本研究根据国内铁路运输、水路运输、公路运输运输形式中粮食流通装备的现状及存在问题，提出了按照系统工程构建节点粮食物流体系；加强节点标准化建设；注重自主科技创新、加强具有自主知识产权的新产品开发；加强信息化、智能化、网络化等技术应用四方面研究方向。为粮食物流装备及专用车辆技术的发展做出贡献。本书可作为科研机构、设计院所、物流工程企业、粮食物流相关专业人员的重要参考书，也可作为高校物流、车辆和粮食食品专业的教材。

本书的撰写与出版对智能粮食物流装备和专用车辆的发展做出贡献，针对目前存在的问题提出了作者的看法和解决方案，对现代化智能粮食物流装备具有参考意义和实用价值。

前言至2021年，全国粮食总产量已连续7年保持在1.3万亿斤以上，体量巨大的粮食生产背后，需要以强大的、系统的粮食物流网为支撑来完成收购、集并、储运、加工、配送、信息处理等任务，需要以完备的粮食物流装备与专用车辆体系为基础来保障跨储粮生态区的公铁水多式联运和绿色仓储关键环节的高效展开。2022年中央一号文件《中共中央国务院关于做好2022年全面推进乡村振兴重点工作的意见》指出，要统筹做好重要农产品调控。加强智能粮库建设，促进人防技防相结合，强化粮食库存动态监管。坚持节约优先，落实粮食节约行动方案，深入推进产运储加消全链条节粮减损。强化粮食安全教育，反对粮食浪费。我国十四五规划聚焦数字粮储建设，进一步加快5G、人工智能、大数据等新一代信息技术与粮食的产、购、储、加、销深度融合，实施上云用数赋智，推动数据赋能粮食全产业链协同转型。科技赋能已成为我国粮安工程的重要标签，应充分运用云计算、物联网、人工智能等新一代信息技术，加大对绿色科技储运技术和装备的研发力度，推动智能粮食物流转运车、智能粮食装车机在公铁水多式联运和智慧仓储的落地应用，促进粮食储运物流体系的智能化升级，筑牢粮食安全底座。智能粮食物流装备与专用车辆技术基于传统物流装备与专用汽车技术，面向以跨储粮生态区的公铁水多式联运和智慧粮库为核心的现代化粮食产后储运全产业链，融入成套化、系列化、模块化、智能化的云计算、物联网、5G等高新技术，突破高端物流装备和智能网联汽车技术落地于粮食储运场景的技术瓶颈，有利于大幅度降低粮食物流成本和粮损率，提高粮食物流效率，藏粮于技，守护大国粮仓端稳中国饭碗。本书共7章，着重讲解智能粮食装车机、智能粮食转运车、智能粮仓清扫车、智能粮库平仓车及其数字化设计技术、高精建图、定位导航、路径规划、运动控制关键技术等方面的内容。本书以智能粮食物流装备与专用车辆技术为出发点，力求体系框架清晰、重点突出，案例具有实际参考价值。本书由河南工业大学张博强担任主编，由郑州新基业汽车电子有限公司高军华，上海交通大学王亚飞，河南工业大学张涛、孙朋、冯天培担任副主编，具体编写分工如下：张博强负责全书统稿工作，并编写第1章和第4章；高军华编写第3章3.3节、第6章6.2节；王亚飞编写第3章3.4节、3.5节和第6章6.1节；张涛编写第3章3.1节、3.2节和第5章；孙朋编写第2章；冯天培编写第7章；大连中车集装箱有限公司周雪编写了集装箱部分内容，郑州新基业汽车电子有限公司郭文明编写了第6章部分内容；上海交通大学研究生李若尧，河南工业大学研究生高天智、陈新明、张文博、刘畅、申浩浩、李家澳、郭晓静、李东鼎、高衡、张成龙、郭红阳参与了部分文字的修订工作。智能粮食物流装备与专用车辆技术涉及知识面较广，目前仍在高速发展中，由于编者水平有限，书中难免有不足和疏漏之处，欢迎读者批评指正。编者2022年12月

先后参与国家863燃料电池汽车重大专项1项、上海市汽车工业科技发展基金1项，主持河南省科技计划项目、河南省高等学校重点研发项目、上海大众、长安汽车、宇通客车等60余项省部级和汽车企业核心技术研发工作。已授权专利70余项、起草企业标准10余项，所负责开发技术均全部在上市车型中批量推广应用。

1绪论(1)

1.1粮食物流装备概述(1)

1.1.1我国粮食物流总体状况(1)

1.1.2粮食物流转运(1)

1.1.3常见粮食物流装备现状(2)

1.1.4我国粮食散装运输现状(8)

1.2常见粮食物流装备及专用车辆(9)

1.2.1固定式粮食物流装备(9)

1.2.2移动式粮食物流装备(12)

1.2.3粮食水路运输装备(19)

1.2.4粮食运输专用车辆(23)

1.3常见粮食物流中存在的问题和发展趋势(26)

1.3.1粮食铁路运输存在的问题(26)

1.3.2粮食水路运输存在的问题(26)

1.3.3粮食仓库装卸装备存在的问题(27)

1.3.4粮食集装箱运输存在的问题(28)

1.3.5我国粮食物流问题的对策(30)

1.3.6粮食物流装备发展趋势(32)

1.3.7粮食物流专用车辆发展趋势(33)

习题(34)

2粮食物流装备数字化设计新技术(35)

2.1数字化设计方法(35)

2.1.1虚拟调试技术(35)

2.1.2数字孪生技术(38)

2.2数字化设计案例(44)

2.2.1智能粮食物流装备的数字化设计案例(44)

2.2.2智能粮食物流专用车辆的数字化设计案例(46)

习题(48)

3智能粮食物流装备底层通用技术(49)

3.1运动学几何基础(49)

3.1.1常用参考坐标系(49)

3.1.2坐标系转换(50)

3.1.3空间点和姿态的描述(52)

3.2状态估计方法(59)

3.3智能化硬件架构(63)

3.3.1视觉传感器(63)

3.3.2激光雷达传感器(66)

3.3.3其他硬件设备(68)

3.4环境感知方法(68)

3.4.1主要感知传感器(69)

3.4.2粮仓重要场景分析(69)

3.4.3针对视觉摄像头的感知方法(70)

3.4.4针对激光雷达的感知方法(71)

3.5规划与决策方法(72)

3.5.1全局规划方法(72)

3.5.2局部规划方法(74)

3.5.3覆盖式清扫路径规划方法(77)

习题(78)

4智能粮食装车机(80)

4.1粮食装车机概述(80)

4.1.1汽车粮食装车机(80)

4.1.2火车粮食装车机(84)

4.2智能粮食装车机设计(88)

4.2.1汽车粮食装车机设计(88)

4.2.2火车粮食装车机及其结构(96)

习题(105)

5智能粮食转运车(106)

5.1总体结构设计(106)

5.1.1底盘结构设计(106)

5.1.2动力电池(111)

5.2智能粮食转运车自动驾驶技术的实现(113)

5.2.1智能控制系统架构设计(113)

5.2.2智能粮食转运车控制技术(113)

习题(118)

6智能粮仓清扫车(119)

6.1总体结构设计(119)

6.1.1底盘结构设计(119)

6.1.2上装结构设计(128)

6.2智能粮仓清扫车专用控制系统设计(134)

6.2.1智能控制系统架构设计(134)

6.2.2智能粮仓清扫车控制技术(136)

习题(142)

7智能粮库平仓车(143)

7.1总体结构设计(144)

7.1.1底盘结构设计(144)

7.1.2上装结构设计(162)

7.2智能粮库平仓车专用控制系统设计(174)

7.2.1智能控制系统架构设计(174)

7.2.2智能粮食平仓车控制技术(175)

习题(179)

参考文献(180)