福建厦门南洋职业学院 唐志伟

建筑工地智能运输车的应用研究

福建厦门南洋职业学院 唐志伟

建筑工地智能运输车的应用代替传统的人工运输的方式，大大促进了企业的技术进步，改善工作条件和环境，提高自动化生产水平。由其在易发生安全事故的建筑工地上应用，有效地解放劳动生产力，减轻工人的劳动强度，缩减人员配备。为了实现建筑工地智能运输车基本功能，进行了建筑工地环境中如何实现智能运输车代替人工运输的工作；智能运输车在工地中引导方式；在运输货物时的安全性与自动充电；在货物运输时的平稳速度控制等相关内容的研究。

建筑工地；智能；运输车；代替；应用

前言

随着中国人口增长、城市化率提高与土地资源状况，人均建筑面积应控制在40平方米左右。2010年到2015年，建筑面积从377亿平方米增长到553亿平方米。最近前1—5月房屋施工面积377516万平方米同比增长32.4%，以10万平方米使用一台智能运输车，377516/10=37751.6台，每台预售价5万，共约市值在20～30亿元人民币。该市场需求将在较短时间内呈直线上升趋势，5年后逐步趋向稳定。可以预测，未来的几年，建筑工地智能运输车的应用代替传统的人工运输必有巨大的经济和社会效益，智能运输车应用将在中国最富前景的行业之一。

智能运输车经磁、激光等导向装置引导并沿程序设定路径运行完成作业的无人驾驶自动小车，电池直流驱动，本质上它为现代制造业物流提供了一种高度柔性化和自动化的运输方式。要解决的科学技术问题有：智能运输车在工地中进行自主运行，引导方式的分析；在运输货物时的安全性预防，电源管理与自动充电；智能运输车在货物运输时的平稳性，定位、速度等控制。目前的案例智能运输车在室内的应用较多。但随着需求的发展，户外或半户外智能运输车技术将逐步完善和进入应用阶段。作为世界领先的智能运输车技术提供商，DANAHER MOTION公司每年投入巨额的研发费用到产品升级上，户外技术正是方向之一，如防雨的激光导航装置，交流驱动器，特殊经验的系统设计等。

1.总体设计思路

1.1研究方法

本设计以32位ARM处理器为核心，通过霍尔传感器检测路面上的磁性引导，控制不同路段的速度。ARM产生PWM信号，控制直流电机的驱动器，从而控制小前轮与后轮电机转速，也就控制了小车的速度。到达指定位置后，根据RFID收发信号感应进行判断智能车的停止与运动。本系统采用电压，电流传感器再经过A/D转换时刻检测智能车的电源状况。主要采用实验方式论证机器的可行性。

1.2基本功能需求分析

（1）如何在建筑工地的特定环境中采用智能运输车方式代替人工运输的工作。（2）智能运输车在工地中进行自主运行，采用磁体引导。（3）智能运输车的电源管理，当电源小于10%时进行报警，小于7%时就自动充电。（4）智能运输车在货物运输时的采用限位及RFID定位。（5）智能运输车在货物运输时的进行速度控制。（6）采用32位处理器为主控制器。

2.硬件设计架构

建筑工地智能运输车主要由智能车体系统、电源系统（稳压器）、主控制器、自动充电、动力驱动、安全检测、导引系统、RFID定位等部分组成。

智能车体系统：包括整车的车体，底盘，主要是承载车子的所有配件及车子所要运输的货物，车体成一个U字型，体积1.2M*0.6M*0.8M，合金钢焊接而成。

电源系统（稳压器）：提供48V，直流电压。通过AC220V进行变压，整形，稳压后输出5V，12V，24V等直流供应给主控制器，传感器，伺服电机等使用。

自动充电：实时检测设备用电状态，主要检测电压，电流，功率等参数。如果电源小于10%时进行报警，小于7%时就进行到指定位置进行自动充电。

安全检测：主要检测的参数有，负载重量，前后方是否有障碍物等。

导引系统，RFID定位：智能运输车采用磁条轨迹导引，RFID感应器进行上货点与卸货点定位。

动力驱动：智能运输车采用四轮启动，每个启动轮配一个伺服电机及数字编码器，在动力及速度上可以进行精确控制。

3.软件设计思路

本系统采用结构化程序设计思想是自上而下，逐步细化，模块化设计。把每个功能模块的程序独立设计，调用使用。

4.总结

通过对建筑工地智能运输车代替传统的人工运输的应用研究，从总体设计思路，基本功能需求分析，技术路线，硬件设计架构，软件设计思路，礠性轨迹子程序算法等方面进行应用研究。验证了本设计是可以实现建筑工地智能运输车基本功能；可以实现智能运输车在工地中磁性引导；在运输货物时的安全性与自动充电；在货物运输时的平稳速度控制等相关内容，为进一步实现建筑工地智能运输车提供了基础。

［1］周远清，张再兴，等.智能机器人系统［M］.北京：清华大学出版社，1989.

［2］蔡自兴.机器人原理及其应用［M］.长沙：中南工业大学出版社，2000.

［3］熊有伦，唐立新，丁汉，刘恩沧编.机器人技术基础［M］.武汉：华中科技大学出版社，1996.

［4］王志文，郭戈.移动机器人导航技术现状与展望［J］.机器人，2003-9：470-474.

［5］宋伟刚编著.机器人学——运动学、动力学与控制［M］.北京：科学出版社，2007.

唐志伟（1983-），男，江西抚州人，硕士，高级工程师，现供职于厦门南洋职业学院。

2014年福建省中青年教师教育科研项目（科技A类）立项号：JA14456。