1、“大學生創新創業訓練計劃”項目申請書項目名稱：基于低頻的RFID的信息采集及機械手自動取貨系統項目類別：創新訓練、創業訓練、創業實踐 申報等級： 省 級 校 級 項目負責人： 趙曉洲 所 在 系： 智能工程系 專業班級： G19物聯網02班 指導教師： 徐訓 職稱：計算機高級工程師填報時間： 2021年10月29日 教務處制填寫要求 一、填寫申請書前，請認真查閱學院201891號文件的要求。二、項目分類說明：1.創新訓練項目是學生個人或團隊，在校內導師指導下，自主完成創新性實驗方法的設計、設備和材料的準備、實驗的實施、數據處理與分析、總結報告撰寫等工作。2.創業訓練項目是學生團隊，在校內導師指

2、導下，團隊中每個學生在項目實施過程中承擔一個或多個具體的角色，通過編制商業計劃書、開展可行性研究、模擬企業運行、進行一定程度的驗證試驗，撰寫創業報告等工作。3.創業實踐項目是學生團隊，在學校導師和企業導師共同指導下，采用前期創新訓練項目（或創新性實驗）的成果，提出一項具有市場前景的創新性產品或者服務，以此為基礎開展創業實踐活動。申報該類項目需額外提交企業導師合作指導協議書作為附件。三、申請書要逐項認真填寫，填寫內容必須實事求是，表達明確嚴謹。空缺項要填“無”。四、格式要求：申報書中各項內容以Word文檔格式填寫；表格空間不足的，可以擴展或另附紙張；均用A4紙打印，于左側裝訂成冊。五、凡選擇性欄

3、目，請在相應的內劃“”。六、聯系部門：教務處實踐教學科，。一、基本情況項目名稱基于低頻的RFID的信息采集及機械手自動取貨系統所屬一級學科控制科學與工程項目來源自主立題 R教師指導選題 其它經費來源省教育廳資助 R學校資助 企業資助 其它項目性質R發明、設計 基礎性研究 R應用性研究 社會調研經費額度 0.3萬元項目實施時間起始時間：2019 年3 月 結題時間：2021年 2 月負責人姓名系專業班級學號聯系電話E-mail趙曉洲智能工程系G19物聯網02班196101190209成 員鄭澤展智能工程系G19物聯網02班196101190208黃鈺婷智能工程系G20物聯網01班20610119

4、0142林煜智能工程系G20應用電子班02班206101020208指導教師 1姓名徐訓職稱計算機高工所在學科物聯網技術應用郵箱聯系電話單位惠州工程職業學院 智能工程系在該領域的主要成果 主持省級課題1項，惠州市科技局課題1項，參與省級課題2項；發表科技核心論文期刊1篇，作為第一發明人獲發明專利1件，軟件著作權10余件。指導學生參加廣東省挑戰杯課外學術作品獲省三等獎2項，指導學生參加技能競賽獲省賽二等獎1項，省賽三等獎1項。二、立論依據1、項目的研究意義（限200字）因此本系統由RFID掃碼系統和機械手取貨系統以及上位機系統組成，結合流水線，設計了一套物流產品自動出入庫系統，用戶通過訪問數據庫

5、可直接查詢貨物信息和物流信息。RFID掃碼系統主要包括設置于貨物上的RFID芯片，用來存儲貨物信息，讀頭用來讀取RFID的信息。機械手前端與讀頭進行綁定，當機械手取貨時，讀頭與RFID芯片接觸，讀取貨物信息，RFID讀頭將讀取到的信息上傳至單片機的串口，由上位機讀取串口上的貨物信息，并上傳至數據庫進行保存，到此就完成一個貨物的出庫2、國內外研究現狀分析并附主要參考文獻（限1000字）國內外研究現狀：近年來，隨著全球移動互聯網的快速發展，倉儲物流連接呈現快速增長態勢，傳感器、射頻識別、定位系統等技術手段不斷更新升級，大量倉儲設施通過傳感器接入互聯網，以信息互聯、設施互聯帶動倉儲互聯，使倉儲信息互

6、聯互通成為可能，大大促進智能倉儲的發展。2019年，全球首個無人自動化生產線將落地阿迪達斯（美國）代工廠，從智能裁剪、智能縫紉、智能后整、智能運輸，以及產線的智能化，實現全程無人自動化生產。他的原理就在于深色移動的就是面料，臺板上面每一個小孔都是可以出氣的，根據面料的位置，來調整每一個孔的出氣量，使他可以進行平移，對于圓領衫來說，他的制作工序相對簡單，大部分工序是可以用自動化機器來完成的，結合這個傳送帶，整個產線就可以實現自動化無人操作，只需要在前道加個智能裁剪、后道加個智能整燙、智能包裝和分揀。一條圓領衫的自動化無人生產線就完成了。我國無人流水線做的比較突出的是京東，京東無人倉，坐落在上海市

7、嘉定區的倉儲樓群，屬于上海亞洲一號整體規劃中的第三期項目，建筑面積40000平方米，物流中心主體由收貨、存儲、訂單揀選、包裝四個作業系統組成，存儲系統由8組穿梭車立庫系統組成，可同時存儲商 品6萬箱。在貨物入庫，打包等環節，京東無人倉配備了3種不同型號的六軸機械臂，應用在入庫裝箱、揀貨、混合碼垛、分揀機器人供包4個場景下。另外，在分揀場內，京東引進了3種不同型號的智能搬運機器人執行任務；在5個場景內，京東分別使用了2D視覺識別、3D視覺識別、以及由視覺技術與紅外測距組成的2.5D視覺技術，為這些智能機器人安裝了“眼睛”實現了機器 與環境的主動交互。牛晨林.智能紗料物流系統的桁架機械手控制系統的

8、研究與設計D.中北大學,2020.張輝.基于物聯網技術的物流智能倉儲系統開發J.無線互聯科技,2021,18(03):70-71.雒艷.基于RFID技術的倉儲管理系統J.產業科技創新,2020,2(27):33-35.三、研究方案1、研究目標（限200字）由于目前商品出庫多半還是采用人工錄入信息的方式，這種方式不僅效率低下且出錯率高，并且還得依靠工人的經驗。由于工人并未把信息直接讀到公司的數據庫里面，因此客戶想要查詢貨物信息就變得很麻煩。基于這個痛點，本項目旨在解決物流產品自動出入庫問題，既能滿足商品自動出入庫，又能解決跟單員的跟單問題，貨物出庫出錯率低，客戶隨時可查貨物信息。因此一套貨物自動

9、出入庫系統顯得尤其重要。2、研究內容（限400字）如今的社會是一個高速發展的社會，科技發達，“大數據時代”使得“信息大爆炸”是一種常態化現象，快遞行業不斷發展壯大。智能化無人工廠在現階段時期，大部分廠商采用人工作業，人工分揀和搬運的勞動強度高，費時費力，容易出錯，成本高昂，且存在各種人為不確定因素，特別是在要求物流量大且時間短等情況下，人工作業難以及時可靠地完成出入庫操作。因此為解決物流產品自動出入庫，人工錄入貨物信息慢且出錯率高這一難題，必須對倉儲出入庫過程的自動化程度進行提升，實現無人化作業，改善中小型快遞企業的入庫費用，增強工作效率與保障工作質量研究內容：1、分析機械手實物模型，根據模型

10、建立機械手運動學反解算法；2、根據機械手舵機的特點，設計機械手控制系統；3、設計RFID采集系統；4、建立WiFi通信系統；5、建立上位機數據發送系統；6、建立下位機數據接收系統；7、設計微信端小程序系統。3、擬解決的關鍵問題（限200字）1、如何將機械手末端坐標信息與機械手轉動角度相匹配；2、如何建立機械手運動學反解模型；3、如何將反解算法寫進機械手控制系統中；4、如何遠程控制機械手運動；5、如何精確控制機械手運動。4、擬采取的研究方法及技術路線（限800字）研究方法：1、調查法：本小組經過走訪本市大多數中小企業，發現很多企業貨物出入庫還是采用人工揀貨結合人工掃碼入庫的方式進行的，自動化程度

11、低且人工成本高，本小組有感而發，決定設計一套自動出入庫系統；2、文獻法：本作品前期在知網上閱讀了一些相關的文獻，通過文獻的閱讀，設計了機械手控制系統和低頻RFID掃碼系統；3、實驗法：本小組設計完系統后，模擬了流水線取貨系統，結果證明本作品思路正確，低頻RFID結合機械手確是可以實現貨物的自動出入庫設計。技術路線本系統是以三自由度關節型固定式機械手為研究對象，在實物模型的基礎上設計機械手控制系統。針對三自由度機械手，本文進行了機械手的數學模型研究、機械手的控制器的設計、系統所需軟硬件的開發與設計，可以達到精確、遠程的控制機械手，具體研究內容如下：根據機械手實物模型設計了基于arduino板的控

12、制系統，根據控制系統所需要的功能，將硬件和軟件進行模塊化設計。將各模塊進行初始化和模塊化編程，然后設計WiFi通信系統。利用arduino上的WiFi模塊發射WiFi信號，手機連接WiFi信號就與arduino板建立了連接。然后通過手機上App發送位置信號給arduino控制板，控制板里面寫有三自由機械手運動學反解算法，當控制板接收到位置坐標信號后，利用反解算法將位置坐標信號轉化成機械手轉動的角度信號，進而精確的控制機械手的運動。系統通過WiFi通信可以遠程給控制器發送數據，進而控制機械手的運動。 本系統通過研究三自由度關節型固定式機械手技術特征，結合arduino控制板，建立一套從上位機到下

13、位機通信的控制系統。通過閱讀文獻，選取合適的數學模型，并建立機械手運動學反解算法。根據舵機自身特點，建立機械手控制系統。利用arduino板上的WiFi模塊設計WiFi通信系統，主要負責傳送由上位機發送到下位機的位置信息。利用安卓系統的特點，設計并開發一個可以發送數據的App系統，主要負責將位置信息發送到下位機arduino控制板上。在下位機arduino板上，設計一個可以接收數據的函數模塊，并將機械手反解算法寫在該函數模塊里面。到此我們就建立了一個由上位機到下位機的控制系統。5、實驗方案（限500字）本項目實驗主要分為實驗室模擬實驗以及工廠強化實驗，由于實驗設備受限，因此前期在實驗室階段，我

14、們選用的設備，如機械手、RFID、控制器、網絡模塊等還屬于模擬真實場景所選用的器材，相關精度還達不到工廠要求，但是我們在軟件層面下了很多功夫，不管是RFID的識別精度、速度，數據上云的便利性都達到市面上應有水準。模擬實驗階段結束后就是去工廠進行實地演練，我們立足惠州，與惠州一些企業建立了長期的校企合作機制，通過溝通，我們已經獲得惠州一些企業的支持，同意的我們對他們的出庫產線進行改造，根據物聯網技術，將采集到的數據上云，用戶只需要訪問公司方的云服務器就可以精確的了解商品是否出庫，節約時間的同時，減少了溝通成本，通過教師和學生駐扎企業的方式進行強化實驗研究，直到我們的方案滿足他們的需求為止。6、具

15、備的知識基礎（限150字）指導教師徐訓老師是控制工程專業教師，對傳統機器智能化改造，物聯網應用技術、大數據技術有較深層次的研究。團隊成員是物聯網應用技術專業里專業成績優異的學生，有過多次省級大賽經驗與獲獎經歷，成員中優勢突出、結構互補，有的同學專攻嵌入式開發技術、有的同學專攻前端開發、而有的同學則專攻服務器端開發。7、設備條件（限150字）惠州工程職業學院2020年4月3日，全國工業與信息技術考試管理中心與工業機器人與智能制造產教研聯盟聯合發布關于公布首批工業機器人與智能制造產教研聯盟換屆和征集會員單位結果的通知（工智聯字202004號），惠州工程職業學院被確定為首批聯盟成員單位。惠州工程職業

16、學院以成為首批聯盟成員單位為契機，充分發揮學院工業機器人專業優勢，同時結合工業機器人與智能制造產教研聯盟的影響力，開展更多高質量的交流項目，進一步加強與兄弟院校和行業單位的合作，大力促進校企合作、產教融合，機械手、流水線等均已配齊，無需采購。8.本項目的創新之處（限200字）(1) 本系統根據物流中流水線取貨場景，從機械手的運動學方程出發，推導出機械手取貨的運動路線，實現了機械手定點取貨。(2)、本系統所使用的RFID芯片是低頻芯片，由于高頻和超高頻識別距離遠，可應用于物流行業，但芯片價格高昂，許多物流廠家難以接受，而 低頻RFID標簽識別距離近，屬于接觸式感應，難以在物流行業的出入庫 系統中進行使用。而本系統將低頻RFID讀頭與機械手進行綁定，在機械 手進行取貨的同時讀取貨物信息，彌補了低頻RFID標簽的缺點，同時也降低了使用成本。9、項目研究年度計劃a:2019-2021年，在惠州各大高新工業區等地方推廣b:2022-2022年，啟動硬件改革方案，進行全面優化模式。c:2023-2024