一种停车库搬运机器人及其液压驱动方法与流程

本发明涉及一种停车库搬运机器人及其液压驱动方法，属于智能化车库技术领域。

背景技术：

中国停车库的发展已呈现多样化，智能立体停车库的建造已成上升趋势，如垂直升降、平面移动、巷道堆垛等是停车库中较为先进的库型。这种形式的车库容量大，调车速度快，自动化程度高，是各大城市解决停车难的最佳选择。

随着汽车数量的增加，各种大、长、重的车型如宝马7系、路虎、suv等车型也在快速递增，据了解目前国内还没有与智能立体停车库配套的能举升2.5顿以上的搬运机器人（搬运器）。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的难点，提供一种可举升搬运2.5顿至3顿内汽车的停车库搬运机器人，应用液压技术可提供强劲的动力，采用两套电机和油泵并联式的液压控制系统，互为备用，当一套出故障时另一套可以正常供油提供驱动，控制搬运机器人继续完成工作后返回停泊地待修。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种停车库搬运机器人及其液压驱动方法，包括液压控制系统和底盘机构，液压控制系统包括液压油箱、液压电器控制系统、液压油缸，设置于底盘机构上的液压油箱内至少安装有两套并联互为备用的电机和油泵，各电机分别与各油泵连接，各油泵的出油口分别与一并联阀的各进油口连通，并联阀的出油口通过与其连接的插装阀块总成分别与设置在插装阀块总成上的前轮推正油缸电磁阀组，后轮推正油缸电磁阀组和升降油缸电磁阀组相连通；设置于底盘机构上的液压油缸包括前轮推正油缸、后轮推正油缸、升降油缸；前轮推正油缸电磁阀组，后轮推正油缸电磁阀组和升降油缸电磁阀组分别与设于底盘机构上的前轮推正油缸，后轮推正油缸和升降油缸相连动。

本发明进一步限定的技术方案是：并联阀的阀体结构包括一个至少具有两个单向阀进油通道和一个出油通道。

进一步的，举升机构包括横拉齿条组和前升降齿轮箱、中升降齿轮箱、后升降齿轮箱，升降油缸的活塞杆与横拉齿条组相连，横拉齿条组啮合连接前升降齿轮箱、中升降齿轮箱和后升降齿轮箱；前轮推正机构包括前轮推正齿条组、前轮推正齿轮箱，前轮推正油缸安装于设置在底盘机构上，其活塞杆与前轮推正框架相连并通过设于前轮推正框架上的前轮推正齿条组与前轮推正齿轮箱内的齿轮啮合带动前轮推正齿条组做同步的伸缩运动；后轮推正机构包括传动齿条、两个后轮推正齿轮箱，后轮推正油缸安装于设置在底盘机构上的后轮推正框架上，其活塞杆与传动齿条连接，传动齿条与两个后轮推正齿轮箱内的上齿轮啮合，传动齿条驱动两个后轮推正齿轮箱内的齿轮，后轮推正齿轮箱内的下齿轮带动与各后轮推正齿轮箱啮合的后轮推正齿条同步伸缩运动。

更进一步的，升举机构中的横拉齿条组包括前横拉齿条、中横拉齿条和后横拉齿条，前横拉齿条、中横拉齿条和后横拉齿条之间分别通过前横拉齿条拉杆和后横拉齿条拉杆相连，升降油缸的活塞杆连接后横拉齿条拉杆，前横拉齿条、中横拉齿条和后横拉齿条同步水平啮合连接前升降齿轮箱、中升降齿轮箱和后升降齿轮箱内的齿轮，前升降齿轮箱、中升降齿轮箱和后升降齿轮箱内均对称布置有两根垂直升降齿条，且各升降齿轮箱内的垂直升降齿条与其内的齿轮啮合连接，前升降齿轮箱、中升降齿轮箱和后升降齿轮箱内的垂直升降齿条分别与底盘机构上的前顶板、中顶板和后顶板相连。

更进一步的，底盘机构上中顶板两端连接由框架组成的前轮推正机构和后轮推正机构，前轮推正机构的框架中心处设有前轮推正齿轮箱，其两侧设有左前叉齿框架和右前叉齿框架，前轮推正齿条组为第一前轮推正齿条和第二前轮推正齿条，前轮推正齿轮箱内的前轮推正齿轮啮合连接横向对称布置的第一前轮推正齿条和第二前轮推正齿条，第一前轮推正齿条通过左连杆连接左前叉齿框架，第二前轮推正齿条通过右连杆连接右前叉齿框架，右连杆与前轮推正油缸的活塞杆相连，前轮推正油缸的底座固定于前轮推正机构的框架上，前轮推正油缸驱动第二前轮推正齿条伸缩，并带动相对的第一前轮推正齿条同步伸缩运动；后轮推正机构的框架的前后设有两个后轮推正齿轮箱，其两侧设有左后叉齿框架和右后叉齿框架，各后轮推正齿轮箱内的双齿齿轮的下齿轮啮合连接横向对称布置的第一后轮推正齿条和第二后轮推正齿条，第一后轮推正齿条通过左连杆连接左后叉齿框架，第二后轮推正齿条通过右连杆连接右后叉齿框架，后轮推正油缸的底座固定于后轮推正机构的框架上，两个双齿齿轮的上齿轮通过传动齿条传动连接，传动齿条通过连接块与后轮推正油缸的活塞杆相连，传动齿条纵向拉动两个双齿齿轮，并带动与各双齿齿轮的下齿轮连接的后轮推正齿条同步伸缩运动。

进一步的，前轮推正机构的框架沿底盘机构的纵向两侧设有一对前轮推正上下双轨滑道，左前叉齿框架和右前叉齿框架沿底盘机构的纵向两侧均设有滑块，滑块与上下双轨滑道滑动连接，左前叉齿框架和右前叉齿框架沿底盘机构的横向外侧设有两根叉齿，前轮推正机构的框架上位于左前叉齿框架和右前叉齿框架外沿设有一对对称布置的前轮推板，前轮推板上设有滚动体；后轮推正机构的框架沿底盘机构的纵向两侧设有一对后轮推正上下双轨滑道，左后叉齿框架和右后叉齿框架沿底盘机构的纵向两侧均设有滑块，滑块与上下双轨滑道滑动连接，左后叉齿框架和右后叉齿框架沿底盘机构的横向外侧均设有十二根叉齿；后轮推正机构的框架上位于左后叉齿框架和右后叉齿框架外沿设有一对对称布置的后轮推板，后轮推板上设有滚动体。

进一步的，底盘机构前、后两端设有前、后行走机构，前、后行走机构的前后行走轮处设有四个对称布置的导向轮，前、后行走机构包括设于前后行走轮处的伺服电机、主动齿轮、过渡齿轮和被动齿轮，伺服电机通过减速机带动主动齿轮，主动齿轮通过过渡齿轮传动连接被动齿轮，被动齿轮套接于前后行走轮的轮轴上，用以驱动前后行走轮，前行走机构的主动齿轮轮轴上安装有旋转式编码器。

进一步的，底盘机构中部安装有两只辅助行走轮，辅助行走轮的轮轴上装有门式光电开关。

进一步的，底盘机构上设有应急处理线路转换控制器，应急处理线路转换控制器包括转换开关、第一航空插头和第二航空插头，转换开关具有切换第一航空插头接入外接动力电源的第一状态和切换第二航空插头连接手持外部开关盒控制液压系统的第二状态。

进一步的，液压控制箱的侧面设有油面线观察窗和与前推正油缸、后推正油缸、起升油缸相配套的三套压力表，在各油泵的进油口处分别设有过滤器。

本发明采用液压驱动方法，工作时包括前轮推正步骤、后轮推正步骤、举升步骤、恢复初始状态步骤，前轮推正步骤：接通前轮推正液压阀组，液压油箱内的电机驱动油泵为前轮推正油缸供油，前轮推正油缸活塞杆推动第二前轮推正齿条伸缩，并带动相对的第一前轮推正齿条同步伸缩运动，使前轮推正框架也随之伸缩调整，当前轮推正框架两侧的前轮推板均触碰到汽车前胎内侧时，前轮推板触动限位开关，前轮推正动作完成，前轮推正液压阀组停止工作并保持压力；

后轮推正步骤：接通后轮推正液压阀组，液压油箱内的电机驱动油泵为后轮推正油缸供油，后轮推正油缸活塞杆推动传动齿条伸缩，传动齿条同步带动与其啮合连接的两个后轮推正齿轮箱内的双齿齿轮的上齿轮转动，双齿齿轮的下齿轮也随之同步转动并带动与之啮合的后轮推正齿条同步伸缩，使后轮推正框架也随之伸缩调整，当后轮推正框架两侧的后轮推板均触碰到汽车后胎内侧时，后轮推板触动限位开关，后轮推正动作完成，后轮推正液压阀组停止工作并保持压力；

举升步骤--前、后轮推正液压阀组停止工作，程序控制接通举升机构的升降油缸电磁阀，液压油箱内的电机驱动油泵为升降油缸供油，升降油缸活塞杆推（拉）动横拉齿条组，横拉齿条组同时带动前升降齿轮箱、中升降齿轮箱和后升降齿轮箱内的齿轮转动以推动与各齿轮啮合的垂直升降齿条同步举升，当举升到设定高度时，触动升降限位开关，举升动作停止，举升动作被保压制动；

恢复初始状态步骤：汽车搬入停车位后，液压油箱内的电机驱动油泵恢复为升降油缸供油，升降油缸向下拉动齿条组，横拉齿条组横拉齿条组同时带动前升降齿轮箱、中升降齿轮箱和后升降齿轮箱内的齿轮转动以拉动与各齿轮啮合的垂直升降齿条同步向下运动至初始位置，同时液压油箱内的电机驱动油泵为前轮推正油缸和后轮推正油缸供油，推动前轮推正框架和后轮推正框架恢复起始位置。

本发明的有益效果是：1、具有高自动化程度，可以自主完成存取车的行走、推正、举升，机器人为伸缩式梭齿超薄型，整体占地空间小，符合国家规定的标准。

2、互为备用的两套电机和油泵，若在运行时其中一台电机或油泵发生故障，另一套可继续完成工作后返回停泊地待修，油面线观察窗和压力表可以为操作人员提供工作时的压力状态，以便将系统压力调整至合适状态。

3、采用门式光电开关进行机器人的定位和旋转式编码器采集机器人的位置信息数据，并通过plc控制系统的收集处理统一控制，可以实现停车与取车的全自动化。

附图说明

图1为本发明液压线路示意图。

图2为本发明的结构示意图。

图3为本发明的结构又一示意图。

图4为图2的左视结构示意图。

图5为本发明的应急处理线路转换控制器接口图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的一种停车库搬运机器人及其液压驱动方法，如图1所示，包括液压控制系统和底盘机构，液压控制系统由液压油箱47、两台油浸式电机48、两台油泵49、一个具有两个单向阀进油通道和一个出油通道组成的并联阀、两个过滤器、一个插装阀块总成50、三套压力表、前推正油缸52、后推正油缸38、起升油缸18各一，本液压系统可采用常规电器控制，所述液压电器控制系统内置于搬运机器人电器控制箱内。

当前推正油缸38工作时，液压电器控制系统启动内置于液压油箱内的两台电机48同时工作带动与之相连的两台油泵49，泵出的液压油通过油管各自进入并联阀内的单向阀进油通道，混合在一起通过并联阀出油通道经过与液压油箱内出油口连接的油管，带有一定油压的液压油经过油箱外出油口与插装阀块总成50相连的油管进入阀内，再分配给前推正油缸阀组65，液压油经过前推正油缸阀组65的进出油口经油管送入前推正油缸进出油口，推出活塞杆做功。

反向工作时液压油经过前推正油缸阀组65的进出油口将液压油通过油管送入前推正油缸38的进出油口，收回活塞杆并将油缸内液压油推出经前推正油缸进出油口通过油管回到推正油缸阀组65的进出油口再经过插装阀块总成经过油管再经过液压油箱回油口回到油箱。后推正油缸38及起升油缸18的工作过程与前推正油缸38工作同理，工作时各自通过相对应的进出油口运动。

如图2-4所示，更具体地说，液压控制系统包括液压油箱47、液压控制箱50，液压控制箱50内安装有两套并联互为备用的电机48和油泵49，液压油箱47通过液压控制箱连接插装阀块总成50，插装阀块总成50上设有前轮推正油缸电磁阀组65，后轮推正油缸电磁阀组66和升降油缸电磁阀组67，前轮推正油缸电磁阀组，后轮推正油缸电磁阀组和升降油缸电磁阀组分别与设于底盘机构上的前轮推正油缸52，后轮推正油缸38和升降油缸18相连；升降油缸18的活塞杆通过连接杆19与横拉齿条组相连，横拉齿条组驱动连接前、中、后升降齿轮箱12；前推轮正油缸52安装于前轮推正框架上、其活塞杆与前轮推正框架相连并通过设于前轮推正框架上的第一前轮推正齿条27经前轮推正齿轮箱24带动相对的第二前轮推正齿条28做同步的伸缩运动；后轮推正油缸38安装于后轮推正框架上、其活塞杆与传动连接两个后轮推正齿轮箱34的传动齿条39相连，传动齿条39驱动两个后轮推正齿轮箱34并带动与各后轮推正齿轮箱34连接的后轮推正齿条同步伸缩运动。

底盘机构前、后两端设有前行走机构2和后行走机构7，前行走机构2和后行走机构7的前、后轮架5下分别装有前后行走轮3，前、后行走机构的前后行走轮3处设有四个对称布置的导向轮1，前、后行走机构包括设于前后行走轮3处的伺服电机4、主动齿轮9、过渡齿轮10和被动齿轮11，伺服电机4通过减速机带动主动齿轮9，主动齿轮9通过过渡齿轮10传动连接过渡齿轮11，过渡齿轮10套接于前后行走轮3的轮轴上，构成前后行走轮的转动系统8，前行走机构2的主动齿轮轮轴上安装有旋转式编码器55。

底盘机构的上部设有举升机构，举升机构包括横拉齿条组和前、中、后升降齿轮箱12，横拉齿条组包括前、中、后横拉齿条13，前、中、后横拉齿条13之间分别通过前横拉齿条拉杆16和后横拉齿条拉杆17相连，升降油缸的活塞杆连接后横拉齿条拉杆17，前、中、后横拉齿条13同步水平啮合连接前、中、后升降齿轮箱12内的齿轮14，前、中、后升降齿轮箱12内均对称布置有两根垂直升降齿条15，且各齿轮箱内的垂直升降齿条15与其内的齿轮14啮合连接，前、中、后升降齿轮箱12内的垂直升降齿条分别与前顶板44、中顶板22和后顶板45相连，实现升降机构的升降。

中顶板22两侧连接由框架组成的前轮推正机构20和后轮推正机构21，前轮推正机构的框架中心处设有前轮推正齿轮箱24，其两侧设有左前叉齿框架33和右前叉齿框架25，前轮推正齿轮箱24内的前轮推正齿轮26啮合连接横向对称布置的第一前轮推正齿条27和第二前轮推正齿条28，第一前轮推正齿条27通过左连杆连接左前叉齿框架33，第二前轮推正齿条28通过右连杆连接右前叉齿框架25，右连杆与前轮推正油缸52的活塞杆相连，前轮推正油缸52的底座固定于前轮推正机构20的框架上，前轮推正油缸20驱动第二前轮推正齿条28伸缩，并带动相对的第一前轮推正齿条27同步伸缩运动；后轮推正机构21的框架的前后设有两个后轮推正齿轮箱34，其两侧设有左后叉齿框架35和右后叉齿框架36，各后轮推正齿轮箱内的双齿齿轮37的下齿轮啮合连接横向对称布置的第一后轮推正齿条63和第二后轮推正齿条64，第一后轮推正齿条63通过左连杆连接左后叉齿框架35，第二后轮推正齿条64通过右连杆连接右后叉齿框架36，后轮推正油缸38的底座固定于后轮推正机构21的框架上，两个双齿齿轮37的上齿轮通过传动齿条39传动连接，传动齿条39通过连接块与后轮推正油缸38的活塞杆相连，传动齿条39纵向拉动两个双齿齿轮37，并带动与各双齿齿轮37的下齿轮连接的后轮推正齿条同步伸缩运动。

前轮推正机构20的框架沿底盘机构的纵向两侧设有一对前轮推正上下双轨滑道23，左前叉齿框架33和右前叉齿框架25沿底盘机构的纵向两侧均设有滑块29，滑块29与上下双轨滑道23滑动连接，左前叉齿框架33和右前叉齿框架25沿底盘机构的横向外侧设有两根叉齿30，前轮推正机构20的框架上位于左前叉齿框架33和右前叉齿框架25外沿设有一对对称布置的前轮推板31，前轮推板31上设有前轮滚动体32；后轮推正机构21的框架沿底盘机构的纵向两侧设有一对后轮推正上下双轨滑道23，左后叉齿框架35和右后叉齿框架36沿底盘机构的纵向两侧均设有滑块29，滑块29与上下双轨滑道23滑动连接，左后叉齿框架35和右后叉齿框架36沿底盘机构的横向外侧均设有十二根后叉齿41；后轮推正机构21的框架上位于左后叉齿框架35和右后叉齿框架36外沿设有一对对称布置的后轮推板42，后轮推板42上设有后轮滚动体43。

前轮推正机构20与底盘机构中部两根定位轴46相对应的位置设有定位滑套47，定位滑套47套接于定位轴46上，在升降过程中起到定位导向的作用。

底盘机构中部安装有两只辅助行走轮6，辅助行走轮6的轮轴上装有门式光电开关56。

电源线采用三相五芯自泊位处用卷线器通过滑轮由电缆拨叉57接入接线盒58，各种动作均可采用无线通信方式，无需数据线输入，既降低了制作成本又极大地提升了可靠性。

底盘机构上设有应急处理线路转换控制器59和内置于电器箱54的液压电器控制系统、运行电器控制系统plc控制系统，应急处理线路转换控制器59包括转换开关60、第一航空插头61和第二航空插头62，转换开关59可切换至临时外接动力电源由第一航空插头61接入，当液压控制系统线路发生故障时，手持外部开关盒接入第二航空插头62，可驱动液压控制系统恢复动作，便于机器人复位检修。

液压控制箱的侧面设有油面线观察窗53和与前推正油缸、后推正油缸、起升油缸相配套的三套压力表51，在各油泵的进油口处分别设有过滤器64以过滤油泵的进油，控制油泵运行品质。

一种停车库搬运机器人的液压驱动方法，在由液压控制箱和插装阀块总成50构成的液压控制系统中，液压油箱的液压输出端连接插装阀块总成50，插装阀块总成上设有前轮推正油缸电磁阀组，后轮推正油缸电磁阀组和升降油缸电磁阀组，前轮推正油缸电磁阀组，后轮推正油缸电磁阀组和升降油缸电磁阀组分别与设于底盘机构上的前轮推正油缸52，后轮推正油缸38和升降油缸18相连，工作时包括以下步骤；

前轮推正步骤--接通前轮推正液压阀组，液压油箱内的电机驱动油泵为前轮推正油缸52供油，前轮推正油缸52的活塞杆推动第二前轮推正齿条28伸缩，并带动相对的第一前轮推正齿条27同步伸缩运动，使前轮推正框架也随之伸缩调整，当前轮推正框架两侧的前轮推板31均触碰到汽车前胎内侧时，前轮推板触动限位开关，前轮推正动作完成，前轮推正液压阀组断开，工作停止保压；

后轮推正步骤--接通后轮推正液压阀组，液压油箱内的电机驱动油泵为后轮推正油缸38供油，后轮推正油缸38的活塞杆推动传动齿条39伸缩，传动齿条39同步带动与其啮合连接的两个后轮推正齿轮箱34内的双齿齿轮37的上齿轮转动，双齿齿轮37的下齿轮也随之同步转动并带动与之啮合的后轮推正齿条同步伸缩，使后轮推正框架也随之伸缩调整，当后轮推正框架两侧的后轮推板42均触碰到汽车后胎内侧时，后轮推板触动限位开关，后轮推正动作完成，后轮推正液压阀组断开，工作停止保压；

举升步骤--前、后轮推正液压阀组停止工作，程序控制接通举升机构的升降油缸电磁阀组，液压油箱为升降油缸18供油，升降油缸18向上推动横拉齿条组，横拉齿条组同时带动前、中、后升降齿轮箱12内的齿轮14转动以推动与各齿轮14啮合的垂直升降齿条15同步举升，当举升到设定高度时，触动升降限位开关，举升动作停止，举升动作被保压制动；

恢复初始状态步骤--汽车搬入停车位后，液压油箱内的电机驱动油泵恢复为升降油缸18供油，升降油缸18向下拉动齿条组，横拉齿条组横拉齿条组同时带动前、中升、后升降齿轮箱12内的齿轮14转动以拉动与各齿轮14啮合的垂直升降齿条15同步向下运动至初始位置，同时液压油箱的电机驱动油泵为前轮推正油缸52和后轮推正油缸38供油，推动前轮推正框架和后轮推正框架恢复起始位置。

本实施例的机器人可设计具有独立电气自动控制系统，主控(或上级)系统通过无线或有线方式向机器人控制系统发送车位代码和存车或取车指令，机器人就能自动完成定位、存取车动作。减轻主控系统控制负担，也简化了与主控的连接线路，有利于提高可靠性。机器人控制系统自动检测欠压、错相、过载、越限、动作超时等故障，并及时启动保护程序。主控(或上级)系统能实时地获取机器人状态信息，故障信息。配备手动调整单元和应急操作装置，用于安装调试时和异常情况下使用。

搬运机器人的高度决定了停车库的停车层的高度，降低搬运机器人的高度既增加了停车库空间高度的有效利用，又降低了土建或钢结构的高度建造成本，采用双电机双泵并联工作，既充分利用了液压油箱的空间，又在不损失功率的状态下降低了因电机体积而占用的搬运机器人的高度，（同功率的一台电机的高度要超出两台电机相加的50%）。该机器人具有高自动化程度，可以自主完成存取车的行走、推正、举升，机器人为伸缩式梭齿超薄型，整体占地空间小，整体高度仅为22公分，符合国家规定的标准。

目前市面上长、重、宽的轿车越来越多，超过两吨以上的已很多，如汽车后备箱载物甚至超过2.5吨以上的车都不在少数，而与车库配套的载车量超过两吨的搬运设备很少，超过2.5吨的几乎是空白，采用液压驱动可获取强劲的动力，本发明的搬运机器人可轻松载车2.5吨至3吨以内的重车。

为防止液压油通过外接的电机法兰渗入电机内腔而造成滴漏，本发明采用了油浸式电机和油泵，将其设计在封闭在液压油箱内，使该结构的滴漏为零。

采用伺服电机驱动机器人行走，可使搬运机器人具有更强的动力、更快的运行速度、更好的定位精度。

本发明工作时，遇有其中一台电机或油泵发生故障，为了不影响搬运汽车过程的中断，双电机和双油泵通过并联阀同时工作，可实现互为备用，即其中任何一电机或油泵发生工作时，另一电机和油泵可继续正常工作将汽车搬运过程完成后进行维修，不会因该故障而引起的汽车不能出库。油面线观察窗和与各油缸配套的压力表可以为操作人员提供工作时的压力状态，以便将系统压力调整至合适状态。

采用门式光电开关进行机器人的定位和旋转式编码器采集机器人的位置信息数据，并通过plc控制系统的收集处理统一控制，可以实现停车与取车的全自动化。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。