微型无人驾驶电动物流车总布置设计开题报告
2020-02-20 10:02
1. 研究目的与意义（文献综述）
1.1选题目的
为了物流的可靠性和安全性，减轻物流人员和场地的压力，研究一种能载货自动驾驶的电动汽车，以实现自动驾驶汽车能够安全并准确地将货物运送到目标位置。
1.2选题意义
随着世界范围内汽车保有量的快速增长，汽车给人民的生活带来便利的同时也造成交通拥堵、交通事故频发等问题。据统计数据显示，每年大约有127万人死于交通碰撞事故，2000万至5000万人因碰撞收到非致命伤害。研究表明，导致交通事故的重要原因就是驾驶员注意力不集中或者驾驶经验不足等人为因素。而驾驶行为可预测性的自动驾驶汽车能依靠功能强大的传感器来感知车辆所处的周围环境，并利用传感器获得的车辆姿态位置、道路及障碍物等信息，规划出一条安全的道路轨迹，控制车辆的方向及速度，从根本上避免了众多交通事故的发生。
现代军队中士兵的负重越来越大，严重影响了单兵移动的灵活性，增加了士兵的疲劳感，而微型无人驾驶电动物流车可以缓解士兵压力，帮助士兵携带更多物资，让士兵更安全。
2018年，我国物流行业规模达 12 万亿，占 GDP 的 16 %。目前，有 500 万辆大货车用于 500 公里半径的干线运输；1000 万辆货车用于 50 公里半径区域运输；而在 5 公里半径的毛细物流领域，则有 3000 万辆微型车、三轮和两轮车在为电商物流和外卖市场服务。快递行业已经迈向高质量发展的新时期，但行业增速不及预期，随着人口结构的变化，我国人口红利优势正在下降，人力成本不断提升。
人口红利的消失给物流产业自动化带来了机会，而新零售的到来则对物流运输效率有了更高要求，为了让交通更加安全，物流更加迅捷高效可靠，研究微型无人驾驶电动物流车的总布置设计。
1.3国内外研究现状
Nuro于2018年1月揭示了它的第一款产品R1。R1是电动自动驾驶的本地商务运载工具。它的重量为1,500磅（680千克），高度仅为6英尺（1.8米），大约是轿车宽度的一半。该车辆仅设计用于运载货物，第一个车型可容纳12个食品袋。2018年8月，Nuro和食品杂货巨头Kroger在亚利桑那州的斯科茨代尔市开展了自动驾驶送货试运营服务。四个月后，Nuro已经完成了约一千次的配送服务。12月18日，双方正式宣布向斯科茨代尔市民众提供自动驾驶送货服务。这也成为全球首个面向公众的真正意义上的无人驾驶汽车送货项目。因为Nuro在公共道路上行驶的无人驾驶配送车R1将正式告别司机、乘客，只有运输的货物。
为了解决快递“最后一公里”的配送难题，众多电商企业巨头同时锁定了无人驾驶物流车，阿里菜鸟、京东、苏宁都纷纷开始加码对无人驾驶物流车的研发，新石器与百度等企业合作研发无人驾驶物流车。
新石器无人车的宽度1米、长度2.5米、车规级底盘、通过性与电动三轮车一致，装载率与五菱宏光面包车是一致，达两个多立方。可以24小时为用户提供颠覆性效率的运输服务，同时也为无人驾驶的技术迭代提供真实的数据。2018年7月开始商业运营，启动互联网运营平台并正式为用户提供服务。
以下表格是Nuro和国内先进微型无人物流车的对比。
| 公司 | Nuro | 新石器（百度） | 卧龙一号（苏宁） |
| 外观 |
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| 发动机 | 纯电动 | 纯电动 | 纯电动 |
| 自动驾驶分级 | L4级别高度自动驾驶 | L4级别高度自动驾驶 | L4级别高度自动驾驶 |
| 车速 | 40千米/小时 | 20千米/小时 | 12千米/小时 |
| 感知定位技术 | 激光雷达、高清摄像头和无线电探测器，车辆顶部配置一台16线或32线激光雷达，而围绕车顶和车身一周，则布置了8个或以上数量的摄像头 | 1个Velodyne的16线激光雷达、一个前置双目摄像头、16个超声波雷达和RTK/IMU/V2X模块等传感器 | 多线激光雷达 GPS 惯导等多传感器融合定位方式 |
| 电池与充电技术 | 续航4小时，最大脱离接触里程为1654.9千米 | 插拔式换电方案，支持24小时不间断运营，6.35kwh，18650松下电芯智能电池包的换电系统 续航5小时 | 续航8小时 |
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| 载货技术 | 储物箱采用模块化设计 | 智能模块化货箱，可快速便捷的替换不同需求功能的货箱，满足更多场景需求 |
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| 尺寸 | 高1.8米，宽1.07米，长2.5米 | 高1.5米，宽1米，长2.5米 | 高1米，宽0.8米，长1米 |
| 底盘 | 精密设计的美国制造的车辆底盘 具有带动力的制动组件和制动器 所有关键系统冗余 双转向，双制动，双电源 | 欧洲L6e级轻电级底盘 麦弗逊式独立悬架 碟刹制动 |
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| 充满电行驶路程 | 160千米 | 100千米 | 96千米 |
| 覆盖范围 |
| 半径5千米 | 半径3千米 |
| 装载量 | 113.4千克 | 2.4立方米 | 30千克 |
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2. 研究的基本内容与方案
2.1基本内容
（1）确定微型无人物流车整体结构和基本尺寸，进行最高速度，最大爬坡度计算，计算确定汽车的最小转弯直径，汽车通过性参数，汽车行驶平顺性参数，制动性参数，据计算数据以及通讯要求，选择功率及尺寸合适的后驱动桥；
3. 研究计划与安排
3、进度安排
| 第1周 | 方案构思、文献检索、完成开题报告。 |
| 第2-3周 | 外文翻译、资料再收集。 |
| 第4周 | 确定驱动桥的参数以及选型。 |
| 第5周 | 计算确定底盘各零部件和总成的技术参数，微型无人物流车悬架的选型计算，车轮的选型计算，进行总布置设计计算。 |
| 第6-8周 | 应用 CATIA 软件建立整车的数据模型，在 CATIA 工程制图中对整车的尺寸进行标注，校核整车各个总成布置的合理性及可维修性，CATIA 软件对汽车的运动校核。 |
| 第9周 | 图样绘制、编写设计计算说明书（论文）、预答辩。 |
| 第10-12周 | 图样及设计计算说明书整理、资料袋整理，答辩资格审查 |
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4. 参考文献（12篇以上）
[1]宋瀚,徐晗,史婷婷,邹星,汪沛伟.纯电动汽车开发初期整车尺寸参数设定[j].汽车工程师,2018(09):41-43.
[2]yvette.阿波龙无人驾驶微循环电动巴士[j].设计,2019,32(02):40-41.
[3]钟文彬,周林杰.纯电动乘用车总布置设计研究[j].上海汽车,2010(08):3-7.
