一种基于厢式货车的物流小车的设计与开发

徐春梅 张友湖 李 芯

(武汉工程职业技术学院 湖北 武汉：430415)

随着电子商务的迅猛发展，物流快递行业正以前所未有的井喷方式壮大，由于电子商务的快速发展，导致物流运输业的发展适应不了电子商务的庞大需求。物流快递行业出现的因时限、暴力装卸、货物损毁等投诉居高不下。因物流快递从业人员体力劳动繁重，即便有很高的薪酬，也出现招人难的困境。出现此种现象，其中既有管理方面的因素，也有物流设备配套跟不上物流业发展的因素。物流快递业在货物转运过程，更多地依靠人力劳动，制约了物流业的发展。在快递物流中，大型厢式货车进行货物转运是普遍使用的一种运输方式，厢式货车转运货物时，货物的装卸基本由人工进行，由于厢式货车的封闭特性，使得进入车厢内部的装卸人员工作环境较差，尤其是夏季，车厢内的高温，容易让车厢内的工作人员因高温而增加中暑的机率。因此，研发出一种简易的代替人力在封闭厢式货车车厢内工作的装置，具有现实的应用价值[1-2]。

1 物流小车设计方案

方案1：直接装卸货式小车。小车由遥控器指挥，可在厢式货车内部前后左右运行，工作人员将货物放于小车堆货板，再驱动小车进入厢式货车车厢内部，根据货物需堆放的高度，举升小车堆货板，将货物倾倒至堆放位置，完成卸货之后，再回到车厢口继续接收货物。这种方案的优点是小车行驶不受位置限制，自由移动，缺点是货物在车厢内堆放容易杂乱无序，且取件时要在小车上加装货物抓取装置，增加了小车的设计与结构难度。

方案2：运送货架式小车。小车可在厢式货车内部作直线运行，工作人员事先将货物堆放在位于车厢入口的货架上，货架底部结构设计成小车在未举升状态时可自由进出，当小车进入货架承载部位后，举升货架，驱动小车，进入车厢内部货架存放位置，再下降小车承载平台，驱动小车返回车厢口重新加载货架。此方案的优点是小车结构相对简单，容易实现，且存取货物方便，货物堆放可以更加有序，缺点是由于货架的存在，增加了重量。如果货架采用轻质的复合塑料制作，可较小增加重量，有效地利用货厢空间。

通过综合研判，选择方案2的运送货架式小车作为基于厢式货车的物流小车的设计与开发方案。

2 物流小车结构[3-4]

2.1 总体结构设计

物流小车总体结构按功能可分为三部分，分别为行走系统、举升系统和传感器感知系统。行走系统结构含低速驱动电机、传动皮带、带轮、传动轴、联轴器、滚轮及运动控制单元等部分，行走系统可根据指令作前后直线运动；举升系统结构相对复杂，由低速举升电机、同步带、同步带轮、螺纹传动机构、升降拉杆、举升支撑架机构、支撑面板及控制单元等组成，举升系统在接受到指令后，可将支撑面板升起，完成任务后恢复原位；传感器感知系统主要包含前后各一个光电传感器及相关控制单元，在物流小车前进和后退过程中，通过感知前进方向的障碍物距离和后退方向货车车厢边缘距离，控制小车的前进和后退。物流小车总体结构如图1所示。

图1 物流小车总体结构图

2.2 举升部件结构

物流小车举升装置由升降电机、螺纹传动机构、升降拉杆、举升支撑架等组成。当升降电机工作时，两组螺纹传动机构带动两根升降拉杆平行对称移动，升降拉杆带动四套举升支撑架运动，举升支撑架结构如图2所示。当举升支撑架处于图3左所示位置时，物流小车举升支撑面板处于最高位，此时货架被举升后的物流小车举起。当举升支撑架处于图3中间所示位置时，举升支撑面板处于低位，此时物流小车可以自由进出货架底部。举升支撑架的中间连接件(图3右所示)两端设计成平直结构，当物流小车举升支撑架面板举起装满货物的货架处于最高位，举升电机停止工作后，该结构能保证承重举升支撑架保持最高举升平衡状态，只要升降拉杆没有给予侧向拉力，举升支撑架高位平衡就可保持。

图2 举升部件结构

图3 举升支撑架

图4为小车举升前后对比，当小车举升支撑架面板未升起时，小车举升支撑架面板与货架底板之间有间隙，小车可在货架底板与地面空间运行。当货架装满货物，小车进入货架底部，小车举升支撑面板升起，货架离开地面，小车带动货架向车厢内部平行移动，当货架达到存放位置时，小车上的光电接近开关起作用，小车不再继续向内平移。

图4 小车举升前后对比

3 物流小车控制系统原理

3.1 物流小车工作流程

图5所示为物流小车控制面板按钮及指示灯。当物流小车处于货架底部，准备工作时，闭合配电开关，按下“启动”按钮，举升电机正转，货架抬升，到位后指示灯亮，举升电机停止转动；货物装载后，按下“确定”按钮，驱动电机正转，小车前进；前进到位后，延时3秒，举升电机反转，货架下降，时间为2秒；下降最低位后，继续延时3秒，驱动电机反转，小车后退；后退到位后，驱动电机停转，本次工作流程结束。

图5 物流控制小车面板

3.2 物流小车主电路

图6所示为物流小车主电路，QF为自动空气开关(电路配电开关)，SB为急停按钮，用于急停断电，M1为举升电机，接触器KM1、KM2控制其正反转(举升和下降)；M2为驱动电机，接触器KM3、KM4控制其正反转(前进和后退)，LED为电源指示灯。

QF合闸时，LED亮。若KM1得电则M1正转，货架抬升；若KM2得电则M1反转，货架下降；若KM3得电则M2正转，小车前进；若KM4得电则M2反转，小车后退。

图6 主电路

3.3 物流小车传感器控制电路

图7所示为物流小车传感器控制电路，SQ3、SQ4为光电开关，SQ3安装在小车前侧，检测是否到达货车厢最内侧，如果是，继电器KA1线圈得电，开始延时，延时时间到，接触器KM2线圈得电，举升电机M1下降卸货；SQ4安装在小车后侧下方，为悬崖传感器，当小车后退到货车厢外沿时，继电器KA2线圈失电，接触器KM4线圈失电，驱动电机M2停转，小车停止后退。

图7 传感器控制电路

图8 控制电路

3.4 物流小车控制电路

图8所示为物流小车控制电路，按下“启动”按钮SB1，接触器KM1线圈得电，举升电机M1正转，货架抬升，到位后，微动开关SQ1受压，KM1线圈失电，抬升停止，指示灯亮；货物装载后，按下“确定”按钮SB2，接触器KM3线圈得电，驱动电机M2正转，小车前进；光电开关SQ3判断前进到位后，继电器KA1线圈得电，接触器KM3线圈失电，停止前进，时间继电器KT1线圈得电，延时2秒，2秒后，接触器KM2线圈得电，举升电机M1反转，货架下降，下降时间为时间继电器KT2延时时间；时间继电器KT2线圈得电，延时3秒；时间继电器KT3线圈得电，延时8秒，即货架下降停止后再延时5秒，接触器KM4线圈得电，驱动电机M2反转，小车后退；光电开关SQ4判断后退到位后，继电器KA2线圈失电，接触器KM4线圈失电，驱动电机M2停转，本次工作流程结束。

4 结语

基于厢式货车的物流小车样机制作完成之后，通过现场试用，完成了既定的功能，达到了预期的设计目的。从样机使用反馈的情况来看，还有许多不足之处，比如重量偏大，导致物流小车从地面搬至车厢及从车厢回到地面，需两人协同完成，如需进一步推广使用，该物流小车仍需进一步优化改进，降低重量、削减制作成本，使之成为快递物流工人的好帮手。