節(jié)倉庫單元中倉庫門初始位置、 艙門電機以及顯示實時溫度和濕度信息，主控芯片是STC12C5A60S2，；主系統(tǒng)主要負責(zé)倉庫搬運機械臂的運動以及將各個倉庫單元的溫度和濕度值上傳給上位GOT終端，主控芯片是 STC12C5A60S2。各物流倉庫節(jié)點1中的GOT終端103與控制器105采用國標(biāo)232的串口線連接， 波特率9600。此外，各物流倉庫節(jié)點在組合式倉庫的底座中還設(shè)有急停開關(guān)19 (見圖1)， 在緊急情況下可以拍下急停開關(guān)停止操作。實際操作時，運行方法包括如下步驟
(1)由主控臺3向各個物流倉庫節(jié)點1以及與其配套的AGV搬運小車2發(fā)送總調(diào)度信
號；
(2)各節(jié)點的GOT終端103接收來自主控臺3的總調(diào)度信號后向節(jié)點內(nèi)控制器105發(fā)
送信號；
(3)各節(jié)點內(nèi)控制器105接收來自GOT終端3信號后負責(zé)控制組合式倉庫101中倉庫門15的開啟閉合以及倉庫搬運機械臂102的抓舉碼放動作；
(4)AGV搬運小車2通過單獨線路實現(xiàn)各個物流倉庫節(jié)點1與總傳送帶4之間的物料搬運。在實際教學(xué)模擬過程中，首先物流倉庫節(jié)點的GOT終端103接收來自主控臺3的總調(diào)度信號后向該節(jié)點內(nèi)的控制器105發(fā)送信號，然后由控制器105對待出庫倉庫單元的艙門電機16發(fā)出開倉庫門信號，倉庫門15在艙門電機16的作用下打開(見圖7)，倉庫搬運機械臂102會通過上下相鄰倉庫單元之間的間隙將托盤213伸至倉庫底盤18下端，倉庫搬運機械臂的具體操作流程見下文，倉庫中的物料將連同倉庫底盤18 —同從倉庫單元11中抽出并由倉庫搬運機械臂102搬運至該物流倉庫節(jié)點的倉庫萬向接口 104，完成物料出庫過程。物料入庫時，倉庫搬運機械臂102會將物料與倉庫底盤18搬運至指定的倉庫單元， 待倉庫底盤歸回原位之后，控制器105對待入庫倉庫單元的艙門電機16發(fā)出關(guān)閉倉庫門信號，倉庫門15在艙門電機16的作用下關(guān)閉，完成物料入庫過程。進行物料出入庫搬運過程中，首先倉庫搬運機械臂102三個軸向上的驅(qū)動電機接收來自控制器105的信號以確定該機械臂在各個方向的位移量，具體驅(qū)動電路圖如圖8所示，其中X，Y軸是力矩比較大，速度比較慢的直流電機，Z軸的力矩較小，速度較快。在此電路板上，有2組電機驅(qū)動模塊，每組由一個L298N組成，可以同時驅(qū)動2個電機，2組共可以驅(qū)動4個電機，驅(qū)動電壓可選，這里提供24V和12V，有端口 J3和J5選擇。首先通過X軸電機22驅(qū)動設(shè)置于X軸基座21上的傳送帶帶動X軸滑塊23在X方向上沿滑軌移動；當(dāng)X方向位置確定之后，再通過Y軸電機25驅(qū)動設(shè)置于Y軸基座24上的傳送帶帶動Y軸滑塊26 在Y方向上沿滑軌移動；當(dāng)Y方向位置確定之后，再通過Z軸電機28驅(qū)動設(shè)置于Z軸基座27上的傳送帶帶動Z軸滑塊四在Z方向上沿滑軌移動。當(dāng)Z方向位置也確定之后，即托盤 213已經(jīng)伸入盛裝物料的倉庫底盤之下時，由Y軸電機25驅(qū)動整個托盤213適當(dāng)抬起，再由 Z軸電機28驅(qū)動將托盤213連帶倉庫底盤與物料整體抽出，達到搬運物料出庫的目的。以上過程反向操作即可達到搬運物料入庫的目的，此處不再重敘。各物流倉庫節(jié)點內(nèi)的倉庫萬向接口相當(dāng)于GOT終端畫面中該倉庫節(jié)點的“出站口 ”，在大規(guī)模智能物流教學(xué)系統(tǒng)以及獨立的物流倉庫節(jié)點中起轉(zhuǎn)接物料的作用，作為AGV 搬運小車與各倉庫節(jié)點之間的中間站。物料入庫時，AGV搬運小車將來自于其他物流倉庫節(jié)點或主傳送帶的物料放置在倉庫萬向接口之上，再由倉庫搬運機械臂按照如之前所述的步驟運送至指定的倉庫單元完成入庫；物料出庫時，由倉庫搬運機械臂從指定的倉庫單元中將物料取出并搬運至倉庫萬向接口，再由該倉庫節(jié)點的AGV搬運小車將物料搬運至其他的物流倉庫節(jié)點或主傳送帶。以上結(jié)合本發(fā)明的具體實施例做了詳細描述，但并非是對本發(fā)明的限制。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍。
權(quán)利要求
1.一種物流倉庫節(jié)點，包括組合式倉庫、倉庫搬運機械臂、GOT終端(顯示操作終端機)、 倉庫萬向接口以及控制器，其特征在于所述GOT終端接收來自上位終端的調(diào)度信號后向該物流倉庫節(jié)點的控制器發(fā)送控制信號以控制該單元內(nèi)組合式倉庫和倉庫搬運機械臂的工作。
2.如權(quán)利要求1所述的物流倉庫節(jié)點，其特征在于所述組合式倉庫包括多個倉庫單元、立式倉庫支架和支撐臺，所述倉庫單元的側(cè)面端點處設(shè)有連接柱，所述倉庫單元通過所述連接柱以分層的方式同所述立式倉庫支架連接成為一整體并固定于支撐臺之上由所述支撐臺支撐，其中倉庫單元底部為抽動式倉庫底盤，上下彼此相鄰的倉庫單元之間設(shè)有間隙。
3.如權(quán)利要求2所述的物流倉庫節(jié)點，其特征在于在所述倉庫單元內(nèi)部靠近正面?zhèn)}庫門上方位置設(shè)有艙門電機，支撐臺中設(shè)有主控制器，艙門電機的控制信號由主控制器發(fā)出ο
4.如權(quán)利要求3所述的物流倉庫節(jié)點，其特征在于所述倉庫單元背面上設(shè)有液晶顯示器，所述液晶顯示器面板上顯示倉庫溫度及濕度信息。
5.如權(quán)利要求1所述的物流倉庫節(jié)點，其特征在于所述倉庫搬運機械臂，包括基座、 驅(qū)動機構(gòu)、滑塊和托盤，基座之上設(shè)有滑軌和傳送帶，滑塊位于滑軌之上由傳送帶帶動在滑軌上往復(fù)移動，所述基座、驅(qū)動機構(gòu)和滑塊各有三組，分別設(shè)于三維坐標(biāo)系的X、Y、Z方向， 其中Y軸基座安裝在X軸滑塊之上，Z軸基座安裝在Y軸滑塊之上，所述托盤固定于Z軸滑塊之上。
6.如權(quán)利要求5所述的物流倉庫節(jié)點，其特征在于所述滑塊為一平臺式滑塊，所述滑塊的四個底角設(shè)有同滑軌嚙合的U形槽。
7.如權(quán)利要求6所述的物流倉庫節(jié)點，其特征在于所述基座兩端安裝有固定滑輪，所述傳送帶通過固定滑輪設(shè)于基座之上。
8.如權(quán)利要求7所述的物流倉庫節(jié)點，其特征在于所述驅(qū)動機構(gòu)為電機，同基座一端的固定滑輪相連。
9.如權(quán)利要求1所述的物流倉庫節(jié)點，其特征在于所述控制器的電子部分設(shè)計包含倉庫單元從系統(tǒng)控制電路和倉庫搬運機械臂主系統(tǒng)控制電路，其中從系統(tǒng)主要負責(zé)調(diào)節(jié)倉庫單元中倉庫門初始位置、艙門電機以及顯示實時溫度和濕度信息，主控芯片是 STC12C5A60S2，；主系統(tǒng)主要負責(zé)倉庫搬運機械臂的運動以及將各個倉庫單元的溫度和濕度值上傳給上位GOT終端，主控芯片是STC12C5A60S2。
10.如權(quán)利要求9所述的物流倉庫節(jié)點，其特征在于所述物流倉庫節(jié)點中的GOT終端與控制器采用國標(biāo)232的串口線連接，波特率9600。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種物流倉庫節(jié)點及由其組成的智能物流教學(xué)系統(tǒng)和運行方法，包括組合式倉庫、倉庫搬運機械臂、GOT終端(顯示操作終端機)、倉庫萬向接口以及控制器，其中所述GOT終端接收來自上位終端的調(diào)度信號后向該物流倉庫節(jié)點的控制器發(fā)送控制信號以控制該單元內(nèi)組合式倉庫和倉庫搬運機械臂的工作。通過本發(fā)明提供的技術(shù)方案，整個智能物流系統(tǒng)中各物流倉庫節(jié)點可以有機結(jié)合，各模塊由信息中央處理器平臺軟件完成集成化協(xié)作工作，可進行大規(guī)模的智能物流系統(tǒng)教學(xué)演示。
文檔編號G05B19/418GK102306015SQ201110115288
公開日2012年1月4日 申請日期2011年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月5日
發(fā)明者張兆莉 申請人:北京聯(lián)合大學(xué)