一种仓储式立体车库搬运机器人的制作方法

本实用新型涉及一种仓储式立体车库搬运机器人，属于智能化车库技术领域。

背景技术：

随着社会的进步和人民生活水平的快速提高，汽车越来越普及，私家车数量急剧增加，同时，由于城市规模不断扩大、城市人口不断增加，城市的用地也越来越紧张，车位的数量无法满足汽车的增加量，从而导致停车难的问题越来越严重，已经成为政府和群众关心的一个重要问题。因此，仓储式立体车库应运而生，成为有效解决城市停车问题的重要方式。

仓储式立体车库是一种向空间、向高层发展的自动化立体停车设备，以其占地面积小、停车率高、布置灵活、高效低耗、性价比高、安全可靠等优点，越来越受到人们的青睐，不仅提高了停车空间利用率，而且增加了停车场单位面积内的车位密度。仓储式立体车库包括在立体空间内阵列布置的多个停车位，通过搬运机器人将汽车逐个转移至停车位中。其中，搬运机器人是仓储式立体车库的心脏，是仓储式立体车库正常运行的保证。

常规的搬运机器人是具有抬升功能的平板结构，使用时，搬运机器人钻进车辆的底盘下方，然后将车辆抬升至车位高度、再将其转运至停车位处。但是，目前的搬运机器人多为链条传动，传动力小、故障率高，启动和停车过程不平稳，而且搬运时距离控制精度较差，会有汽车滑落的风险，安全性有待进一步加强。

技术实现要素：

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种传动力大、运行速度快、平稳不晃动、运动距离准确可控的仓储式立体车库搬运机器人。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种仓储式立体车库搬运机器人，包括行走机构、举升机构和对中机构；

所述行走机构包括行走框架、前行走机构、后行走机构、前行走轮、后行走轮；所述行走框架为金属制的矩形框架，前行走机构、前行走轮设置在行走框架的前部，后行走机构、后行走轮设置在行走框架的后部；所述前行走机构包括通过支撑架固定在行走框架上的前行走伺服电机、前行走减速器，前行走减速器的动力输出端对称设置两组前行走链轮链条机构，每组前行走链轮链条机构的尾端轴连接前行走传动轴，前行走传动轴传动连接前行走轮；所述后行走机构包括通过支撑架固定在行走框架上的后行走伺服电机、后行走减速器，后行走减速器的动力输出端对称设置两组后行走链轮链条机构，每组后行走链轮链条机构的尾端轴连接后行走传动轴，后行走传动轴传动连接后行走轮；

所述举升机构包括矩形的举升框架、用于提供动力的举升系统；所述举升系统包括通过支撑架固定在举升框架上的举升伺服电机、举升减速器，举升减速器的动力输出端设置举升齿轮箱，举升齿轮箱内的齿轮通过链传动连接举升链轮链条机构；所述举升链轮链条机构通过四根联轴器与分别设置在举升框架上的四个齿轮齿条举升机传动连接；所述举升框架的外壁上还设置有用于放置汽车轮胎的、可伸缩的前轮举升架和后轮举升架；

所述对中机构包括前对中机构、后对中机构；所述前对中机构包括前对中伺服电机，前对中伺服电机的动力输出端连接前对中齿轮箱，前对中齿轮箱内的齿轮与固定在举升框架上的前圆柱齿条相啮合；所述后对中机构包括后对中伺服电机，后对中伺服电机的动力输出端连接后对中齿轮箱，后对中齿轮箱内的齿轮与固定在举升框架上的后圆柱齿条相啮合；所述前圆柱齿条末端固定连接前轮举升架，后圆柱齿条末端固定连接后轮举升架。

本实用新型的进一步改进在于：所述前行走轮包括一组前行走主动轮和一组前行走从动轮，后行走轮包括一组后行走主动轮和一组后行走从动轮。

本实用新型的进一步改进在于：所述前行走传动轴传动连接前行走主动轮，后行走传动轴传动连接后行走主动轮；所述前行走从动轮、后行走从动轮均通过螺栓直接固定在行走框架上。

本实用新型的进一步改进在于：所述前行走传动轴、后行走传动轴均通过螺栓固定在行走框架的内壁上，前行走传动轴与前行走链轮链条机构、后行走传动轴与后行走链轮链条机构之间均呈垂直设置。

本实用新型的进一步改进在于：所述举升框架套设在行走框架外侧，举升框架、行走框架之间滑动配合。

本实用新型的进一步改进在于：所述举升框架的长度方向上还设置有用于加强支撑强度的加强筋。

本实用新型的进一步改进在于：所述加强筋不小于两条。

本实用新型的进一步改进在于：所述前轮举升架设置为两组，后轮举升架设置为十二组。

本实用新型的进一步改进在于：所述对中机构中，前圆柱齿条、后圆柱齿条均为两根，对称固定在举升框架的侧框内壁上。

本实用新型的进一步改进在于：所述仓储式立体车库搬运机器人的前端面、后端面上还设置有用于检测障碍物的传感器。

本实用新型在采用上述技术方案后，具有如下技术进步的效果：

本实用新型提供了一种仓储式立体车库搬运机器人，具有良好的安全性和稳定性，传动力大、运行速度快，平稳度高，运动距离可实现精确控制，有效降低了停车耗时，大大节省了客户出行存、取车时间。其技术进步主要包括以下几点：

1.行走机构、举升机构、对中机构均采用交流伺服电机系统，充分利用交流伺服系统的升降速特性，使行走过程、举升过程和对中过程的升降速特性调到最佳状态，即运行时在车辆不晃动的情况下将升降速运行时间调到最短，加快停车速度。同时，搬运机器人在举升与行走启动时所需的力矩最大，若用普通的三相电机进行驱动，需要考虑启动力矩而加大电机功率；而使用交流伺服系统时，交流伺服电机在电机启动的短时间内（10s~40s）输出力矩时可超载150%~200%，完全满足搬运机器人启动时所需的功率，这样就可选用功率较小的交流伺服电机，耗电量低，节能性好。另外，由于采用交流伺服系统驱动，伺服电机的运行噪音远低于普通电机产生的噪音，改善了工作环境。

2. 通常搬运机器人的移动距离依靠限位开关实现定位，定位准确性靠人为调整和限位开关的重复精度，精准性较差。而本实用新型采用交流伺服电机系统，依靠系统给出的脉冲数闭环控制，定位精度与重复定位均小于1mm，位移准确度显著提升。

3. 本实用新型采用四轮两动力驱动，八轮支承。由于采用前行走伺服电机、后行走伺服电机两部电机同步驱动，无论地面状态如何，前行走主动轮、后行走主动轮都不会产生滑动或空转现象，保证运行距离不变，并提高在恶劣天气环境下停车的安全性。由于采用八个支承轮，在经过搬运机器人导轨接头时，本实用新型不会产生跳动与响声，对导轨接头的间隙要求降低许多，并显著改善了行走过程的稳定性。

4. 本实用新型的交流伺服系统为数字电路控制，不会发生过载或缺相烧坏电机等机械故障，使用寿命长、安全性高；在搬运机器人的前端面、后端面上均安装传感器，一旦检测到在行走道路上有障碍物，就会发生警报并及时停车，非常安全。

5. 本实用新型机构设计采用对称结构设计，机械零部件采用通用结构，受力状态分布均匀，故障发生率低，生产、加工成本低，维护费用低。

附图说明

图1是本实用新型的俯视结构示意图；

图2是图1的部分剖视示意图；

图3是本实用新型的侧视结构示意图；

图4是本实用新型的工作状态示意图（车辆未举升状态）；

图5是本实用新型的工作状态示意图（车辆举升状态）。

图中各标号表示为：1、行走框架，11、前行走伺服电机，12、前行走减速器，13、前行走链轮链条机构，14、前行走传动轴，15、前行走主动轮，16、前行走从动轮，21、后行走伺服电机，22、后行走减速器，23、后行走链轮链条机构，24、后行走传动轴，25、后行走主动轮，26、后行走从动轮，3、举升框架，30、加强筋，31、举升伺服电机，32、举升减速器，33、举升齿轮箱，34、举升链轮链条机构，35、联轴器，36、齿轮齿条举升机，37、前轮举升架，38、后轮举升架；41、前对中伺服电机，42、前对中齿轮箱，43、前圆柱齿条，51、后对中伺服电机，52、后对中齿轮箱，53、后圆柱齿条。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明：

一种仓储式立体车库搬运机器人，如图1~图3所示，包括行走机构、举升机构和对中机构。其中，行走机构用于实现汽车位置的移动，举升机构用于实现汽车高度的升降，对中机构用于将汽车在搬运机器人上的位置进行对中摆正。

所述行走机构包括行走框架1、前行走机构、后行走机构、前行走轮、后行走轮。所述行走框架1为金属制的矩形框架。所述前行走轮包括一组前行走主动轮15和一组前行走从动轮16，前行走主动轮15设置在前行走从动轮16的后方；所述后行走轮包括一组后行走主动轮25和一组后行走从动轮26，后行走主动轮25设置在后行走从动轮26的前方。所述前行走从动轮16、后行走从动轮26均通过螺栓直接固定在行走框架1上。

所述前行走机构设置在搬运机器人的前部，包括用于提供行走动力的前行走伺服电机11、用于实现减速增加扭矩的前行走减速器12，前行走减速器12设置在前行走伺服电机11的动力输出方向，其内部设置有齿轮减速机构；前行走伺服电机11、前行走减速器12分别通过支撑架固定在行走框架1上。前行走减速器12的动力输出端对称设置两组前行走链轮链条机构13，每组前行走链轮链条机构13的尾端设置有垂直于前行走链轮链条机构13的前行走传动轴14，前行走传动轴14尾端设置前行走主动轮15。前行走伺服电机11产生的动力，经过前行走减速器12后，依次通过前行走链轮链条机构13、前行走传动轴14传递给前行走主动轮15；在前行走主动轮15旋转的情况下，前行走从动轮16配合旋转，保证运行平稳。

所述后行走机构设置在搬运机器人的后部，结构与前行走机构类似。后行走机构包括用于提供行走动力的后行走伺服电机21、用于实现减速增加扭矩的后行走减速器22，后行走减速器22设置在后行走伺服电机21的动力输出方向，其内部设置有齿轮减速机构；后行走伺服电机21、后行走减速器22分别通过支撑架固定在行走框架1上。后行走减速器22的动力输出端对称设置有两组后行走链轮链条机构23，每组后行走链轮链条机构23的尾端设置有垂直于后行走链轮链条机构23的后行走传动轴24，后行走传动轴24尾端设置后行走主动轮25。后行走伺服电机21产生的动力，经过后行走减速器22后，依次通过后行走链轮链条机构23、后行走传动轴24传递给后行走主动轮25；在后行走主动轮25旋转的情况下，后行走从动轮26配合旋转，保证运行平稳。

所述举升机构设置在搬运机器人的中段，包括用于支撑汽车的举升框架3、用于提供和传动动力的举升系统。所述举升框架3为矩形框架，套设在行走框架1外侧，举升框架3、行走框架1之间相对滑动；在举升框架3的长度方向上还设置有用于加强支撑强度的加强筋30，在本实施例中，加强筋30为两条。所述举升系统包括用于提供举升动力的举升伺服电机31、用于实现减速增加扭矩的举升减速器32，举升减速器32设置在举升伺服电机31的动力输出方向，其内部设置有齿轮减速机构；举升伺服电机31、举升减速器32分别通过支撑架固定在举升框架3上。举升减速器32的动力输出端设置用于加大总中心扭矩的举升齿轮箱33，举升齿轮箱33内的齿轮通过链传动连接举升链轮链条机构34。所述举升链轮链条机构34通过四根联轴器35与分别设置在举升框架3上的四个齿轮齿条举升机36相连接。所述齿轮齿条举升机36分为两组，分别对称设置在举升框架3的前部、后部。在举升框架3的外壁上还设置有用于放置汽车轮胎的举升架。其中，用于放置汽车前轮的前轮举升架37设置在前行走轮附近，共两组；用于放置汽车后轮的后轮举升架38设置在后行走轮附近，共十二组，以满足不同长度汽车的停泊要求；所述前轮举升架37、后轮举升架38均可相对举升框架3伸缩。所述举升伺服电机31输出的动力，经举升减速器32减速后，依次通过举升齿轮箱33、举升链轮链条机构34、联轴器35实现同步传动，将动力传递给齿轮齿条举升机36，最后依靠齿轮齿条举升机36将举升框架3整体升高或下降。

所述对中机构包括位于搬运机器人前部的前对中机构、位于搬运机器人后部的后对中机构。所述前对中机构包括前对中伺服电机41，前对中伺服电机41的动力输出端连接前对中齿轮箱42，前对中齿轮箱42内的齿轮与固定在举升框架3上的前圆柱齿条43相啮合，所述前圆柱齿条43设置为两根，对称固定在举升框架3前段的侧框内壁上；两根前圆柱齿条43分别连接两侧的前轮举升架37，通过圆柱齿条43的伸缩带动前轮举升架37相应伸缩，从而实现对汽车前轮位置的调整对中。与前对中机构结构基本相同，所述后对中机构包括后对中伺服电机51，后对中伺服电机51的动力输出端连接后对中齿轮箱52，后对中齿轮箱52内的齿轮与固定在举升框架3上的后圆柱齿条53相啮合，所述后圆柱齿条53也设置为两根，对称固定在举升框架3后段的侧框内壁上；两根后圆柱齿条53分别连接两侧的后轮举升架37，通过圆柱齿条53的伸缩带动后轮举升架37相应伸缩，从而实现对汽车后轮位置的调整对中。在对中机构中，前对中伺服电机41、后对中伺服电机51用于为对中移动提供动力，前对中齿轮箱42、后对中齿轮箱52用于转化动力。当汽车位置不正时，根据需要调整的方向驱动前对中伺服电机41、后对中伺服电机51，带动前圆柱齿条43、后圆柱齿条53在啮合作用下伸缩，使放置轮胎的前轮举升架37、后轮举升架38相应伸缩，将汽车的前轮、后轮位置对中。

在搬运机器人的前端面、后端面上均安装有传感器，搬运机器人在行走时，如果道路上有障碍物，传感器会及时感应、并发出警报，同时停止行走。

本实用新型的工作过程为：

将汽车停放在停车位托架上，在前行进伺服电机、后行进伺服电机的驱动下，通过一系列动力传导装置，驱动前行走传动轴、后行走传动轴运转，带动两个前行走主动轮、两个后行走主动轮转动，并进一步带动两个前行走从动轮、两个后行走从动轮转动，搬运机器人从停泊位置平稳、准确地驶入已停驻汽车的底盘下部，状态如图4所示。

搬运机器人停稳后，举升机构工作。在举升伺服电机的驱动下，举升减速器、举升齿轮、举升链轮链条机构依次进行动力传输，最终通过联轴器将动力同步传动至四个齿轮齿条举升机，四个齿轮齿条举升机同步升高，将举升框架举起，汽车离开停车位托架，升高至立体车库的停车位高度。举升后的状态如图5所示。

当汽车举升至合适高度后，对中机构工作。前对中伺服电机驱动前对中齿轮箱，通过前圆柱齿条的伸缩经前轮举升架将汽车前轮摆正；与此同时，后对中伺服电机驱动后对中齿轮箱，通过后圆柱齿条的伸缩经后轮举升架将汽车后轮摆正，从而将汽车整体对中摆正。

待汽车摆正后，行走机构开始工作，通过前行走伺服电机、后行走伺服电机的驱动，将搬运机器人将汽车平稳移动到仓储式立体车库的停车位内；停稳后，搬运机器人的举升机构复位，汽车下降至停车位上，完成一个汽车停泊周期。完成停车工作的搬运机器人在行走机构驱动下由汽车底盘下移出，返回原停泊位置待命。