一种新型智能无人运输车

摘要：本文介绍了一种新型的智能无人运输车，利用太阳能驱动，结合智能技术与环保理念，旨在为无人运输和定点巡航提供创新解决方案。本文阐述了该智能无人运输车的设计原理、技术特点及其在实际应用中的潜力，并通过仿真分析验证其性能和可靠性。该智能无人运输车通过太阳能电池板收集能源，采用凸轮系统实现行驶方向调整和规定路线巡航，具有较高的机动性和稳定性。

关键词：智能无人运输车；无人运输；定点巡航

一、研究背景

无人驾驶技术的发展被视为交通行业的一次革命，其对物流运输领域的影响尤为显著，[1]随着现代化进程推进，无人运输和定点巡航技术的需求不断增加。传统运输方式能耗高、污染严重，急需高效、环保的解决方案。工业、物流、农业和安防等领域正在转向自动化和无人化操作，以提升效率、降低成本和确保安全。新能源与人工智能的结合，特别是太阳能和智能控制系统的发展，使太阳能驱动的智能无人运输车成为可能。这种运输车可以提高效率、减少污染，并推动绿色经济发展。

二、无人运输车应用现状

1.军用运输领域

俄罗斯研制的MARS A-800型无人车可载重500kg物资，最高车速35km/h，标准续航200km，可用于运输弹药或其他物资；英、法、德、以等国也都在着手规划和研发越来越先进的无人智能化运输装备，并尝试将其运用于战场不同作战场景下的武器装备和弹药、军需、卫勤等物资的运输配送和快速装卸搬运中，以及机器人弹药补给、油料补给等多种勤务[2]。

2.农用运输领域

北京智慧田园科技推出了一款名为“智慧田园”的无人农业机械系统，其中包括农用无人运输车。该车辆可以实现自主导航、物品运输等功能；中科院自动化所研究团队开发的农用无人运输车拥有自主导航、自动避障、高精度定位等功能，可广泛应用于农业生产中的物流运输、果园采摘等领域。[3]

三、产品内容介绍

注：本产品现阶段暂为仿真模拟测试阶段。

本文研究开发了一种新型智能无人运输车。该智能无人运输车主要通过太阳能电池板收集太阳能为电池充电，再由电池向电机供电后带动传功轴实现驱动。传功轴通过传动系统实现三级减速，使导向凸轮缓慢旋转，推动推杆转向机构，实现小车的行驶。如图1。

小车的行驶方向和路线由凸轮系统控制，推杆转向机构根据凸轮形状精准调整方向，实现预定路线巡航。该系统使小车在复杂环境中灵活运行，具备高机动性和可靠性。使用太阳能作为驱动力，智能无人运输车减少了对传统能源的依赖，降低碳排放，助力可持续发展。

四、产品设计与仿真分析

机械设计

（1）传动机构

电池放电驱动电机转动，通过齿轮Z1实现一级减速。Z1带动齿轮Z2及其部件旋转，Z2带动齿轮Z3完成二级减速。Z3通过轴2带动齿轮Z4，Z4带动输出轴齿轮实现三级减速。输出轴齿轮带动导向凸轮旋转，推动推杆转向机构完成整个传动过程。

（2）转向机构

从下图可以看出，转向机构由凸轮驱动，通过凸轮形状决定行驶方向。该机构由前轮夹角微调装置、转向杆、前叉、推杆、复位装置和转向轮组成。当凸轮旋转推动转向杆，使前叉带动转向轮实现转向。微调机构确保固定块和推杆的相对位置，通过复位预紧绳实现复位。通过调节微分头可改变齿条位置，调整前轮角度。

电路设计

本电路设计采用模块化理念，提升了灵活性和可维护性，加快了开发速度。电路被划分为独立模块，便于单独调试和优化，使问题定位更快，调整更有效，方便后续模块更换和升级，缩短开发周期。为了防止电源反接损坏电路，团队加入了防反接保护措施，确保接线错误时电路安全。选择了便于插拔和接线的端子，提高了接线便捷性，减少了接线错误。

程序设计

程序开始后先进行单片机以及相关外设的初始化，对相关变量初始化设置，其中flag表示此时单片机的运行模式，read_block为读取的路标的数据块（此模块用来检测运输车行进路线），resend_times为重复发送命令次数，以防数据传输问题导致没有读取到路标数据。之后程序进入死循环，一直重复运行程序。先判断线圈是否检测到了路标，如果有的话将变量flag设置为CARD_EXIST_FLAG。再判断是否有读取到路标的数据，如果有的话将flag设置为CARD_RESDATA_FLAG。最后程序运行多次模式判断。

五、应用前景

该新型无人智能车在多个领域应用广泛。用于无人运输时，智能车可进行工厂物料搬运和仓库物流配送，提高效率，降低人工成本和工伤风险。其小型化设计适合狭小空间，能灵活应对复杂场景。在定点巡航方面，智能车适用于环境监测和安全巡逻，可利用太阳能驱动实现长时间无人监控和数据采集，适合农田监控和安防巡逻等需长时间巡逻的任务。其环保特性对绿色能源推广有重要价值，能推动公众对绿色能源的认知和技术普及。

六、结论与展望

本文介绍的新型智能无人运输车，凭借其先进的设计理念和技术特点，在无人运输和定点巡航领域展现了显著的潜力。通过太阳能电池板的高效能源收集与智能控制系统的精准导航，该智能车不仅解决了传统运输方式在能源消耗和环境污染方面的问题，还提高了运输效率和系统的可靠性。设计中应用的模块化电路、有效的防反接保护及便捷的接线设计，进一步提升了系统的稳定性和维护便利性。仿真分析表明，该智能车在复杂环境中的机动性和稳定性均表现优异，具有较高的实用价值和环保优势。

参考文献

[1]徐礼成，闫照东.无人物流运输车关键技术[J].汽车画刊，2024，（02）：60-62.

[2]马飒飒，刘玉字，赵守伟.未来战争新星-无人地面作战系统[J].装备新锐，2004（07）：6-8.

[3]刘仔玮，俞康.农用无人运输车研究现状与发展趋势[J].农业与技术，2024，44（04）：49-52.DOI：10.19754/j.nyyjs.20240229012.

作者简介：王宇豪，2003年6月，湖北省孝感市，汉族，智能行驶策略与目标优化方向；陈佳威，2001年12月，湖北孝感，汉族，能源效率与可持续性方向；刘仁杰，2004年7月，湖北黄冈市，汉族，机器人学与自动化方向；杨蒙宇，2004年1月，湖北十堰市，汉族，物体识别与技术处理方向；雷承志，2004年1月，四川自贡市，汉族，感知与导航技术的优化方向。

通讯作者：汪宇康，男，1990.10，汉族，湖北武汉，硕士，讲师，机械工程。

课题项目：2024年湖北省大学生创新创业训练计划项目：新型能源5G自主行驶港口运输车（编号：202411654004）