基于物联网的物流输送搬运上下料装置

郭宇卿 刘珂艳 华蔚玮 周志伟

摘要：现今发达的网络系统不仅促进了大众消费，同时带动了物流运输系统的发展，在这样的背景下，笔者设计了一款基于物联网的物流输送搬运上下料装置，为了简化人工操作流程、节约人力和成本、提升效率，在保证工作人员安全的情况下，由工作人员使用控制台操作装置，通过叉车板运输物品，不仅能成功、安全地将其运输到车厢中，而且能实时监控搬运和上料的情况。工作人员通过控制台操作该装置，可以实现全自动输送和上下料，在夜间还可以照明，使用方便。

关键词：物联网;物流输送;安全

中图分类号：F252 文献标识码：A 文章编号：1004-9436（2021）03-00-02

0 引言

国内现阶段的物流运输不能完全达到高效、自动、智能的效果，給工作人员带来了很大的负担，使其工作时间增加却得不到相应的回报。目前在物流仓库中，货物一般通过叉车或者人工搬运。随着科技的不断进步、生活水平的不断提高，物流被应用到千家万户。物流是把仓库内的产品输送到需要人的手中，不仅效率低、速度慢，而且人工成本高，不能实现对四种相同物品的同时搬运，不能实现物联网控制，不能实现自动上料、自动下料，不能节约成本、解放劳动力、增加收益。

1 物联网的基本概念

物联网即在互联网的基础上将各种信息或传感设备连接起来的一个巨大的网络，将物流运输装置与物联网结合起来可以在任何时间、地点，实现人、机、物的互联互通。同时，物联网作为互联网的一种延伸，在人与物、人与人之间建立了密切的联系，起到了传递信息的作用。在当今科技高速发展的时代[1]，物联网通过网络、云计算、视频监控等得以实现[2]。

2 国内物流输送搬运装置设计分析

我国的叉车设计起步于20世纪五六十年代，刚开始由几家大型企业联合研发设计、制造生产。到了20世纪80年代，林德、丰田等大公司进入国内市场，对国内的叉车产业造成了极大的冲击。为了迎接外企带来的挑战，国企投入了大量的生产力、劳动力研发装置，在加工工艺、液压系统、钣金工艺等方面加大了技术的更新力度，但是企业的设计相对滞后，在自动化、智能化、共享化、外观等方面存在不足。

2.1 登车桥的设计分析

2.1.1 造型分析

如图1所示，登车桥的造型主要为长条形，方便车辆上下运输装置，以钢铁骨架为支撑，货架一旦放下便不好移动，稳定性也不具有优势，整体形式呆板、陈旧，不符合工业设计的审美;同时比例不协调、机构外露，导致视觉松散没有聚焦点。

2.1.2 功能分析

这款登车桥是可以承载人工驾驶的运输车上下料的一款装置，主要功能是配合使用的货物装卸辅助设备，现场无装卸平台或需要流动装卸平台的场所可以使用此设备，同时根据车厢的高低调节高度，叉车可以直接通过本设备驶入车厢内部进行货物的批量装卸。

2.1.3 材质分析

使用钢板材质，底部滚轮采用实心胎，可承载6～12吨重的货车。使用钢板材质可有效提升设备的稳定性，既坚固又安全耐用。

2.1.4 色彩分析

以喷漆为主要手段，蓝色、绿色以及黄色是基础色，是工业设计中典型的配色，具有单一的特点。同时符合工厂的使用环境，也是在考虑成本的情况下使用的单一色彩。

2.2 托盘叉车的设计分析

2.2.1 车型分类

内燃：普通内燃叉车、重型叉车、集装箱叉车、侧面叉车。

电动：每组电池一般工作8小时后需要充电，需要多班制配备备用电池。

2.2.2 造型分析

如图2所示，此款物流搬运装置名为托盘叉车，车身主体有4个车轮，主要由人操作叉车进行货物运输。

2.2.3 功能分析

此款托盘叉车可以提高物资作业效率，降低人员劳动强度，改善劳动条件;节约劳动力，提高劳动生产率;缩短作业时间，加快物资周转速度，从而提高车、船的利用率，提高生产效率;充分利用空间，节省库房面积。使用叉车作业，货物堆得更高，目前可达到3米以上，库房容积利闸率可增加30%～40%。采用托盘和集装箱盛装货物，使货物包装简化，可以节省包装占用，降低装卸成本，提高作业效率和货物的安全性。据国外对叉车使用的经济效益的分析，一台叉车可以代替8～15个装卸工人的体力劳动。采用叉车作业，可减少笨重的体力劳动，减少货损与人员工伤事故，提高作业的安全度。

2.2.4 材质分析

此款托盘叉车以不锈钢材质为主，轮胎以橡胶材质为主。不锈钢材质具有稳定性强、硬度高的优点，适合工业用途，并且耐用、成本低。

2.2.5 色彩分析

此款托盘叉车的主体配色一般为两种，工业设计气息比较浓厚，图片所示配色以黑黄色为主，具有警示性，在工厂中比较明显，目标性强。

2.3 国外物流输送搬运装置设计分析

如图3所示，以Crow-科朗平衡重叉车为例，其外观美观流畅，随着工业社会的发展，零部件的灵活性和实用性也大幅度提升，除了必要的零部件裸露在外，例如仪表盘、警告装置等，其余部分都被遮盖起来，给人整洁美观之感。如今的造型设计趋向于流线型，高效、舒适、安全。主要有以下特点：采用一体式设计，单人操作更加便利;全悬浮安全架，可缓解冲击和振动;人机界面设计清晰、舒适、便捷;外观着色大胆、用色鲜艳、视觉冲击力强;作业高效。

3 基于物联网的物流输送搬运上下料装置的设计实践

3.1 设计构思

如图4所示，本设计的灵感来源于八爪鱼，向外伸出的四个方向的推动板具有自动化和远程遥控卸货的能力。装置的自由度是本次设计重要的技术指标，这四个伸缩板可以影响整个叉车，灵活性高、控制操作方便[3]。

该设计主要由四个面组成，为了夜间工作人员可以随时到车厢内上下料，在该装置监控附近设计了照明灯以便工作时照明，利用该装置的四个叉车板将物品从仓库运输到车厢内以后，不需要人工搬运，实现了自动化、一体化。同时工作人员也可以通过操作台操作该装置，节约时间，压缩成本，大幅提升工作效率，增加利润，创造更好的工作环境，为安全提供保障。

3.2 设计内容

针对背景阐述的设计缺陷，设计了一款基于物联网的物流输送搬运上下料装置，装置本体的电池箱和液压缸固定箱均采用不锈钢材料，底座由钢板制成，底座和液压缸固定箱焊接连接。本装置叉车升降槽的顶端有焊接的固定板，固定板中间有摄像头，设计的装置本体有照明灯，以便工作人员夜间作业，真正意义上实现了自动化、一体化、多功能化。

3.3 设计材质

电池箱和液压缸固定箱均采用不銹钢材质，底座为港版制作的配重底座，钢板底座和液压缸固定箱、电池箱都以焊接相连而成。

3.4 设计功能

该装置设有四个叉车板，通过四个叉车板将货物运输进入车厢内，提升效率，实现自动上车的功能，无须人工搬运。

3.5 操作流程

操作流程通过控制箱（为物联网控制箱）与控制台连接，控制箱、摄像头和液压油泵电性连接，利用控制台通过互联网对控制箱发出指令信号，使控制箱控制第一电机、第二电机、照明灯、电动伸缩杆和液压油泵接通电源开展工作，而摄像头通过互联网把系统里面的影像传送到控制台的显示器上，方便工作人员操控运作，如图5所示。

3.6 设计优点

随着智能化、电动化、互联化、共享化的智能移动出行载运交通工具的发展，再加上5G和智能移动装备的普及，基于物联网的物流输送搬运上下料装置成为一种可能。电动化与智能化为未来载运移动装备产业赋能，可实现真正意义上的智能自动运输装备。

信息控制要以物联网技术为基础，安全传输、智能控制、全面感知均是实现这一功能的重要支撑，能够优化物流行业的物流控制信息系统[4]。物联网中的WiFi、蓝牙、监控等系统都在装置中得到运用、体现，也使得信息在传输的过程中更加便捷、迅速、准确，从而实现了装置的智能化，将物联网与物流输送装置紧密结合。

本设计不仅可以提高效率，并且可以将叉车板上的四个物品自动运送到车厢内，不需要人工搬运，省时省力。工作人员可以通过操作台操控该装置，通过监控实时监控搬运上下料的情况，叉车上的照明灯使工作在夜间也可以正常开展，节约人力、物力，保证安全。

4 结语

与传统的人工物流运输相比，物联网运输系统更有利于加速社会发展，最大限度地节省人力，压缩成本和时间，更加有效地提升效率。同时，将系统与设备结合，进行智能分析，调整运输方式，保障物流运输的时间与可规划性，可以使工作人员与客户随时随地掌握物流信息，本设计在为企业、客户提供更加优质的服务的同时，降低了企业的管理成本。基于物联网的物流输送搬运上下料装置是根据现阶段市场发展进程而提出的新思路，更加方便工作人员作业，也适合在有限、狭窄的环境内作业，在提高工作效率的同时，在提高利润和保证员工安全的前提下，为企业和客户提供优质服务。

参考文献：

[1] 李庆.电子信息技术在物联网中的应用研究[J].电子世界，2020（19）：130-131.

[2] 余自凌.基于物联网和人工智能的现代物流及仓储应用技术研究[J].今日财富，2020（03）：31.

[3] 张金玲，陈浩，张玄，等.一种智能物流车设计[J].机械工程师，2016（07）：60-61.

[4] 黄艳华.物联网背景下的智慧物流发展分析[J].智库时代，2019（03）：51-52.

作者简介：郭宇卿（1995—），女，陕西西安人，硕士在读，研究方向：产品造型设计及应用实践。

刘珂艳（1974—），女，湖北武汉人，博士，教授，研究方向：图形。

华蔚玮（1995—），女，江苏无锡人，硕士在读，研究方向：时尚艺术设计。

周志伟（1996—），男，河南许昌人，硕士在读，研究方向：智能移动出行、交通工具设计。