罗义钊 程树英 涂灵 林志文 魏利龙

摘要：本文提出了一种基于物联网技术的智能分拣系统，并对该系统实现智能分拣功能和数据采集方法的硬件和软件设计方案进行了详细的论述，以供各位读者参考。

关键词：智能分拣；硬件设计；软件设计

中图分类号：TP391.44 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）08-0170-02

传统的物流仓库分拣和装卸工作主要依靠人工操作叉车的方式来实现，存在着破坏率高、工作效率低以及分拣难度大等问题。而物联网技术的持续发展为现代物流仓库的智能化水平的提升奠定了坚实的基础。AGV（Automated Guided Vehicle）是一种基于物联网技术的自动引导机器人，它完全具备了不在人工干预环境下对货物进行智能识别、分拣以及装卸的功能，全面提升了仓库管理智能化的水平。目前使用最为广泛的AGV搬运机器人有亚马逊的Kiva机器人、京东的无人仓计划等。但是，在实际运用的过程中，AGV搬运机器人依然存在着识别货物准确率不高、自动规划路径效率低等问题，在很大程度上制约着AGV机器人工作质量和工作效率的提升，而物联网AGV货物智能分拣系统的诞生，则能有效地避免上述问题，加快智能化仓储发展。综上所述，对本文进行深入的分析与研究具有十分重要的意义。

1 相关技术简介

1.1 物联网技术的定义

物联网（Internet of Things）指的是将无处不在的末端设备和设施联系在一起之后形成的网络体系，由内在智能和外在使能两个部分组成，其中内在智能包含了移动终端、工业系统、数控系统、家庭智能设施以及视频监控系统等领域；而外在使能则包含了贴上RFID的各种资产、安装有无线终端的对象等等，通过各种通讯网络实现互联互通（M2M）、应用大集成（Grand Integration）以及基于云计算的SaaS营运等模式。同时，在内网、专网以及互联网的作用下，运用合适的信息安全保障机制实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持等管理和服务功能，最终形成高效、节能、安全、环保管理万物的智能网络[1]。

1.2 AGV智能搬运机器人

Automated Guided Vehicle简称AGV，常见的形态有AGV搬运机器人和AGV小车两种，主要被应用于自动物流的分拣和搬运工作中。它的运行原理是通过特殊导航系统和货物识别系统，将特定的货物分拣并运输至指定的地点，当前最为常用的引导方式有词条引导、激光引导以及RFID引导三种。因磁条引导方式具有准确性高、成本低廉等优势，被广泛运用于该智能搬运机器人中；而激光引导的使用，则需要花费大量的成本，很少会被人们采用；RFID引导的成本费用相对适中，同时具有高精度的引导能力，操作简便，可以用于复杂的站点式布局分拣系统中。

2 AGV智能分拣系统的硬件设计

AGV货物智能分拣系统的硬件部分主要由STM32F4微控制器、电机驱动、货物识别、AGV导航以及AGV避障等模块组成。其中STM32F4微控制器的主要作用是实现对AGV智能分拣机器人的运行状态的监测，并实时共享机器人的位置。此外，STM32F4微控制器还能通过接受服务器指令的方式，对货物识别模块、导航模块以及避障模块的运行方向和速度进行控制，最终实现AGV机器人智能分拣货物的功能。

2.1 AGV智能分拣系统货物识别的硬件设计

在AGV货物识别子系统使用了先进的OV 7670图像传感器对货物进行识别，该技术的运用，帮助我们实现了运用SCCB总线控制货物识别模块输出8位传输数据的功能，传输速度最高可达到30帧/秒。此外，OV 7670图像传感器技术的应用，还有助于我们利用固定图案噪声、拖尾以及浮散等方式来增强图像质量，是系统可以获取高清晰度、高稳定性的彩色图像得到清晰稳定的彩色图像，从而增强 AGV智能分拣系统货物识别功能[2]。

2.2 AGV智能分拣系统导航功能的硬件设计

HMC5883L磁阻传感器与MPLJ-6050运动处理传感器是AGV智能分拣系统实现导航功能的两个重要组成部分。其中HMC5883L磁阻传感器运用了霍尼韦尔各向异性磁阻（AMR）技术，使AGV智能分拣机器人在运行的过程中可以在轴向运动和线性运动的过程中获得高灵敏度，在实现AGV智能分拣系统导航功能的同时，增強导航的及时性和准确性。HMC5883L磁阻传感器集成了3轴角速度和3轴加速度，此项技术在智能分拣机器人中的运用，能够使机器人的罗盘航向、软磁、硬磁以及自动校准库等模块的运行不受强磁场环境的影响，同时还可以结合微贯导技术获取AGV机器人在运动状态下的运行性能和实时位置。

3 AGV智能分拣系统的软件设计

AGV货物智能分拣系统的主要采用了分布式算法的方式进行软件设计，该技术的运用，巧妙的结合了多个AGV之间的联系，实现了的协同及智能控制技术实现AGV智能识别货物、自主导航规划路径功能[3]。

3.1 AGV智能分拣系统货物识别的软件设计

AGV智能分拣系统同时使用了图像识别技术和机器学习技术两种软件实现该系统的货物识别功能。该软件设计方式需要几个方面加以实现：首先，对仓库中存在的货物条码和货物轮廓等信息进行采样，并建立货物特征样本库；其次，运用CCD摄像机获取货物的条码、货物图像以及货物的轮廓特征等信息；最后，运用决策树迭代算法自动匹配和识别货物，继而增强AGV智能分拣系统识别货物条码及时性、准确性以及全明性。

3.2 AGV智能分拣系统导航功能的软件设计

AGV导航系统使用的是微惯导技术，它通过加速度计、陀螺仪等测量AGV小车或机器人的角加速度和线性加速度，与传统的平台导航坐标系相比，微惯导技术的运用，有效地避免了我们手动构建三维坐标系的麻烦，只需要使用陀螺仪和加速度计算器对物体的角速度和加速度进行计算，就可以构建出坐标系。此外，加速度计算器通过测量运动载体的运动加速度之后，就能获得运动载体的速度，我们只需要使用坐标转换矩阵和欧拉角关系，就能获取导航坐标系下的位置。

4 结语

随着物联网技术的不断发展和完善，AGV智能分拣系统在智能分拣、智能导航以及智能分拣等方面的能力都得到了提升，有效地推动了仓储智能化的转型，值得我们在今后的工作中不断研发和推广。同时，我们也需要在今后的工作中不断学习与该技术有关的知识，积极分析影响此项技术向商业化、智能化转变的因素，并采取行之有效的措施加以应对，为仓储管理智能化、高效率的提升提供充足的人力资源保障。

参考文献

[1]李家华.基于RFID物联网技术的智能物流系[J].中国市场，2017，（15）：296.

[2]郭志强.基于物联网技术的智能数据采集系统设计与应用[D].兰州交通大学，2016.

[3]林敏.基于物联网技术的智能变电站辅助系统及应用[J].电力工程技术，2013，（6）：19-22.