随着电子商务的发展，物流业发展迅速，立体仓库是现代物流系统的子系统，其发展滞后性日益突出。仓库总体落后状况制约着物流业以及电子商务的发展水平。在中国，一些百货、家具等大型自提仓库，主要依靠机械化方法来增加仓库和操作人员的数量，因此浪费大量的人力物力。以宜家的经营模式为例，可见一些仓库的取放货工作需要大量人力，同时也浪费了大量的存储空间。由此可见，目前已有的物流货运方式具有以下缺陷:（1）仓库管理主要依靠人工搬运，特别是一些大型物料，效率低，耗费时间长，浪费了大量的人工物力。（2）占用了大量的仓库区域，不能做到合理安排。（3）人力搬运也存在很大的安全隐患，作业中容易发生错误。针对以上问题，本提出了一种基于三维可调旋转货架的立体仓库设计方案。

整体结构包括智能货柜、自主运货小车、传送带、升降机等，实现一侧入库，一侧出库。货运小车将货物拉运至传送带处，扫描货物条码以及长、宽、高等信息，反馈给数据库，调动入库命令，并由传送带运输入库。出库原理相同，数据库接收出库信息，执行相应的货物出库指令。

图1 货架爆炸图   下载原图

货架由履带控制，履带带动货架实现旋转，货架在接收入库指令后，对应宽度的货格将旋转至升降台机械手处，实现货物的装载或拆卸。

货柜各货格的上下货板均具有伸缩，上下移动的功能，以此来实现宽度、长度、高度三维的调整，具体方法为:通过货柜的旋转实现对应宽度的选择，通过下货板的伸缩实现深度的调整，通过上货板升降实现高度的调整。

图2 货板结构图   下载原图

各货板由一块空心货板、一块实心货板、电机组成，并安装于货柜的轨杆上。实心货板安装在空心货板中，通过电机驱动，实现货板在空心货板中运动，当货物长度超过空心货板可容纳范围时，实心货板滑出空心货板实现货板长度的调控。同时，各货板安装在货柜的轨杆上，轨杆即为安装货板的铁杆，电机驱动各货板的上下移动，以适应对应货物的高度，实现高度调控。

货物通过传送带运输，经过传送带上的扫描仪器，扫描货物条形码，得出货物属性及货物的长度、宽度、高度等信息。

得到的信息由数据库接收，传达相应的指令至电机，驱动货柜的履带，履带带动货架旋转，相应宽度的货格被旋转至升降台的机械手处。

在货柜旋转的同时，货板开始移动。上下货板依据指定的高度，在单片机程序的控制下，在轨杆上移动，当达到形成指定间距时，单片机下达中断指令，停止移动。

下货板依据货物长度，适当的调节实心挡板的伸出距离，使其与货物长度匹配。

货物运输至升降台，机械手将货物抓至升降台上，升降台由电机操控，实现高度的升降。

当升降台高度与货柜下货板对齐时，机械手推动货物入库。完成以上操作后，升降台回到起始高度，机械手复位。

图3 仓库货物出入库流程   下载原图

应用基于有限元法的计算机辅助设计软件对设计的结构进行强度和刚度校核，验证结构设计的合理性。

升降货物时，可以简化成四个链轮锥齿轮安装座分别给升降台底座四个垂直向上的力Fm,Fn,Fx,Fy。升降台底座自身受垂直向下的重力G，动力总成通过连接机构与升降台底座连接在一起，给升降台一个垂直向下的拉力Fa，货物自身重量为Fb，位于升降台底座上面，货物重力平均分布在升降车底座上，受力从F1到F24，升降台底座受力分析如图4所示（其余零件重力较小忽略不计）。

图4 主货板受力图分析   下载原图

利用Solid Works进行三维建模得到升降车模型,由于静止

假设托盘和货物对升降车底座的压力平均地分散在升降货板底座上，所以：

等效应变量最大值4.3106×10-5，等效应力最大值86.211Mpa，总变形量0.11616mm，符合消除后即可恢复原状，满足强度和刚度要求。

控制中心：控制中心由单片机和PLC组成。控制中心利用已编好程序控制传送带及升降机的运动。

数据储存：数据库利用SQL Server形成。数据库中存储货物长度、宽度、高度等信息。

随着信息化自动化的快速发展不难看出，企业家本身更加倾向于高效且可以长期稳定使用的自动化装备来代替人工进行生产工作，因为从长远角度来讲人工总是要比自动化装备昂贵且低效、易出错的，同时本方案定位清晰，专门为快递点存储、取货设计，随着电商的发展，网络购物基本普及，物流行业的竞争点也正是在于快递货物的高效、安全、快速传达，运输量的提高是各大物流巨头进行探索的重点。因此本方案在未来面向市场，具有极大的需求。