基于物聯網的物流輸送搬運上下料裝置

郭宇卿 劉珂艷 華蔚瑋 周志偉

摘要：現今發達的網絡系統不僅促進了大眾消費，同時帶動了物流運輸系統的發展，在這樣的背景下，筆者設計了一款基于物聯網的物流輸送搬運上下料裝置，為了簡化人工操作流程、節約人力和成本、提升效率，在保證工作人員安全的情況下，由工作人員使用控制臺操作裝置，通過叉車板運輸物品，不僅能成功、安全地將其運輸到車廂中，而且能實時監控搬運和上料的情況。工作人員通過控制臺操作該裝置，可以實現全自動輸送和上下料，在夜間還可以照明，使用方便。

關鍵詞：物聯網;物流輸送;安全

中圖分類號：F252 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2021）03-00-02

0 引言

國內現階段的物流運輸不能完全達到高效、自動、智能的效果，給工作人員帶來了很大的負擔，使其工作時間增加卻得不到相應的回報。目前在物流倉庫中，貨物一般通過叉車或者人工搬運。隨著科技的不斷進步、生活水平的不斷提高，物流被應用到千家萬戶。物流是把倉庫內的產品輸送到需要人的手中，不僅效率低、速度慢，而且人工成本高，不能實現對四種相同物品的同時搬運，不能實現物聯網控制，不能實現自動上料、自動下料，不能節約成本、解放勞動力、增加收益。

1 物聯網的基本概念

物聯網即在互聯網的基礎上將各種信息或傳感設備連接起來的一個巨大的網絡，將物流運輸裝置與物聯網結合起來可以在任何時間、地點，實現人、機、物的互聯互通。同時，物聯網作為互聯網的一種延伸，在人與物、人與人之間建立了密切的聯系，起到了傳遞信息的作用。在當今科技高速發展的時代[1]，物聯網通過網絡、云計算、視頻監控等得以實現[2]。

2 國內物流輸送搬運裝置設計分析

我國的叉車設計起步于20世紀五六十年代，剛開始由幾家大型企業聯合研發設計、制造生產。到了20世紀80年代，林德、豐田等大公司進入國內市場，對國內的叉車產業造成了極大的沖擊。為了迎接外企帶來的挑戰，國企投入了大量的生產力、勞動力研發裝置，在加工工藝、液壓系統、鈑金工藝等方面加大了技術的更新力度，但是企業的設計相對滯后，在自動化、智能化、共享化、外觀等方面存在不足。

2.1 登車橋的設計分析

2.1.1 造型分析

如圖1所示，登車橋的造型主要為長條形，方便車輛上下運輸裝置，以鋼鐵骨架為支撐，貨架一旦放下便不好移動，穩定性也不具有優勢，整體形式呆板、陳舊，不符合工業設計的審美;同時比例不協調、機構外露，導致視覺松散沒有聚焦點。

2.1.2 功能分析

這款登車橋是可以承載人工駕駛的運輸車上下料的一款裝置，主要功能是配合使用的貨物裝卸輔助設備，現場無裝卸平臺或需要流動裝卸平臺的場所可以使用此設備，同時根據車廂的高低調節高度，叉車可以直接通過本設備駛入車廂內部進行貨物的批量裝卸。

2.1.3 材質分析

使用鋼板材質，底部滾輪采用實心胎，可承載6～12噸重的貨車。使用鋼板材質可有效提升設備的穩定性，既堅固又安全耐用。

2.1.4 色彩分析

以噴漆為主要手段，藍色、綠色以及黃色是基礎色，是工業設計中典型的配色，具有單一的特點。同時符合工廠的使用環境，也是在考慮成本的情況下使用的單一色彩。

2.2 托盤叉車的設計分析

2.2.1 車型分類

內燃：普通內燃叉車、重型叉車、集裝箱叉車、側面叉車。

電動：每組電池一般工作8小時后需要充電，需要多班制配備備用電池。

2.2.2 造型分析

如圖2所示，此款物流搬運裝置名為托盤叉車，車身主體有4個車輪，主要由人操作叉車進行貨物運輸。

2.2.3 功能分析

此款托盤叉車可以提高物資作業效率，降低人員勞動強度，改善勞動條件;節約勞動力，提高勞動生產率;縮短作業時間，加快物資周轉速度，從而提高車、船的利用率，提高生產效率;充分利用空間，節省庫房面積。使用叉車作業，貨物堆得更高，目前可達到3米以上，庫房容積利閘率可增加30%～40%。采用托盤和集裝箱盛裝貨物，使貨物包裝簡化，可以節省包裝占用，降低裝卸成本，提高作業效率和貨物的安全性。據國外對叉車使用的經濟效益的分析，一臺叉車可以代替8～15個裝卸工人的體力勞動。采用叉車作業，可減少笨重的體力勞動，減少貨損與人員工傷事故，提高作業的安全度。

2.2.4 材質分析

此款托盤叉車以不銹鋼材質為主，輪胎以橡膠材質為主。不銹鋼材質具有穩定性強、硬度高的優點，適合工業用途，并且耐用、成本低。

2.2.5 色彩分析

此款托盤叉車的主體配色一般為兩種，工業設計氣息比較濃厚，圖片所示配色以黑黃色為主，具有警示性，在工廠中比較明顯，目標性強。

2.3 國外物流輸送搬運裝置設計分析

如圖3所示，以Crow-科朗平衡重叉車為例，其外觀美觀流暢，隨著工業社會的發展，零部件的靈活性和實用性也大幅度提升，除了必要的零部件裸露在外，例如儀表盤、警告裝置等，其余部分都被遮蓋起來，給人整潔美觀之感。如今的造型設計趨向于流線型，高效、舒適、安全。主要有以下特點：采用一體式設計，單人操作更加便利;全懸浮安全架，可緩解沖擊和振動;人機界面設計清晰、舒適、便捷;外觀著色大膽、用色鮮艷、視覺沖擊力強;作業高效。

3 基于物聯網的物流輸送搬運上下料裝置的設計實踐

3.1 設計構思

如圖4所示，本設計的靈感來源于八爪魚，向外伸出的四個方向的推動板具有自動化和遠程遙控卸貨的能力。裝置的自由度是本次設計重要的技術指標，這四個伸縮板可以影響整個叉車，靈活性高、控制操作方便[3]。

該設計主要由四個面組成，為了夜間工作人員可以隨時到車廂內上下料，在該裝置監控附近設計了照明燈以便工作時照明，利用該裝置的四個叉車板將物品從倉庫運輸到車廂內以后，不需要人工搬運，實現了自動化、一體化。同時工作人員也可以通過操作臺操作該裝置，節約時間，壓縮成本，大幅提升工作效率，增加利潤，創造更好的工作環境，為安全提供保障。

3.2 設計內容

針對背景闡述的設計缺陷，設計了一款基于物聯網的物流輸送搬運上下料裝置，裝置本體的電池箱和液壓缸固定箱均采用不銹鋼材料，底座由鋼板制成，底座和液壓缸固定箱焊接連接。本裝置叉車升降槽的頂端有焊接的固定板，固定板中間有攝像頭，設計的裝置本體有照明燈，以便工作人員夜間作業，真正意義上實現了自動化、一體化、多功能化。

3.3 設計材質

電池箱和液壓缸固定箱均采用不銹鋼材質，底座為港版制作的配重底座，鋼板底座和液壓缸固定箱、電池箱都以焊接相連而成。

3.4 設計功能

該裝置設有四個叉車板，通過四個叉車板將貨物運輸進入車廂內，提升效率，實現自動上車的功能，無須人工搬運。

3.5 操作流程

操作流程通過控制箱（為物聯網控制箱）與控制臺連接，控制箱、攝像頭和液壓油泵電性連接，利用控制臺通過互聯網對控制箱發出指令信號，使控制箱控制第一電機、第二電機、照明燈、電動伸縮桿和液壓油泵接通電源開展工作，而攝像頭通過互聯網把系統里面的影像傳送到控制臺的顯示器上，方便工作人員操控運作，如圖5所示。

3.6 設計優點

隨著智能化、電動化、互聯化、共享化的智能移動出行載運交通工具的發展，再加上5G和智能移動裝備的普及，基于物聯網的物流輸送搬運上下料裝置成為一種可能。電動化與智能化為未來載運移動裝備產業賦能，可實現真正意義上的智能自動運輸裝備。

信息控制要以物聯網技術為基礎，安全傳輸、智能控制、全面感知均是實現這一功能的重要支撐，能夠優化物流行業的物流控制信息系統[4]。物聯網中的WiFi、藍牙、監控等系統都在裝置中得到運用、體現，也使得信息在傳輸的過程中更加便捷、迅速、準確，從而實現了裝置的智能化，將物聯網與物流輸送裝置緊密結合。

本設計不僅可以提高效率，并且可以將叉車板上的四個物品自動運送到車廂內，不需要人工搬運，省時省力。工作人員可以通過操作臺操控該裝置，通過監控實時監控搬運上下料的情況，叉車上的照明燈使工作在夜間也可以正常開展，節約人力、物力，保證安全。

4 結語

與傳統的人工物流運輸相比，物聯網運輸系統更有利于加速社會發展，最大限度地節省人力，壓縮成本和時間，更加有效地提升效率。同時，將系統與設備結合，進行智能分析，調整運輸方式，保障物流運輸的時間與可規劃性，可以使工作人員與客戶隨時隨地掌握物流信息，本設計在為企業、客戶提供更加優質的服務的同時，降低了企業的管理成本。基于物聯網的物流輸送搬運上下料裝置是根據現階段市場發展進程而提出的新思路，更加方便工作人員作業，也適合在有限、狹窄的環境內作業，在提高工作效率的同時，在提高利潤和保證員工安全的前提下，為企業和客戶提供優質服務。

參考文獻：

[1] 李慶.電子信息技術在物聯網中的應用研究[J].電子世界，2020（19）：130-131.

[2] 余自凌.基于物聯網和人工智能的現代物流及倉儲應用技術研究[J].今日財富，2020（03）：31.

[3] 張金玲，陳浩，張玄，等.一種智能物流車設計[J].機械工程師，2016（07）：60-61.

[4] 黃艷華.物聯網背景下的智慧物流發展分析[J].智庫時代，2019（03）：51-52.

作者簡介：郭宇卿（1995—），女，陜西西安人，碩士在讀，研究方向：產品造型設計及應用實踐。

劉珂艷（1974—），女，湖北武漢人，博士，教授，研究方向：圖形。

華蔚瑋（1995—），女，江蘇無錫人，碩士在讀，研究方向：時尚藝術設計。

周志偉（1996—），男，河南許昌人，碩士在讀，研究方向：智能移動出行、交通工具設計。