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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:林博錩
研究生(外文):LIN,PO-CHANG
論文名稱:應用物聯網概念設計之自動倉儲系統
論文名稱(外文):The Design of an Auto Warehouse System Based on the Concept of IoT
指導教授:楊善國楊善國引用關係
指導教授(外文):YANG,SHANG-KUO
口試委員:邱俊智江東源曾彥魁吳家宏
口試委員(外文):CHIU,CHUN-CHIHCHIANG,TUN-YUANTSENG,YEN KUEIWU,JIA-HROUNG
口試日期:2019-07-10
學位類別:碩士
校院名稱:國立勤益科技大學
系所名稱:機械工程系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2019
畢業學年度:107
語文別:中文
論文頁數:169
中文關鍵詞:自動化倉儲系統物聯網微控制器無線通訊3D列印
外文關鍵詞:Auto Warehous SystemInternet of thingsmicrocontrollerWireless communication3D printer
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倉儲系統是一個企業重要的部分,其構成要素有儲存空間、貨物、倉管員、倉儲設備及管理系統等。自動化倉儲系統則又包含堆垛機、貨架、出入料系統、無人搬運車及管理系統等。本論文旨在建置一套具備物聯網功能的自動化倉儲系統,以縮小比例的方式進行模擬。控制部分以Arduino作為核心,有兩大功能:第一是控制堆垛機的移動路線; 第二則是透過I²C通訊的方式,將Arduino與Wi-Fi電路開發板進行連接,以超文字本標記語言和層疊樣式表進行操控介面的設計。而堆垛機為具有三個直線軸向的機械手臂,機構部分採用螺桿、齒輪、齒排及直線軸承等元件,並以3D列印方式製作部件,以步進馬達與伺服舵機做為其動力來源。本研究使用的Wi-Fi電路開發板為NodeMCU,它是一個開源的物聯網平台,本身就具有中央處理器、記憶體及I/O等介面。因此,使用NodeMCU與倉儲料格中的紅外線感測器連接,讀取倉儲料格中的物料狀態,再透過Wi-Fi即時上傳至區域網域,可讓使用者經由操作介面獲取該資訊,即時對自動化倉儲系統進行控制。
The automated warehouse system is an important part of an enterprise, which consists of storage space, goods, warehouse keeper, warehouse equipment and the management system. The automatic warehouse system includes stacking machine, shelf, material access system, automated guided vehicle and management system. This paper aims to set up a set of automated warehouse system with the function of Internet of things, and to do simulations in a reduced scale. With Arduino as the core, the control part has two major functions: the first is to control the movement route of the stacking machines; The second is to connect Arduino with wi-fi circuit evaluation board through inter-integrated circuit, then to design the control interface with hypertext markup language and cascading style sheets. The stacking machine is a mechanical arm with three straight spindles. The mechanism is composed of screw, gear, tooth row, linear bearing and other components constructed by 3D printing, with the stepper motor and servo steering engine as the power source of it. The wi-fi circuit evaluation board used in this study is NodeMCU, which is an open source Internet of things platform and comes with CPU, memory and I/O interface. By detecting the material state in the storage material grid, the infrared sensors get the results and upload the readings to the regional network through wi-fi, with the connection between NodeMCU and the infrared sensors, the users could obtain the information from the operation interface so to control the automated warehouse system simultaneously.

誌謝 I
摘要 II
ABSTRACT III
目錄 V
圖目錄 VII
表目錄 X
第一章 緒論 1
1-1 研究動機 1
1-2 研究目的 2
1-3 研究方法 2
1-4 文獻回顧 3
第二章 相關應用技術介紹 5
2-1 物聯網 5
2-1-1 物聯網與M2M的關係 6
2-1-2 物聯網與CPS的關係 7
2-2 微控制器 8
2-3 操作系統 9
2-4 Wi-Fi 10
第三章 Arduino及NodeMCU介紹 12
3-1 Arduino 12
3-1-1 Arduino 發展歷史 12
3-1-2 Arduino 硬體介紹 13
3-1-3 Arduino Mega 2560 15
3-1-4 Arduino 編譯軟體 19
3-1-5 Arduino語言及指令 20
3-2 NodeMCU 25
3-2-1 NodeMCU硬體介紹 25
3-2-2 使用Arduino IDE設定NodeMCU 28
第四章 自動倉儲機構及電路設計 30
4-1 機構設計 30
4-1-1 立體貨架設計 34
4-1-2 堆垛機設計 36
4-1-3 取放夾爪設計 50
4-1-4 入料輸送帶設計 53
4-1-5 電纜拖鏈選用設計 57
4-2 電氣迴路及程式設計 63
4-2-1 堆垛機電氣迴路 63
4-2-2 倉儲格紅外線感測器電氣迴路 78
4-2-3 定位及操作盒電氣迴路 82
4-2-4 輸送帶電氣迴路 85
4-2-5 I²C通訊電氣迴路 90
4-2-6 程式設計 92
4-2-7 操作介面設計 114
第五章 研究結果及分析 118
5-1 系統整合測試 118
5-2 有限元素分析 121
5-2-1 立體貨架分析結果 124
5-2-2 堆垛機分析結果 127
第六章 結論及未來展望 132
6-1 結論 132
6-2 未來展望 133
參考文獻 134
附錄A 機構組立及零件圖 138
附錄B 電氣迴路圖 165


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