一种伸缩式停车机器人及其控制方法与流程

本发明涉及汽车停泊技术领域，具体是一种伸缩式停车机器人及其控制方法。

背景技术：

随着社会的发展、科学技术的进步，智能停车场广泛被人们熟知和使用，停车机器人作为智能停车场重要的一部分，近年来也得到了快速发展，但现有停车机器人仍存在一些缺点，如专利cn209924535u公开的一种停车机器人，能够改变夹臂的高度，提高越障能力，但夹臂式停车机器人需要根据不同轴距的轿车改变自身长度，结构复杂并增加了控制难度；又如专利cn206530117u公开的一种智能全向移载平台泊车机器人，可以实现零回转半径，能够使用梳齿架和托盘两种搭载乘用车的装置，但这种停车方式需要将待停车辆停在辅助停车装置上，限制了其使用条件。

技术实现要素：

针对现有停车机器人结构复杂、需要增设额外的辅助停车装置等技术难题，本发明提供一种伸缩式停车机器人及其控制方法，无需使用辅助停车装置，在不改变机体的长度与宽度的情况下，适应于不同轴距和轮距的轿车的停车。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种伸缩式停车机器人，包括框架式机体及安装在机体上的多个伸缩机构、多个升降机构、多个车轮和控制系统，所述的机体的长度大于待停轿车的最大长度，所述的机体的宽度小于待停轿车的最小宽度，每个所述的伸缩机构的输出端连接有一根伸缩杆，每根所述的伸缩杆沿所述的机体的宽度方向设置，所述的多个车轮和所述的多个升降机构安装在所述的机体的底部，所述的多个升降机构用于抬升所述的机体，每个所述的车轮由轮毂电机驱动，所述的控制系统用于控制所述的多个伸缩机构、多个升降机构及多个轮毂电机的运行，停车机器人装载待停轿车时，每根所述的伸缩杆沿所述的机体的宽度方向向外伸展，待停轿车的每个轮胎由落入该轮胎正投影范围内的两根所述的伸缩杆支撑。

多根伸缩杆可以适用于不同轴距的轿车，同时，通过改变伸缩杆的长度，可以适用于不同轮距的轿车，实现不同轴距和轮距的轿车的停车，无需使用辅助停车装置，也无需改变机体的长度与宽度。

作为优选，所述的多个伸缩机构由四组伸缩单元组成，每组所述的伸缩单元对应待停轿车的一个轮胎，每组所述的伸缩单元包括多个直线电机，所述的多个直线电机的一端并排安装在所述的机体上，所述的多个直线电机的另一端分别与一根伸缩杆固定连接，所述的机体的宽度方向的两侧分别开设有多个安装孔，每根所述的伸缩杆穿设于一个所述的安装孔，停车机器人空载时，每根所述的伸缩杆收缩于一个所述的安装孔内；停车机器人装载待停轿车时，每根所述的伸缩杆自一个安装孔伸出所述的机体。将多个直线电机并排安装设置，结构紧凑，便于伸缩杆的长度调节。当直线电机执行模块发送指令，多个直线电机同步工作，推动多根伸缩杆分别从安装孔内伸出，当其中几个直线电机推动相应的伸缩杆伸展至与待停轿车的轮胎的内侧面接触时，这几个直线电机的推力瞬间增大并停止工作，其余直线电机继续伸展一定距离，该距离与待停轿车的轮胎的最大胎宽相同，此后，各个伺服电机工作，将停车机器人的机体抬升至待停轿车的轮胎与待停轿车所在地面脱离，待停轿车的每个轮胎由落入该轮胎正投影范围内的两根伸缩杆支撑，即可开始转运待停轿车。

进一步地，每个所述的车轮配套有一个所述的升降机构，每个所述的升降机构包括支撑座、滑轨、滚珠丝杠、伺服电机、第一支撑杆和第二支撑杆，所述的支撑座、滑轨和伺服电机的机壳分别与所述的机体固定连接，所述的滑轨沿所述的机体的长度方向设置，所述的支撑座和所述的伺服电机分别设置在所述的滑轨的长度方向的两侧，所述的滚珠丝杠的螺杆与所述的滑轨并行设置，所述的滚珠丝杠的螺杆的一端与所述的支撑座可转动地连接，所述的滚珠丝杠的螺杆的另一端与所述的伺服电机的输出端固定连接，所述的滚珠丝杠的螺母可滑动地安装在所述的滑轨上，所述的第一支撑杆的两端分别与所述的支撑座和配套的车轮的轮轴铰接，所述的第二支撑杆的两端分别与所述的滚珠丝杠的螺母和配套的车轮的轮轴铰接。升降机体过程中，伺服电机旋转，带动滚珠丝杠的螺杆旋转，进而带动滚珠丝杠的螺母沿滑轨滑动，改变第一支撑杆和第二支撑杆的角度，从而改变车轮与机体之间的距离，实现停车机器人的高度调节。

进一步地，所述的滚珠丝杠的螺杆的一端与所述的支撑座经双列深沟球轴承可转动地连接。

进一步地，所述的控制系统包括信息处理模块、通讯模块、环境感知模块、伺服电机执行模块、转向驱动执行模块和直线电机执行模块；

所述的信息处理模块用于接收通讯模块和环境感知模块传递的信息，以及调用伺服电机执行模块、转向驱动执行模块和直线电机执行模块执行相应的动作；

所述的通讯模块用于接收外部云端控制器发送的停车指令和待停轿车的位置及车牌号信息，并将信息传递给信息处理模块；

所述的环境感知模块用于探知停车机器人当前所处位置信息及机体高度信息，并将信息传递给信息处理模块；

所述的伺服电机执行模块用于根据信息处理模块的指令，控制各个伺服电机旋转，以改变停车机器人的机体高度；

所述的转向驱动执行模块用于根据信息处理模块的指令，控制各个轮毂电机旋转，实现停车机器人的全方位转向与驱动；

所述的直线电机执行模块用于根据信息处理模块的指令，控制各个直线电机伸缩，并将各个直线电机的长度与推力信息反馈给信息处理模块。

作为优选，每根所述的伸缩杆为圆柱杆，每个所述的安装孔为圆形孔。

作为优选，每个所述的车轮的外缘部分采用麦克纳姆轮结构，每个所述的轮毂电机安装于所述的车轮的内缘。

一种上述伸缩式停车机器人的控制方法，包括以下步骤：

步骤s1，通讯模块接收到外部云端控制器发送的停车指令和待停轿车的位置及车牌号信息后，将信息传递给信息处理模块，信息处理模块收到信息后，向转向驱动执行模块发送指令，由转向驱动执行模块控制各个轮毂电机旋转，使停车机器人空载行驶至待停轿车的正下方，其中，在停车机器人空载行驶过程中，环境感知模块实时探知停车机器人所处位置信息，由所述的控制系统控制多个轮毂电机实时调整停车机器人的行驶轨迹；

步骤s2，停车机器人空载行驶至待停轿车的正下方后，信息处理模块向伺服电机执行模块发送指令，控制各个伺服电机旋转，将停车机器人的机体高度降至最低；

步骤s3，信息处理模块向直线电机执行模块发送指令，控制各个直线电机开始伸展，并将各个直线电机的长度与推力信息实时反馈给信息处理模块；当其中几个直线电机推动相应的伸缩杆伸展至与待停轿车的轮胎的内侧面接触时，这几个直线电机的推力瞬间增大并停止工作，其余直线电机继续伸展一定距离，该距离与待停轿车的轮胎的最大胎宽相同；

步骤s5，信息处理模块向伺服电机执行模块发送指令，控制各个伺服电机旋转，将停车机器人的机体抬升至待停轿车的轮胎与待停轿车所在地面脱离，待停轿车的每个轮胎由落入该轮胎正投影范围内的两根伸缩杆支撑；

步骤s6，信息处理模块向转向驱动执行模块发送指令，由转向驱动执行模块控制各个轮毂电机旋转，使停车机器人将待停轿车转运至指定停车位，其中，在停车机器人转运待停轿车过程中，环境感知模块实时探知停车机器人所处位置信息，由所述的控制系统控制多个轮毂电机实时调整停车机器人的行驶轨迹；

步骤s7，停车机器人将待停轿车转运至指定停车位后，信息处理模块向伺服电机执行模块发送指令，控制各个伺服电机旋转，将停车机器人的机体降低至待停轿车的轮胎与指定停车位的地面贴合；

步骤s8，信息处理模块向直线电机执行模块发送指令，控制各个直线电机收缩至所有伸缩杆缩回原位；

步骤s9，信息处理模块向伺服电机执行模块发送指令，控制各个伺服电机旋转，将停车机器人的机体抬升一定高度；

步骤s10，信息处理模块向转向驱动执行模块发送指令，由转向驱动执行模块控制各个轮毂电机旋转，使停车机器人空载行驶至指定区域，等待外部云端控制器发送下一次停车指令，其中，在停车机器人空载行驶过程中，环境感知模块实时探知停车机器人所处位置信息，由所述的控制系统控制多个轮毂电机实时调整停车机器人的行驶轨迹。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明伸缩式停车机器人及其控制方法，可以适用于不同轮距的轿车，实现不同轴距和轮距的轿车的停车，无需使用辅助停车装置，也无需改变机体的长度与宽度。

附图说明

图1为实施例中伸缩式停车机器人的俯视示意图(含轿车的轮胎)；

图2为实施例中伸缩式停车机器人的侧视示意图(含轿车的轮胎)；

图3为实施例中单个升降机构的结构示意图；

图4为实施例中控制系统的组成图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：一种伸缩式停车机器人，如图1和图2所示，包括框架式机体1及安装在机体1上的多个伸缩机构、多个升降机构、多个车轮56和控制系统，机体1的长度大于待停轿车(图中未示出)的最大长度，机体1的宽度小于待停轿车的最小宽度，每个伸缩机构的输出端连接有一根伸缩杆3，每根伸缩杆3沿机体1的宽度方向设置，多个车轮56和多个升降机构安装在机体1的底部，多个升降机构用于抬升机体1，每个车轮56由轮毂电机驱动，本实施例中，每个车轮56的外缘部分采用麦克纳姆轮结构，每个轮毂电机安装于车轮56的内缘，控制系统用于控制多个伸缩机构、多个升降机构及多个轮毂电机的运行，停车机器人装载待停轿车时，每根伸缩杆3沿机体1的宽度方向向外伸展，待停轿车的每个轮胎2由落入该轮胎2正投影范围内的两根伸缩杆3支撑。

实施例1中，多个伸缩机构由四组伸缩单元组成，每组伸缩单元对应待停轿车的一个轮胎2，每组伸缩单元包括多个直线电机4，多个直线电机4的一端并排铰接在机体1上，多个直线电机4的另一端分别与一根伸缩杆3铰接，机体1的宽度方向的两侧分别开设有多个安装孔10，每根伸缩杆3穿设于一个安装孔10，本实施例中，每根伸缩杆3为圆柱杆，每个安装孔10为圆形孔，停车机器人空载时，每根伸缩杆3收缩于一个安装孔10内；停车机器人装载待停轿车时，每根伸缩杆3自一个安装孔10伸出机体1。

实施例1中，每个车轮56配套有一个升降机构，如图3所示，每个升降机构包括支撑座51、滑轨52、滚珠丝杠、伺服电机54、第一支撑杆55和第二支撑杆57，支撑座51、滑轨52和伺服电机54的机壳分别与机体1固定连接，滑轨52沿机体1的长度方向设置，支撑座51和伺服电机54分别设置在滑轨52的长度方向的两侧，滚珠丝杠的螺杆531与滑轨52并行设置，滚珠丝杠的螺杆531的一端与支撑座51经双列深沟球轴承(图中未示出)可转动地连接，滚珠丝杠的螺杆531的另一端与伺服电机54的输出端固定连接，滚珠丝杠的螺母532可滑动地安装在滑轨52上，第一支撑杆55的两端分别与支撑座51和配套的车轮56的轮轴铰接，第二支撑杆57的两端分别与滚珠丝杠的螺母532和配套的车轮56的轮轴铰接。

实施例1中，如图4所示，控制系统包括信息处理模块a、通讯模块b、环境感知模块c、伺服电机执行模块d、转向驱动执行模块e和直线电机执行模块f；信息处理模块a用于接收通讯模块b和环境感知模块c传递的信息，以及调用伺服电机执行模块d、转向驱动执行模块e和直线电机执行模块f执行相应的动作；通讯模块b用于接收外部云端控制器发送的停车指令和待停轿车的位置及车牌号信息，并将信息传递给信息处理模块a；环境感知模块c用于探知停车机器人当前所处位置信息及机体1高度信息，并将信息传递给信息处理模块a；伺服电机执行模块d用于根据信息处理模块a的指令，控制各个伺服电机54旋转，以改变停车机器人的机体1高度；转向驱动执行模块e用于根据信息处理模块a的指令，控制各个轮毂电机旋转，实现停车机器人的全方位转向与驱动；直线电机执行模块f用于根据信息处理模块a的指令，控制各个直线电机4伸缩，并将各个直线电机4的长度与推力信息反馈给信息处理模块a。

实施例2：一种实施例1的伸缩式停车机器人的控制方法，包括以下步骤：

步骤s1，通讯模块b接收到外部云端控制器发送的停车指令和待停轿车的位置及车牌号信息后，将信息传递给信息处理模块a，信息处理模块a收到信息后，向转向驱动执行模块e发送指令，由转向驱动执行模块e控制各个轮毂电机旋转，使停车机器人空载行驶至待停轿车的正下方，其中，在停车机器人空载行驶过程中，环境感知模块c实时探知停车机器人所处位置信息，由控制系统控制多个轮毂电机实时调整停车机器人的行驶轨迹；

步骤s2，停车机器人空载行驶至待停轿车的正下方后，信息处理模块a向伺服电机执行模块d发送指令，控制各个伺服电机54旋转，将停车机器人的机体高度降至最低；

步骤s3，信息处理模块a向直线电机执行模块f发送指令，控制各个直线电机4开始伸展，并将各个直线电机4的长度与推力信息实时反馈给信息处理模块a；当其中几个直线电机4推动相应的伸缩杆3伸展至与待停轿车的轮胎2的内侧面接触时，这几个直线电机4的推力瞬间增大并停止工作，其余直线电机4继续伸展一定距离，该距离与待停轿车的轮胎2的最大胎宽相同；

步骤s5，信息处理模块a向伺服电机执行模块d发送指令，控制各个伺服电机54旋转，将停车机器人的机体抬升至待停轿车的轮胎2与待停轿车所在地面脱离，待停轿车的每个轮胎2由落入该轮胎正投影范围内的两根伸缩杆31支撑；

步骤s6，信息处理模块a向转向驱动执行模块e发送指令，由转向驱动执行模块e控制各个轮毂电机旋转，使停车机器人将待停轿车转运至指定停车位，其中，在停车机器人转运待停轿车过程中，环境感知模块c实时探知停车机器人所处位置信息，由控制系统控制多个轮毂电机实时调整停车机器人的行驶轨迹；

步骤s7，停车机器人将待停轿车转运至指定停车位后，信息处理模块a向伺服电机执行模块d发送指令，控制各个伺服电机54旋转，将停车机器人的机体降低至待停轿车的轮胎2与指定停车位的地面贴合；

步骤s8，信息处理模块a向直线电机执行模块f发送指令，控制各个直线电机4收缩至所有伸缩杆3缩回原位；

步骤s9，信息处理模块a向伺服电机执行模块d发送指令，控制各个伺服电机54旋转，将停车机器人的机体抬升一定高度；

步骤s10，信息处理模块a向转向驱动执行模块e发送指令，由转向驱动执行模块e控制各个轮毂电机旋转，使停车机器人空载行驶至指定区域，等待外部云端控制器发送下一次停车指令，其中，在停车机器人空载行驶过程中，环境感知模块c实时探知停车机器人所处位置信息，由控制系统控制多个轮毂电机实时调整停车机器人的行驶轨迹。