超薄型车辆横向搬运机器人的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种立体车库用超薄型车辆横向搬运机器人，由躯体、两个手臂、两个展收机构、平衡调心机构、横向行走机构和智能控制系组成。在智能控制系控制下，由横向行走机构驱动从左侧或右侧进入车辆底部，再由展收机构推动两手臂在待搬运车辆前后轮胎间展开，四组呈倾斜倒“八”字形的辊套架着轮胎滚动着将车辆抬起，然后对车辆进行横向搬运；两手臂的展开能自适应不同轮距的搬运车辆。本发明结构精巧灵活，运行节能可靠，是横向搬运车辆的垂直升降类、巷道堆垛类和平面移动类停车设备搬运存取车辆的核心部件。由于超薄和停车位不需要导向，可使车库层高降低，进而提高空间利用率以及降低车库建造成本。
【专利说明】超薄型车辆横向搬运机器人【技术领域】
[0001]本发明属于机械式停车设备，特别涉及一种超薄型车辆横向搬运机器人。
【背景技术】
[0002]随着我国近几年乘用车的快速普及和保有量的迅猛增加，多数大中城市停车难和乱停车已成为突出的社会问题。而垂直升降类、巷道堆垛类和平面移动类机械式停车设备在存取速度、空间利用率、安全性、方便性和节能方面的优越性得到了普遍认可，其安装的停车泊位数不断提高。对于横向存取车辆的这三类设备，其存取方式主要以梳齿架、链板和载车板方式为主，而他们不是存取速度低就是空间利用率低，也有其他存取方式，但结构都比较复杂，传动效率也较低。如能发明一种结构精巧，工作可靠，存取速度快和空间利用率高的车辆横向搬运装置，必将促进这三类停车设备的推广应用。
[0003]经专利检索，发明专利CN101761259A —种全向汽车搬运装置、发明专利CN101187267A用于堆垛式立体车库中自动泊车机器人、发明专利CN101187266A汽车横向搬运装置、以及实用新型专利CN201190440Y停车设备用存取车机械手是有代表性的非载车板、链板和梳齿方式车辆横向存取搬运技术，但都有较明显的缺点。例如CN101761259A结构复杂，较难集成到停车设备中予以应用；CN101187267A传动链中有蜗轮蜗杆，传动效率较低；CN101187266A结构复杂，动作多速度慢；CN201190440Y采用液压传动，速度和效率都比较低。
【发明内容】
[0004]本发明公开了一种超薄型车辆横向搬运机器人，能克服现有技术的一些不足。本发明中的展开收回动作和横向行走均采用伺服或变频驱动技术，传动采用齿轮、直线滚动轴承和滚动导向等高效运动副技术，提高了存取车速度、传动效率和可靠性；同时整个机器人高度只有100毫米，停车位不需要导向，从而使停车位空间变小，建造和运行成本降低。
[0005]本发明采取的技术方案如下:一种超薄型车辆横向搬运机器人，由躯体、两个手臂、两个展收机构、平衡调心机构、横向行走机构和智能控制系组成；机器人随停车设备搬运/交换台车到达存取车转换位/停车位中心停靠后，在智能控制系控制下，由横向行走机构驱动从左侧或右侧进入车辆底部，再由展收机构推动两手臂在待搬运车辆前后轮胎间展开，四组呈倾斜倒“八”字形的辊套架着轮胎滚动着将车辆抬起，然后对车辆进行横向搬运；两手臂的展开能自适应不同轮距的搬运车辆。
[0006]机器人躯体由骨架、面板、底板和直线滚动轴承或滚动导轨构成；骨架由纵横布置的矩形梁或槽型梁焊接而成，骨架中部两横梁上设有浮动架支平衡调心机构导轴的导耳，骨架上还设有与停车设备搬运/交换台车导轮组相配合的横向导轨梁或其他导向结构，实现机器人横向行走导向。
[0007]机器人手臂由臂架、盖板、两组上下辊套、辊轴、弹性万向轮、复位件、两个辊架及其架轴构成；每组上下辊套呈倾斜倒“八”字形布置且能随辊架摆动，在抬升被搬运车辆过程中能很好地与不同直径轮胎接触且相对轮胎滚动；辊架有原位、下摆转上摆和抬升到位三个关键角位。
[0008]机器人展收机构由高效丝杠副、展收杆、两导杆、减速传动箱和带有制动器的伺服或变频电机构成；高效丝杠副的丝杠一端与减速传动机构相连，另一端由骨架上的轴承座支撑或由展收杆浮动支撑；展收杆为双杆式或管式结构，一端与丝母相连，另一端与臂架相连；两个导杆平行布置，一端与臂架固定另一端自由，与直线滚动轴承或滚动导轨构成两个高效移动副，使丝母在丝杠正反向旋转时只能来回平移带动展收杆伸缩，进而实现手臂的展开与收回；减速传动箱的后端设有与平衡调心机构平衡板配合的凸台；在推动手臂展开抬升车辆时，展收机构相对骨架可在一定范围移动。
[0009]机器人平衡调心机构由平衡板、导轴和压簧构成；平衡板上设有与展收机构减速传动箱后端凸台配合的定位孔以及与导轴配合的孔；机构通过两个导轴架于骨架的导耳上；在手臂展开抬升车辆过程中，通过此机构实现两展收机构推力的平衡和两手臂中心的自动调节。
[0009]机器人横向行走机构由行走轮、减速传动机构和带有制动器与编码器的伺服或变频电机构成；安装于躯体上或躯体与停车设备搬运/交换台车上各安装一部分。
[0010]机器人智能控制系由感知传感器、无线通讯和控制动力单元构成；感知传感器包括一组行程开关、一组重力传感器或角位移传感器，重力传感器或角位移传感器与辊架摆角相关联，智能控制系依据摆架关键角位判断下辊套开始接触轮胎和抬升车辆到位情况；无线通信单元实现与上位机间的通讯；控制动力单元包括以可编程序控制器为核心的控制器、所有伺服或变频电机的驱动控制器，以及供电装置。
[0011]进一步，横向行走机构安装于机器人躯体上时至少由一根主轴、两个主动轮传动箱、驱动电机、主动轮、从动轮、以及连接电机与主轴的减速机构组成；分开安装时，机器人四角设四组从动轮，通过齿形带/链条将机器人躯体与停车设备搬运/交换台车柔性连接，由安装于停车设备搬运/交换台车上的电机、减速传动箱、传动轴、齿形带轮/链轮和齿形带/链条组成的牵引机构，牵引机器人横向行走，或者机器人躯体上横向设两组平行齿条，由安装于停车设备搬运/交换台车上的电机通过减速传动机构驱动与齿条啮合的齿轮，使机器人横向行走。
[0012]机器人抬升车辆是这样实现的，展收机构的展收杆伸缩带动两手臂的展开与收回；抬升时，展收杆伸出驱动手臂向外展开，两个手臂下辊套触击车辆轮胎胎面时减速展开，辊架下摆到上下辊套接触轮胎后转为上摆，四组辊套架着车辆前后轮胎滚动着将车辆平衡抬起，直到四组重力传感器或角位移传感器给出抬升到位信号时停止展开；或者一有手臂下辊套触击车辆轮胎胎面时即减速停止，等另一手臂下辊套触击车辆轮胎胎面时减速展开，同时先期停止展开的手臂开始以同样速度展开，辊架下摆到上下辊套接触轮胎后转为上摆，四组辊套架着车辆前后轮胎滚动着将车辆平衡抬起，直到四组重力传感器或角位移传感器给出抬升到位信号时停止展开；放下时，展收杆缩回驱动两手臂收回放下车辆，回到最小位置触及行程开关停止。
[0013]本发明公开的超薄型车辆横向搬运机器人可直接集成到巷道堆垛类和垂直升降类停车设备中，作为其搬运交接机构使用；配上纵向行走台车可作为平面移动类停车设备的搬运台车使用。[0014]本发明公开的超薄型车辆横向搬运机器人，其特点是结构灵巧，运行节能高效，空间利用率高。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明手臂收回结构图
[0016]图2为本发明手臂展开结构图
[0017]图3为图1的A-A剖视图
[0018]图4为图2的D-D剖视图
[0019]图5的a、b为图2的E-E和F-F剖视图
[0020]图6为本发明第二种结构图
[0021]图7为图6的A向视图
[0022]图8的a、b为图6的H-H和G-G剖视图
[0023]图9为图6的1-1剖视图
[0024]图10为本发明辊架关键角位图
[0025]图11为本发明横向导向关系图
[0026]图12为本发明搬运车辆状态图
[0027]图13为本发明搬运车辆过程示意图
[0028]图中1.手臂，2.躯体，3.平衡调心机构，4.展收机构，5.面板，6.从动轮，7.射频通讯单元，8.主动轮，9.行程开关，10.减速箱，11.交流伺服电机，12.主轴，13.传动箱，
14.臂架，15.万向轮，16.直线滚动轴承，17.控制单元，18.导杆，19.平衡板，20.导轴，21.盖板，22.耳座，23.耳轴，24.辊套，25.辊架，26.架轴，27.辊轴，28.复位弹簧，29.导轨梁，30.骨架，31.底板，32.压盖，33.轴承，34.带交流伺服电机的减速传动机构，35.压簧，36a.支承环，36b.角接触球轴承，37.档环，38.档环螺钉，39.展收杆，40.丝母，41.丝杠，42.杆耳，43.角位移传感器，44.重力传感器，45.导轮组，46.停车设备搬运/交换台车，47.轮胎，48.存取车转换位/停车位。
【具体实施方式】
[0029]下面通过两个具体实施例，结合附图对本发明做进一步阐述。
[0030]实施例一:本实施例超薄型车辆横向搬运机器人，如图1到图5、以及图10所示，由躯体2 (骨架30、导轨梁29、面板5、底板31和直线滚动轴承16)、两个手臂I (臂架14、盖板21、两组上下辊套24、辊轴27、两个万向轮15、至少2复位弹簧28、两个辊架25及其架轴26)、两个展收机构4 (丝杠41、丝母40、展收杆39、两个导杆18、杆耳42、压盖32、轴承33、压簧35、支承环36a、档环37、档环螺钉38、带交流伺服电机的减速传动机构34)、平衡调心机构3 (两个平衡板19、两个导轴20和两个压簧35)、横向行走机构(四个从动轮6、四个主动轮8、减速箱10、交流伺服电机11、主轴12、传动箱13)和智能控制系(射频通讯单元7、行程开关9、控制单元17、四个角位移传感器43)构成。其中展收杆39为管式结构，丝杠41的非动力端在其中浮动支撑；辊架关键角位由角位移传感器43检测；机器人由安装于停车设备搬运/交换台车上的收放电缆供电。
[0031]本实施例超薄型车辆横向搬运机器人搬运车辆的状态和过程如图11、图12和图13所示，其存车搬运过程和原理是:机器人随停车设备搬运/交换台车运动到存取车转换位中心停靠，由射频通讯单元7接受上位机指令，由交流伺服电机11通过其减速传动系统驱动机器人从左侧或右侧进入车辆底部，到位后交流伺服电机11停止旋转，同时两个展收机构4 (在带交流伺服电机的减速传动机构34驱动下)动作使其展收杆39伸出，伸出的展收杆39推动手臂I向外展开，一有手臂I下辊套24触击车辆轮胎47时对应展收机构4即停止动作使该手臂停止展开，等另一手臂I下辊套24触击车辆轮胎47时其对应展收机构4减速使其慢行，同时先期停止展开的手臂I与后减速慢下来的手臂I以同样的速度开始展开，直到四个角位移传感器43均给出抬升到位信号时停止展开；此时被搬运车辆处于抬起状态，控制单元17控制交流伺服电机11反向旋转，驱动机器人返回到停车设备搬运/交换台车上；接着机器人载着被搬运车辆随停车设备搬运/交换台车运动到指定停车位中心停靠；这时机器人接受上位机指令，交流伺服电机11旋转驱动机器人载着被搬运车辆向停车位运动，到位后停止，同时展收机构4动作其展收杆39缩回，手臂I在展收杆39带动下收回，直到两个端点行程开关9动作，对应展收机构4即刻停止；接着机器人在反向旋转的交流伺服电机11驱动下返回到停车设备搬运/交换台车上。其取车搬运过程和原理与存车搬运过程和原理一样，过程基本一致，所不同的是起始时机器人随停车设备搬运/交换台车到存着要取车的停车位，最后机器人将被取车辆送到存取车转换位并返回到停车设备搬运/交换台车上。
[0032]本实施例的特点是机器人横向行走驱动机构简单，展收杆为管式结构，高效丝杠副可做到免维护。
[0031]实施例二:本实施例超薄型车辆横向搬运机器人，如图6到图10所示，由躯体2(骨架30、导轨梁29、面板5、底板31和直线滚动轴承16)、两个手臂I (臂架14、盖板21、两组上下辊套24、辊轴27、两个万向轮15、至少2复位弹簧28、两个辊架25及其架轴26)、两个展收机构4 (丝杠41、丝母40、展收杆39、两个导杆18、杆耳42、压盖32、轴承33、压簧35、角接触球轴承36b、档环37、档环螺钉38、带交流伺服电机的减速传动机构34)、平衡调心机构3 ( 一个平衡板19、两个导轴20和四个压簧35)、横向行走机构(八个主动轮8、两个减速箱10、两个交流伺服电机11、两根主轴12、两个传动箱13)和智能控制系(射频通讯单元7、行程开关9、控制单元17、四个重力传感器44)构成。其中展收杆39为双杆式结构，丝杠41的非动力端由固定于导轨梁29上的支撑套支撑，且轴向浮动；由重力传感器44检测辊架开始下摆和上摆到位情况；机器人由安装于停车设备搬运/交换台车上的收放电缆供电。
[0033]本实施例超薄型车辆横向搬运机器人搬运车辆的状态和过程如图11、图12和图13所示，其存车、取车的搬运过程和原理与实施例一基本相同，其主要的不同之处是:由于平衡调心机构的不同，两手臂在抬升车辆过程中不用程序设计，能够自动适应被搬运车辆前后轮胎中心与存取车转换位/停车位中心间的较大偏离，先接触轮胎47的手臂I不需要中间停止，直到四个重力传感器44给出抬升到位信号时停止展开，就能够使被搬运车辆处于平衡抬起状态。
[0034]本实施例的特点是机器人的行走轮全为主动轮，运行平稳，展收杆结构简单，丝杠支撑可靠性高，平衡调心机构自调范围大。
[0035]以上所述仅是对本发明超薄型车辆横向搬运机器人的优选实现方式，故凡在本发明专利所述的结构和原理之上所做的等同技术方案和非实质性改变，均属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种立体车库用超薄型车辆横向搬运机器人，由躯体、两个手臂、两个展收机构、平衡调心机构、横向行走机构和智能控制系组成，其特征在于:机器人随停车设备搬运/交换台车到达存取车转换位/停车位中心停靠后，在智能控制系控制下，由横向行走机构驱动从左侧或右侧进入车辆底部，再由展收机构推动两手臂在待搬运车辆前后轮胎间展开，四组呈倾斜倒“八”字形的辊套架着轮胎滚动着将车辆平衡抬起，然后对车辆进行横向搬运；两手臂的展开能自适应不同轮距的搬运车辆。
2.根据权利要求1所述的超薄型车辆横向搬运机器人，其特征在于:躯体由骨架、面板、底板和直线滚动轴承或滚动导轨构成；骨架由纵横布置的矩形梁或槽型梁焊接而成，骨架中部两横梁上设有浮动架支平衡调心机构导轴的导耳，骨架上还设有与停车设备搬运/交换台车导轮组相配合的横向导轨梁或其他导向结构，实现机器人横向行走导向。
3.根据权利要求1所述的超薄型车辆横向搬运机器人，其特征在于:手臂由臂架、盖板、两组上下辊套、辊轴、弹性万向轮、复位件、两个辊架及其架轴构成；每组上下辊套呈倾斜倒“八”字形布置且能随辊架摆动，在抬升被搬运车辆过程中能很好地与不同直径轮胎接触且相对轮胎滚动；辊架有原位、下摆转上摆和抬升到位三个关键角位。
4.根据权利要求1所述的超薄型车辆横向搬运机器人，其特征在于:展收机构由高效丝杠副、展收杆、两导杆、减速传动箱和带有制动器的伺服或变频电机构成；高效丝杠副的丝杠一端与减速传动机构相连，另一端由骨架上的轴承座支撑或由展收杆浮动支撑；展收杆为双杆式或管式结构，一端与丝母相连，另一端与臂架相连；两个导杆平行布置，一端与臂架固定另一端自由，与直线滚动轴承或滚动导轨构成两个高效移动副，使丝母在丝杠正反向旋转时只能来回平移带动展收杆伸缩，进而实现手臂的展开与收回；减速传动箱的后端设有与平衡调心机构平衡板配合的凸台；在推动手臂展开抬升车辆时，展收机构相对骨架可在一定范围移动。
5.根据权利要求1 所述的超薄型车辆横向搬运机器人，其特征在于；平衡调心机构由平衡板、导轴和压簧构成；平衡板上设有与展收机构减速传动箱后端凸台配合的定位孔以及与导轴配合的孔；机构通过两个导轴架于骨架的导耳上；在手臂展开抬升车辆过程中，通过此机构实现两展收机构推力的平衡和两手臂中心的自动调节。
6.根据权利要求1所述的超薄型车辆横向搬运机器人，其特征在于:横向行走机构由行走轮、减速传动机构和带有制动器与编码器的伺服或变频电机构成；安装于躯体上或躯体与停车设备搬运/交换台车上各安装一部分。
7.根据权利要求1所述的超薄型车辆横向搬运机器人，其特征在于:智能控制系由感知传感器、无线通讯和控制动力单元构成；感知传感器包括一组行程开关、一组重力传感器或角位移传感器，重力传感器或角位移传感器与辊架摆角相关联，智能控制系依据摆架关键角位判断下辊套开始接触轮胎和抬升车辆到位情况；无线通信单元实现与上位机间的通讯；控制动力单元包括以可编程序控制器为核心的控制器、所有伺服或变频电机的驱动控制器，以及供电装置。
8.根据权利要求1所述的超薄型车辆横向搬运机器人，其特征在于:抬升车辆是这样实现的，展收机构的展收杆伸缩带动两手臂的展开与收回；抬升时，展收杆伸出驱动手臂向外展开，两个手臂下辊套触击车辆轮胎胎面时减速展开，辊架下摆到上下辊套接触轮胎后转为上摆，四组辊套架着车辆前后轮胎滚动着将车辆平衡抬起，直到四组重力传感器或角.位移传感器给出抬升到位信号时停止展开；或者一有手臂下辊套触击车辆轮胎胎面时即减速停止，等另一手臂下辊套触击车辆轮胎胎面时减速展开，同时先期停止展开的手臂开始以同样速度展开，辊架下摆到上下辊套接触轮胎后转为上摆，四组辊套架着车辆前后轮胎滚动着将车辆平衡抬起，直到四组重力传感器或角位移传感器给出抬升到位信号时停止展开；放下时，展收杆缩回驱动两手臂收回放下车辆，回到最小位置触及行程开关停止。
【文档编号】E04H6/22GK103590634SQ201210218488
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年6月28日 优先权日:2012年6月28日
【发明者】米金余, 米姗姗, 魏航盈 申请人:米姗姗