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自寻储物柜的设计与进阶开发

申报人:郝运达 申报日期:2021-09-27

基本情况

第二十四期“上海交通大学大学生创新实践计划”项目
自寻储物柜的设计与进阶开发
创新训练项目
工学
电气类
创新类
2021-09
2021-09
电子信息与电气工程学院
郝运达
学生
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新能源接入柔性直流电网的运行、控制与保护

主持:国家自然科学基金青年基金项目,51707118、适用于直流串联型风电场的风电变流器及风机间解耦方法

施耐德相关技术支持


(一) 项目简介(200字以内)

本项目致力于创建一个为自动存储与取货的存取装置,用于服务社会生活,优化存储步骤与功能,实现更便捷的货物储存与取用。本项目构建一个自寻存储柜模型,使存取货物的过程完全由机械完成,实现智能化存储物品。

(二) 研究目的

1.探索自动存储货物的科学有效方法,实现存取货物的机械化、智能化。
2.服务社会日常生活,用于大量物品的智能存储,可用于个人物品到企业仓库的自动存取。
3.优化货物存储、识别与取用的过程,解决存取货物过程中消耗的人力资源,构建智能化生活。

(三) 研究内容

1.实现存储位置的自动寻找。运用电控与机械装置实现货物自动寻找存储位置,最大化利用闲置空间资源,使货物的存放更加有序,并记录货物基本信息,方便随时取用。
2.实现货物的自动存放与抓取。运用机械装置完成对货物的科学存放与抓取,完成对货物的安全存取,用智能化控制完成全部过程。
3.模拟自动存取货物的流程。通过对货物的存放与取用过程的模拟,优化实际货物存储步骤。

(四) 国、内外研究现状和发展动态

目前自动存储技术主要运用于企业的大宗货物存取的自动化仓库。
国外:第二次世界大战之后,随着生产和技术的发展的产生了立体仓库。二战后50年代,美国分别出现了采用桥式堆垛起重机和司机操作的巷道式堆垛起重机立体仓库;随着计算机控制技术的发展,美国在60年代又建成世界上第一座在仓库管理中由计算机控制的立体仓库。此后,自动化立体仓库在欧美地区得到迅速发展,并逐渐形成了专门的学科。60年代中期,日本经济、逐渐开始繁荣。因此开始兴建立体仓库。随着日本科技方面的进步。自动化仓库发展速度越来越快,规模也越来越大。成为当今世界上拥有自动化立体仓库最多的国家之一。而且日本自动化仓储设备的厂商,由于技术的先进和设备优秀的稳定性。在世界自动化仓储设备领域市场上知名度越来越高并占有一席之地。由于能节约土地资源,建设成本低,加之减少劳动力能有效的降低生产中的物流成本。20世纪末,自动化立体仓库在全世界发展迅速,随着科技的不断发展,先进的技术手段在自动化仓库中及时得以应用:实现了货物自动存取,自动运输,自动分拣,高效率采集货物信息、资源和库存管理和控制的智能化。
国内:我国自动化立体仓库的研究与应用主要经历了四个阶段:19751985年为起步阶段,1973年开始研制第一座由计算机控制的自动化立体仓库,该系统1980年投入运行,但受经济发展的限制,应用非常有限;19851995年为初步发展阶段,通过引进吸收,研制了基于PLC控制的立体库系统的第二代技术,应用领域逐步扩展到医药、化工、机械、烟草等,市场应用超过200套;19952005年为高速发展阶段,2005年以后是成熟应用阶段,每年市场需求平均达到90套左右。目前我国的自动化立体仓库技术已经基本成熟,并进入大量应用阶段。其技术水平与先进国家的差异主要在于高速性能、工艺可靠性等方面。
    仓储系统在经历了人工仓储阶段、机械化仓储阶段、自动化仓储阶段后,目前已进入集成化仓储阶段。在集成化仓储系统中,整个系统实时有机协作,使总体效益和应变能力大大超过各个设备独立效益的总和。今后,随着人工智能技术的发展,智能化自动仓库将是未来的发展方向,届时将由计算机代替人类实现自动制订存储计划,自动进行存取操作。

 

(五) 创新点与项目特色

1.本项目设备具有轻便性与普适性。不同于自动化立体仓库,本项目设备可用于小宗物品、多样化物品的存取,方便快捷。
2.本项目具有自动化及智能化特点。项目设备能完全解放人的劳作过程,实现全自动机械化,有人机智能交互界面,实现智能化。
3.本项目具有从科普到应用的实际性。现在大部分科普活动停留在普及科学知识层面,然而从知识到实际却没有很好的讲解。本项目的动手部分,操作的模型都是生活中经常出现的,并且有经济环保价值的科技产品。拉近了学生与科学的距离,帮助学生学习科学方法、掌握科学本领、发展创造力。

(六) 技术路线、拟解决的问题及预期成果

(1)技术路线

1)调研分析:现在的货物柜大多需要自行存取货物且存在暴力存取、对放在高处的货物存取极度麻烦的问题,对许多人造成了较大的困扰。在当代社会,人们追求更便捷、更高效、更轻松的生活方式,传统的货物柜已经不能完美满足人们的需求。

2)解决方案:设计自寻储物柜,可以直接通过智能控制将货物送入对应的货柜或将对应货柜的货物取出,解决人们取物难的问题。

(2)拟解决的问题

1)解决高处货物存取困难问题

2)解决暴力存取货物问题

3)将存取货物自动化,解放人们双手

(3)预期成果

1)基于施耐德电气控制设计自寻储物柜

2)能够将自行存取货物

3)杜绝暴力存取的问题

(七) 项目研究进度安排

1.查阅相关资料,了解当今货物柜现状以及存在的问题(1个月)。

2.在指导老师的帮助下,构建新的货物柜设计方案2个月)

3.货柜主体设计3个月)。

4.自控代码的编写2个月)

5.货柜的改进以及代码的调试2个月)

6.撰写结题报告、制作答辩PPT2个月)。

(八) 已有基础

1. 与本项目有关的研究积累和已取得的成绩

先修课程:数字电子技术、模拟电子技术、电路基础、工程实践、嵌入式系统与接口技术、电磁场、工程学导论、工程实践与科技创新大学物理、材料力学

相关经历:成员参加过基于基于STM32的嵌入式开发设计并利用步进式电机设计时钟,对电子技术有一定掌握。有成员参与设计实用性专利多功能科学实验杯,有一定的设计与建模经验;并设计制造自热水杯,对电子技术有一定的掌握。

2. 已具备的条件,尚缺少的条件及解决方法

1)已具备的条件

2)成员已经有一定的设计经验与设计能力,有相关的知识储备。

3)成员掌握相关的设计技巧以及代码编写能力。

4)尚缺少的条件

5)  对寻货柜的设计尚未完成

6)  对寻货程序的编码尚未完成

7)解决办法

8)  通过3D打印设计打印送货柜主体。

9)自行购买相关器件。

10)设计程序,完成设计。

开支科目                    

预算经费

(元)

主要用途       

预算经费总额

14000

如下

1. 办公费

800

办公费用

2. 印刷费

800

有关资料与器件以及研究报告的打印

3. 邮电费

600

器件、资料等材料的邮寄费

4 市内交通费(不超过5%

700

购买材料、打印器材所需交通费

5. 差旅费

2500

实地调研

6. 会议费

800

会议所需场地费用

7. 培训费

1000

软件的学习使用

8. 材料费

5000

购买相关实验材料

9. 实验测试费

500

借、使用实验室的费用

10. 图书资料费

500

购买相关书籍等

11. 其他费用

800

用于项目成果、软件著作权、论文等的发表

选题成员

1

指导教师

序号 教师姓名 电子邮箱 所属学院
1 施刚 登录状态下查看 电子信息与电气工程学院 第一指导教师
2 梁克靖 登录状态下查看 电子信息与电气工程学院 指导教师

选题附件

  • 上海交通大学大学生创新实践计划项目申请表.docx
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结束