一种有挡齿结构的外叉车泊车机器人控制系统和方法与流程

用，用于在左叉臂200和右叉臂300夹起车辆的过程中限制车辆的前后移动并确认车轮是否 已经被抬起。
[0012]
左叉臂200和右叉臂300能够从车辆侧面伸入车辆底部前轮的前方和后轮的后方，并能 够沿着车架100作相对运动，分别挤压前轮和后轮，促使车轮爬上左叉臂200和右叉臂300， 从而使车辆脱离地面；同时，左挡齿500和右挡齿600能够从车辆侧面伸入车辆底部前轮和 后轮的中间，，并分别向前轮和后轮移动，当接触到车轮时停止移动。为了避免因为车辆前 后配重差较大而出现的在挤压轮胎时车辆较轻的一侧直接越过左叉臂200或右叉臂300的情 况，上述技术方案，增加了左挡齿500和右挡齿600。由于左挡齿500和右挡齿600与左叉 臂200和右叉臂300位于同一水平面上，当左挡齿500与左叉臂200同时碰到车轮，记此时 左挡齿500与左叉臂200之间的距离为m1，左挡齿500与左叉臂200的之间的中心与对应车 轮的中心位于同一垂直线上，在左挡齿500不动的前提下，若左叉臂200移动至左叉臂200 与左挡齿500之间的距离小于m1/2时，对应车轮的中心落在左叉臂200上，即该车轮已经被 左叉臂200托起，不需要在移动了；同样，当右挡齿600与右叉臂300同时碰到车轮时，记 此时右挡齿600与右叉臂300之间的距离为m2，右挡齿600与右叉臂300之间的中心与对应 车轮的中心位于同一垂直线上，在右挡齿600不动的前提下，若右叉臂300移动至右叉臂300 与右挡齿600之间的距离小于m2/2时，对应车轮的中心落在右叉臂300上，即该车轮已经被 右叉臂300托起，不需要在移动了。当左叉臂200和右叉臂300都停止时，整个车辆就脱离 地面了，从而避免车辆较轻的一侧直接越过左叉臂200或右叉臂300。
[0013]
所述左挡齿500和右挡齿600，与左叉臂200和右叉臂300位于同一水平面上。在更进 一步的技术方案中，左挡齿500和左叉臂200可以共用滑轨，右挡齿600和右叉臂300可以 共用滑轨，或者左挡齿500和左叉臂200分别与不同的移动结构相连接，右挡齿600和右叉 臂300分别与不同的移动结构相连接。当所述左挡齿500和右挡齿600，与左叉臂200和右 叉臂300位于同一水平面上时，左挡齿500、右挡齿600、左叉臂200与右叉臂300四者之间 的左右位置关系不变，便于控制。若左挡齿500和左叉臂200共用滑轨，右挡齿600和右叉 臂300共用滑轨，则结构简单，减轻设备重量，优化制造工艺；若左挡齿500和左叉臂200 分别与不同的移动结构相连接，右挡齿600和右叉臂300分别与不同的移动结构相连接，则 能够分别控制，不易因故障停机。
[0014]
所述左挡齿500和右挡齿600的长度至少应确保在夹起车辆时能够碰到其中一个车轮。 在左挡齿500和右挡齿600的长度仅能够限制车辆靠近车架100一侧的轮胎的前后移动并确 认车轮是否已经被抬起时，就能够达到限制整个车辆的前后移动并确保前后轮都被抬起的效 果，避免出现车辆较轻的一侧直接越过左叉臂200或右叉臂300的情况。
[0015]
所述左挡齿500和右挡齿600均连接有一个挡齿移动装置510，并通过该挡齿移动装置 510实现左挡齿500和右挡齿600在车架100上的移动。所述的挡齿移动装置510包括移动 电机511、l型安装板512、第三导轨滑块机构513、第四导轨滑块机构514和齿条515，l形 安装板512与左挡齿500或右挡齿600相连的同时与第三导轨滑块机构513或第四导轨滑块 机构514相连，第三导轨滑块机构513及第四导轨滑块机构514固定在车架100上；移动电 机511安装在l形安装板512上，移动电机511的输出轴上安装有主动齿轮，主动齿轮与固 定在车架110上的齿条515相啮合，移动电机511带动主动齿轮转动，主动齿轮与齿条啮合 从而带动l形安装板512在车架110上移动。
[0016]
所述左叉臂200和右叉臂300、左挡齿500和右挡齿600对应轮胎的位置设有轮毂限位 座330，所述轮毂限位座330中安装有轮胎托架331。
[0017]
所述轮胎托架331包括滚动组件332、固定块334和弹簧335。所述滚动组件332包括滚 动轴套336、滚子轴337和轴架338。所述滚动轴套336套在滚子轴337上，所述滚子轴337 排成两排或两排以上安装在轴架338上。所述轴架338包括一个横向支架3381、两个第一纵 向支架3382和一个或多个第二纵向支架3383。所述横向支架3381位于滚动组件332的后侧。 所有第一纵向支架3382和第二纵向支架3383相互平行。所述第一纵向支架3382为两个转动 连接的片状结构，分别为第一后侧支架3384和前侧支架3385，所述第二纵向支架3383为两 个转动连接的片状结构，分别为第二后侧支架3386和前侧支架3385。第一后侧支架3384位 于滚动组件332的左右两侧，第二后侧支架3386位于滚动组件332的中部，且都与横向支架 3381固定连接。所述滚子轴337安装在两个纵向支架之间。所述第一纵向支架3382的第一 后侧支架3384端的外侧固定安装有第一固定块3341，其前侧支架3385端的外侧固定安装第 三固定块3343，其前侧支架3385靠近转动连接结构的位置的外侧固定安装有第二固定块 3342。所述片状的弹簧335的一端固定在第一固定块3341上，并穿过第二固定块3342和第 三固定块3343。
[0018]
所述轮胎托架331通过第一后侧支架3384与轮毂限位座330固定连接。再进一步的，全 部或者远离横向支架3381的两排或两排以上所述滚动轴套336的直径随着与横向支架3381 间的距离增加而逐渐减小。再进一步的，最外面一排滚动轴套336为三角形的垫块339。再 进一步的，所述横向支架3382为块状结构，所述第一后侧支架3384和第二后侧支架3386的 底部设置了一个或多个横向的固定支架333。
[0019]
所述左叉臂200的辊毂限位座330位于其右侧，右叉臂300的辊毂限位座330位于其左 侧，将车辆抬离地面时左叉臂200和右叉臂300作相对运动；所述左挡齿500的轮毂限位座 330位于其左侧，右挡齿600的轮毂限位座330位于其右侧。将车辆抬离地面时，左叉臂200 和右叉臂300插入车辆的前轮的前方或后轮的后方，左叉臂200和右叉臂300作相对运动， 左挡齿500和右挡齿600分别插入车辆前轮和后轮的中间，将两排轮胎都抬离地面。
[0020]
所述的左叉臂200和右叉臂300均连接有一个叉臂移动装置310，并通过该叉臂移动装 置310实现左叉臂200和右叉臂300之间的距离可调，所述的叉臂移动装置310包括移动电 机311、l型安装板312、第一导轨滑块机构313、第二导轨滑块机构314和齿条315，l形安 装板312与左叉臂200或右叉臂300相连的同时与第一导轨滑块机构313及第二导轨滑块机 构314相连，第一导轨滑块机构313及第二导轨滑块机构314固定在车架100上；移动电机 311安装在l形安装板312上，移动电机311的输出轴上安装有主动齿轮，主动齿轮与固定 在车架110上的齿条相啮合，移动电机311带动主动齿轮转动，主动齿轮与齿条啮合从而带 动l形安装板312在车架110上移动。在更进一步的技术方案中，左挡齿500和左叉臂200 共用导轨和齿条，右挡齿600和右叉臂300共用导轨和齿条。
[0021]
所述万向轮340，包括轮子341、旋转体344、锥齿轮组345和电机348；所述锥齿轮组 345包括水平放置的环状齿轮3451和由电机348驱动的小齿轮3452；所述轮子341位于旋转 体344的中心孔内，且所述旋转体344的内圈和环状齿轮3451内侧分别与轮子341的轮毂 342固定连接，驱动电机348通过带动锥齿轮组345带动轮子341主动转向。
[0022]
所述万向轮340的轮子341安装在轮轴343上，所述轮轴343通过固定件349固定安
装 在轮毂342内，所述旋转体344为交叉滚子轴承，所述交叉滚子轴承的外圈固定在左叉臂200 或右叉臂300上，所述电机348通过减速器7驱动小齿轮3452，并安装在电机固定架346上， 所述电机固定架346安装在左叉臂200或右叉臂300上，所述锥刺轮组为弧齿螺旋锥齿轮， 所述小齿轮3452的中心轴与环状齿轮3451的中心轴的夹角为90
°
。在上述万向轮340使用 时，所述旋转体344的外圈固定安装在设备的底座上。电机348未启动时，旋转体344的内 圈与外圈相对静止，万向轮不能随意转动。当电机348启动，且电机348带动小齿轮3452转 动，小齿轮3452带动环状齿轮3451转动角度α时，环状齿轮3451带动旋转体344的内圈和 轮毂342转动角度α，而旋转体344的外圈由于固定在设备底座上，不会发生转动。其中， 角度α的范围是0
°
≤α≤360
°
。并且，调整电机348的速率和运行时间可以随意控制α的 大小，实现任意方向转动轮子的滚动方向的目的。
[0023]
所述车架100上与左叉臂200和右叉臂300同侧设有光电感应器400，用于检测车辆的 位置、车辆轴距等参数。
[0024]
所述车架100由前板110、后板120以及中板130组成，中板130的分别与前板110和 后板120固定连接。
[0025]
本发明提供一种有挡齿结构的外叉车泊车机器人的控制系统，所述控制系统包括行进模 块、叉臂移动模块、挡齿移动模块、测量模块、导航模块和总控制器。
[0026]
所述行进模块，包括主动行走装置和万向轮，用于根据总控制器发出的行进控制指令驱 动泊车机器人移动；
[0027]
叉臂移动模块，包括叉臂移动装置，用于驱动叉臂移动；
[0028]
挡齿移动模块，包括挡齿移动装置，用于驱动挡齿移动；
[0029]
测量模块，包括光电感应器，用于检测车辆的轴距和车轮直径，计算停止距离；
[0030]
导航模块，用于计算泊车机器人的行进路线；
[0031]
总控制器，包括输入输出单元、控制指令单元、距离判定单元和阻力判定单元；所述输 入输出单元，用于获取用户的确定存车或取车的信号；所述控制指令单元用于发出控制指令， 以便控制测量模块测量轴距和车轮直径以及计算停止距离、控制叉臂移动模块驱动叉臂移动、 控制挡齿移动模块驱动挡齿移动、控制导航模块计算泊车机器人的行进路线和控制行进模块 驱动泊车机器人移动；所述距离判定单元，用于获取两个叉臂间的距离和两个挡齿间的距离， 并判定车辆的轴距与两个挡齿间的距离的差值、两个叉臂间的距离与车辆的轴距的差值是否 大于或等于预定差值，判定左挡齿和右挡齿之间的中点与左叉臂和右叉臂的中点是否相重合， 并将判定结果发送给控制指令单元，同时用于获取车辆与泊车机器人间的距离，并判定车辆 与泊车机器人间的距离是否小于或等于第一搬运距离或是否小于或等于第二搬运距离，还用 于获取左叉臂与左挡齿之间的距离和右叉臂和右挡齿之间的距离，判定左叉臂与左挡齿之间 的距离或右叉臂和右挡齿之间的距离是否小于停止距离，并将判定结构发送给控制指令单元； 所述阻力判定单元，用于判定左挡齿或右挡齿的移动是否受到的阻力，并将获取结果和判定 结果发送给控制指令单元。
[0032]
本发明还提供上述有挡齿结构的外叉车泊车机器人控制系统的控制方法，所述方法包括：
[0033]
s1：输入输出单元收到用户确定存车或取车的信号以后，控制指令单元控制行进模块驱 动泊车机器人靠近车辆的一侧；
[0034]
距离判定单元获取车辆与泊车机器人间的距离，并判定车辆与泊车机器人间的距离是否 小于或等于第一搬运距离，若是，则控制指令单元控制行进模块停止驱动泊车机器人，若否， 继续判定车辆与泊车机器人间的距离是否小于或等于第一搬运距离；
[0035]
所述预定的第一搬运距离是保证泊车机器人不会撞到车辆，又不会距离车辆太远的距离；
[0036]
s2：控制指令单元控制测量模块测量车辆的轴距和车轮直径，计算停止距离，并将其发 送给距离判定单元；
[0037]
s3：控制指令单元控制挡齿移动模块和叉臂移动模块同时调整左挡齿和右挡齿、左叉臂 和右叉臂的位置；
[0038]
距离判定单元获取两个叉臂间的距离和两个挡齿间的距离，并判定车辆的轴距与两个挡 齿间的距离的差值、两个叉臂间的距离与车辆的轴距的差值是否大于或等于预定差值，判定 左挡齿和右挡齿之间的中点与左叉臂和右叉臂的中点是否相重合，若所有判定结果都为是， 则控制指令单元控制叉臂移动模块停止驱动叉臂移动，控制挡齿移动模块停止驱动挡齿移动， 若其中一个或两个判定结果为否，则维持现状；
[0039]
所述预定差值，是为了保证泊车机器人驶向车辆时，叉臂或挡齿不会撞到车辆的轮胎；
[0040]
s4：控制指令单元控制行进模块驱动泊车机器人驶向车辆；
[0041]
距离判定单元获取车辆与泊车机器人的车架间的距离，并判定车辆与泊车机器人间的距 离是否小于或等于预定的第二搬运距离，并将判定结果发送给控制指令单元，若是则控制指 令单元控制行进模块停止驱动泊车机器人，若否，则进行下一次判定；
[0042]
所述第二搬运距离，是为了保证泊车机器人能够将车辆左右两侧的四个轮胎都夹抱住， 又不会撞到车辆；
[0043]
s5：控制指令单元控制挡齿移动模块同时分别向泊车机器人的两端移动左挡齿和右挡齿；
[0044]
阻力判定单元判定左挡齿或右挡齿的移动是否受到阻力，并将结果发送给控制指令单元， 若是，则控制指令单元控制挡齿移动模块停止驱动左挡齿或右挡齿，若否，则进行下一次判 定；
[0045]
s6：控制指令单元控制叉臂移动模块同时分别向泊车机器人的中间移动左叉臂和右叉臂；
[0046]
距离判定单元获取左叉臂与左挡齿之间的距离和右叉臂和右挡齿之间的距离，判定左叉 臂与左挡齿之间的距离或右叉臂和右挡齿之间的距离是否小于停止距离，若否，则进行下一 次判定，若是，则控制指令单元控制叉臂移动模块停止驱动左叉臂或右叉臂，并控制挡齿移 动模块向泊车机器人的两端移动左挡齿或右挡齿；
[0047]
阻力判定单元判定左挡齿或右挡齿的移动受到的阻力是否大于或者等于预定的最大阻 力，并将结果发送给控制指令单元，若否，则进行下一次判定，若是，则控制指令单元控制 挡齿移动模块停止驱动左挡齿或右挡齿；
[0048]
s7：控制指令单元控制导航模块计算泊车机器人的行进路线，并将其发送给控制指令单 元，再控制行进模块驱动泊车机器人驶向车辆将要停放的停车位上；
[0049]
s8：控制指令单元控制叉臂移动模块同时分别向泊车机器人的两端移动左叉臂和
右叉臂， 同时，控制挡齿移动模块同时分别向泊车机器人的中间移动左挡齿和右挡齿；
[0050]
距离判定单元获取两个叉臂间的距离和两个挡齿间的距离，并判定车辆的轴距与两个挡 齿间的距离的差值、两个叉臂间的距离与车辆的轴距的差值是否大于或等于预定差值，并将 判定结果发送给控制指令单元，若是则控制指令单元控制叉臂移动模块停止驱动左叉臂或右 叉臂，或者控制挡齿移动模块停止驱动左挡齿或右挡齿；
[0051]
s9：控制指令单元控制行进模块驱动泊车机器人从侧面驶离车辆。
[0052]
在上述步骤s2中，所述停止距离的计算公式为：
[0053][0054]
其中，l为停止距离，d为对应轮胎的直径，h为叉臂和挡齿的高度。
[0055]
在上述步骤s9中，还包括：距离判定单元获取车辆与泊车机器人间的距离，并判定车辆 与泊车机器人间的距离是否大于或等于第一搬运距离，若是，则控制指令单元控制行进模块 停止驱动泊车机器人，若否，则进行下一次判定。
[0056]
在上述泊车机器人控制方法中，左叉臂和右叉臂作相对运动来挤压轮胎，在获取车辆轴 距后，左叉臂和右叉臂分别向泊车机器人的两端移动，左挡齿和右挡齿分别向泊车机器人的 中间移动；在挤压轮胎时，左叉臂和右叉臂分别向泊车机器人的中间移动，左挡齿和右挡齿 分别向泊车机器人的两端移动；在放置车辆时，左叉臂和右叉臂分别向泊车机器人的两端移 动，左挡齿和右挡齿分别向泊车机器人的中间移动。
[0057]
以左挡齿和左叉臂为例，在向泊车机器人两端移动左挡齿时，当左挡齿第一次受到阻力， 表明左挡齿已经碰到了车轮，可以停止继续移动了。当左叉臂与左挡齿之间的距离小于停止 距离时，该车轮的中心已经落在左叉臂上，不需要继续移动左叉臂了，否则该车轮可能越过 左叉臂重新掉到地面上。而再次向泊车机器人两端移动左挡齿直到第二次受到阻力，表明左 挡齿又一次碰到了车轮，进一步的，当检测到左挡齿或右挡齿受到的阻力大于或等于预定的 最大阻力时，表明左挡齿或右挡齿的轮胎托架已经托住车轮的一侧，能够防止搬运车辆时因 颠簸产生的前后移动。
[0058]
本发明具有如下有益效果：
[0059]
1、本发明引入了挡齿结构，能够在泊车机器人抬起车辆时限制车辆的前后移动并确认车 币应当停止移动的位置，以免因为车辆前后配重差较大，导致较轻的一端直接越过叉臂，造 成抬起车辆失败；
[0060]
2、所述控制系统和控制方法全面考虑了停车过程中可能出现的各种碰撞和误差，具有很 高的可行性，尤其是通过挡齿的位置确定叉臂能够托起轮胎时的位置，以便及时停止移动叉 臂，直接有效的反映了轮胎与对应的叉臂的状态，避免叉臂过度移动造成轮胎再次脱落的情 况；
[0061]
3、所述的泊车机器人的叉臂利用轮毂限位座与安装在轮毂限位座中的轮胎托架之间的高 度差，阻碍轮胎在叉臂上可能发生的侧向滑动，以实现防止车辆掉落的目的；
[0062]
4、本发明所述轮胎托架在接触到轮胎后可以向地面发生一定偏转，降低轮胎爬上轮胎托 架所需的力，能够轻松抬起较重的车辆或前后配重相差较大的车辆；
[0063]
5、本发明设计的轮胎托架是一种自适应结构，不需要另外设计驱动装置，节约能源，降 低成本；
[0064]
6、使用具有尖角的三角形垫块替换最外缘的滚动轴套，能够塞到轮胎与地面的缝隙中， 使轮胎能够在尖角面形成的缓坡的辅助下，轻松爬上轮胎托架；
[0065]
7、全部或者远离横向支架的几排所述滚动轴套的直径随着与横向支架间的距离增加而逐 渐减小，使抬起轮胎时轮胎需要爬上的坡度更加平缓，从而进一步降低将车辆抬离地面所需 的能量。
附图说明
[0066]
图1为本发明实施例1的泊车机器人的立体结构图；
[0067]
图2为本发明实施例的泊车机器人叉臂的立体结构图；
[0068]
图3为本发明实施例的泊车机器人叉臂或挡齿的一个轮胎托架的立体结构图；
[0069]
图4为本发明实施例的泊车机器人叉臂的另一个轮胎托架的仰视图；
[0070]
图5为本发明实施例的泊车机器人叉臂的万向轮结构示意图；
[0071]
图6为本发明实施例的泊车机器人叉臂的万向轮的剖视图；
[0072]
图7为本发明实施例的泊车机器人控制系统结构示意图；
[0073][0074]
其中，100为车架，110为前板，120为后板，130为中板，140为主动行走装置，200 为左叉臂，300为右叉臂，310为叉臂移动装置，311为移动电机，312为l型安装板，313 为第一导轨滑块机构，314为第二导轨滑块机构，315为齿条，330为轮毂限位座，331为轮 胎托架，332为滚动组件，333为固定支架，334为固定块，3341为第一固定块，3342为第 二固定块，3343为第三固定块，335为弹簧，336为滚动轴套，337为滚子轴，338为轴架， 3381为横向支架，3382为第一纵向支架，3383为第二纵向支架，3384为第一后侧支架，3385 为前侧支架，3386为第二后侧支架，339为垫块，340为万向轮，341为轮子，342为轮毂，343为轮轴，344为旋转体，345为锥齿轮组，3451为环状齿轮，3452为小齿轮，346为电机 固定架，347为减速器，348为电机，349为固定件，400为光电感应器，500为左挡齿，510 为叉臂移动装置，511为移动电机，,512为l型安装板，513为第三导轨滑块机构，514为第 四导轨滑块机构，515为齿条，600为右挡齿。
具体实施方式
[0075]
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将结合具体实施例和附图进行说明，显而易 见地，下面描述中的实施例仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不 付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些实施例获得其他的实例。
[0076]
实施例1
[0077]
本实施例涉及一种有挡齿结构的泊车机器人，如图1所示，所述机器人包括：
[0078]
车架100，该车架100呈一字形结构，其长度固定；
[0079]
主动行走装置140，该主动行走装置140安装在车架100的上，用于驱动车架100移动；
[0080]
结构对称相同的左叉臂200和右叉臂300，左叉臂200和右叉臂300分别安装在车架100 同一侧的两端，二者之间的距离可调；
[0081]
万向轮340，该万向轮340安装在左叉臂200和右叉臂300上,以满足泊车机器人的
行驶 要求，并作为支撑结构；
[0082]
结构对称相同的左挡齿500和右挡齿600，左挡齿500和右挡齿600可移动的安装在车 架100上，位于左叉臂200和右叉臂300的中间，且分别与左叉臂200和右叉臂300组合使 用，用于在左叉臂200和右叉臂300夹起车辆的过程中限制车辆的前后移动并确认车轮是否 已经被抬起。
[0083]
所述左挡齿500和右挡齿600，与左叉臂200和右叉臂300位于同一水平面上，并且左 挡齿500和左叉臂200共用滑轨，右挡齿600和右叉臂300共用滑轨。所述左挡齿500和右 挡齿600的长度至少应确保在夹起车辆时能够托起一个车轮。
[0084]
所述左挡齿500和右挡齿600均连接有一个挡齿移动装置510，并通过该挡齿移动装置 510实现左挡齿500和右挡齿600在车架100上的移动。所述的挡齿移动装置510包括移动 电机511、l型安装板512、第三导轨滑块机构513、第四导轨滑块机构514和齿条515，l形 安装板512与左挡齿500或右挡齿600相连的同时与第三导轨滑块机构513或第四导轨滑块 机构514相连，第三导轨滑块机构513及第四导轨滑块机构514固定在车架100上；移动电 机511安装在l形安装板512上，移动电机511的输出轴上安装有主动齿轮，主动齿轮与固 定在车架110上的齿条515相啮合，移动电机511带动主动齿轮转动，主动齿轮与齿条啮合 从而带动l形安装板512在车架110上移动。
[0085]
所述的左叉臂200和右叉臂300圴连接有一个叉臂移动装置310，并通过该叉臂移动装 置310实现左叉臂200和右叉臂300之间的距离可调，所述的叉臂移动装置310包括移动电 机311、l型安装板312、第一导轨滑块机构313、第二导轨滑块机构314和齿条315，l形安 装板312与左叉臂200或右叉臂300相连的同时与第一导轨滑块机构313及第二导轨滑块机 构314相连，第一导轨滑块机构313及第二导轨滑块机构314固定在车架100上；移动电机 311安装在l形安装板312上，移动电机311的输出轴上安装有主动齿轮，主动齿轮与固定 在车架110上的齿条相啮合，移动电机311带动主动齿轮转动，主动齿轮与齿条啮合从而带 动l形安装板312在车架110上移动。在更进一步的技术方案中，左挡齿500和左叉臂200 共用导轨和齿条，右挡齿600和右叉臂300共用导轨和齿条。
[0086]
其中，左叉臂200的第一导轨滑块机构313与左挡齿500的第三导轨滑块机构513共用 导轨，左叉臂200的第二导轨滑块机构314与左挡齿500的第四导轨滑块机构514共用导轨， 左叉臂200和左挡齿500共用一条齿条315/515。同样，右叉臂200的第一导轨滑块机构313 与右挡齿500的第三导轨滑块机构513共用导轨，右叉臂200的第二导轨滑块机构314与右 挡齿500的第四导轨滑块机构514共用导轨，右叉臂200和右挡齿500共用一条齿条315/515。 在其他实施例中，叉臂和挡齿可以不共用滑轨或齿条。
[0087]
如图5和6所示，所述万向轮340，包括轮子341、旋转体344、锥齿轮组345和电机348； 所述锥齿轮组345包括水平放置的环状齿轮3451和由电机348驱动的小齿轮3452；所述轮 子341位于旋转体344的中心孔内，且所述旋转体344的内圈和环状齿轮3451内侧分别与轮 子341的轮毂342固定连接，驱动电机348通过带动锥齿轮组345带动轮子341主动转向。
[0088]
所述万向轮340的轮子341安装在轮轴343上，所述轮轴343通过固定件349固定安装 在轮毂342内，所述旋转体344为交叉滚子轴承，所述交叉滚子轴承的外圈固定在左叉臂200 或右叉臂300上，所述电机348通过减速器7驱动小齿轮3452，并安装在电机固定架346
上， 所述电机固定架346安装在左叉臂200或右叉臂300上，所述锥刺轮组为弧齿螺旋锥齿轮， 所述小齿轮3452的中心轴与环状齿轮3451的中心轴的夹角为90
°
。
[0089]
在上述万向轮340使用时，所述旋转体344的外圈固定安装在设备的底座上。电机348 未启动时，旋转体344的内圈与外圈相对静止，万向轮不能随意转动。当电机348启动，且 电机348带动小齿轮3452转动，小齿轮3452带动环状齿轮3451转动角度α时，环状齿轮 3451带动旋转体344的内圈和轮毂342转动角度α，而旋转体344的外圈由于固定在设备底 座上，不会发生转动。其中，角度α的范围是0
°
≤α≤360
°
。并且，调整电机348的速率 和运行时间可以随意控制α的大小，实现任意方向转动轮子的滚动方向的目的。
[0090]
如图2、3和4所示，所述左叉臂200和右叉臂300、左挡齿500和右挡齿600对应轮胎 的位置设有轮毂限位座330，所述轮毂限位座330中安装有轮胎托架331。
[0091]
所述轮胎托架331包括滚动组件332、固定块334和弹簧335。所述滚动组件332包括滚 动轴套336、滚子轴337和轴架338。所述滚动轴套336套在滚子轴337上，所述滚子轴337 排成两排或两排以上安装在轴架338上。所述轴架338包括一个横向支架3381、两个第一纵 向支架3382和一个或多个第二纵向支架3383。所述横向支架3381位于滚动组件332的后侧。 所有第一纵向支架3382和第二纵向支架3383相互平行。所述第一纵向支架3382为两个转动 连接的片状结构，分别为第一后侧支架3384和前侧支架3385，所述第二纵向支架3383为两 个转动连接的片状结构，分别为第二后侧支架3386和前侧支架3385。第一后侧支架3384位 于滚动组件332的左右两侧，第二后侧支架3386位于滚动组件332的中部，且都与横向支架 3381固定连接。所述滚子轴337安装在两个纵向支架之间。所述第一纵向支架3382的第一 后侧支架3384端的外侧固定安装有第一固定块3341，其前侧支架3385端的外侧固定安装第 三固定块3343，其前侧支架3385靠近转动连接结构的位置的外侧固定安装有第二固定块 3342。所述片状的弹簧335的一端固定在第一固定块3341上，并穿过第二固定块3342和第 三固定块3343。
[0092]
所述轮胎托架331通过第一后侧支架3384与轮毂限位座330固定连接。再进一步的，全 部或者远离横向支架3381的两排或两排以上所述滚动轴套336的直径随着与横向支架3381 间的距离增加而逐渐减小。再进一步的，最外面一排滚动轴套336为三角形的垫块339。再 进一步的，所述横向支架3382为块状结构，所述第一后侧支架3384和第二后侧支架3386的 底部设置了一个或多个横向的固定支架333。
[0093]
所述左叉臂200的辊毂限位座330位于其右侧，右叉臂300的辊毂限位座330位于其左 侧，将车辆抬离地面时左叉臂200和右叉臂300作相对运动；所述左挡齿500的轮毂限位座 330位于其左侧，右挡齿600的轮毂限位座330位于其右侧。将车辆抬离地面时，左叉臂200 和右叉臂300插入车辆前轮的前方或后轮的后方，左叉臂200和右叉臂300作相对运动，左 挡齿500和右挡齿600分别插入车辆前轮和后轮的中间，将两排轮胎都抬离地面。
[0094]
所述车架100上与左叉臂200和右叉臂300同侧设有光电感应器400，用于检测车辆的 位置、车辆轴距、车轮直径等参数。
[0095]
所述车架100由前板110、后板120以及中板130组成，中板130的分别与前板110和 后板120固定连接。
[0096]
实施例2
[0097]
本实施例中涉及一种适用于实施例1的有挡齿结构的外叉车泊车机器人控制系统
及其控 制方法。
[0098]
如图7所示，所述有挡齿结构的泊车机器人的控制系统包括行进模块、叉臂移动模块、 挡齿移动模块、测量模块、导航模块和总控制器。
[0099]
所述行进模块，包括主动行走装置140和万向轮340，用于根据总控制器发出的行进控 制指令驱动泊车机器人移动；
[0100]
叉臂移动模块，包括叉臂移动装置310，用于驱动叉臂移动；
[0101]
挡齿移动模块，包括挡齿移动装置510，用于驱动挡齿移动；
[0102]
测量模块，包括光电感应器400，用于检测车辆的轴距和车轮直径，计算停止距离；
[0103]
导航模块，用于计算泊车机器人的行进路线；
[0104]
总控制器，包括输入输出单元、控制指令单元、距离判定单元和阻力判定单元；所述输 入输出单元，用于获取用户的确定存车或取车的信号；所述控制指令单元用于发出控制指令， 以便控制测量模块测量轴距和车轮直径以及计算停止距离、控制叉臂移动模块驱动叉臂移动、 控制挡齿移动模块驱动挡齿移动、控制导航模块计算泊车机器人的行进路线和控制行进模块 驱动泊车机器人移动；所述距离判定单元，用于获取两个叉臂间的距离和两个挡齿间的距离， 并判定车辆的轴距与两个挡齿间的距离的差值、两个叉臂间的距离与车辆的轴距的差值是否 大于或等于预定差值，判定左挡齿和右挡齿之间的中点与左叉臂和右叉臂的中点是否相重合， 并将判定结果发送给控制指令单元，同时用于获取车辆与泊车机器人间的距离，并判定车辆 与泊车机器人间的距离是否小于或等于第一搬运距离或是否小于或等于第二搬运距离，还用 于获取左叉臂与左挡齿之间的距离和右叉臂和右挡齿之间的距离，判定左叉臂与左挡齿之间 的距离或右叉臂和右挡齿之间的距离是否小于停止距离，并将判定结构发送给控制指令单元； 所述阻力判定单元，用于判定左挡齿或右挡齿的移动是否受到的阻力，并将获取结果和判定 结果发送给控制指令单元。。
[0105]
本实施例还包括上述有挡齿结构的外叉车泊车机器人控制系统的控制方法，所述方法包 括：
[0106]
s1：输入输出单元收到用户确定存车或取车的信号以后，控制指令单元控制行进模块驱 动泊车机器人靠近车辆的一侧；
[0107]
距离判定单元获取车辆与泊车机器人间的距离，并判定车辆与泊车机器人间的距离是否 小于或等于第一搬运距离，若是，则控制指令单元控制行进模块停止驱动泊车机器人，若否， 继续判定车辆与泊车机器人间的距离是否小于或等于第一搬运距离；
[0108]
所述预定的第一搬运距离是保证泊车机器人不会撞到车辆，又不会距离车辆太远的距离；
[0109]
s2：控制指令单元控制测量模块测量车辆的轴距和车轮直径，计算停止距离，并将其发 送给距离判定单元；
[0110]
所述停止距离的计算公式为：
[0111][0112]
其中，l为停止距离，d为对应轮胎的直径，h为叉臂和挡齿的高度。
[0113]
通过停止距离的计算公式，可知，该停止距离是车轮的中心刚刚落到左叉臂或右叉臂上 时左叉臂与左挡齿之间的距离或右叉臂与右挡齿之间的距离。
[0114]
s3：控制指令单元控制挡齿移动模块和叉臂移动模块同时调整左挡齿和右挡齿、左叉臂 和右叉臂的位置；
[0115]
距离判定单元获取两个叉臂间的距离和两个挡齿间的距离，并判定车辆的轴距与两个挡 齿间的距离的差值、两个叉臂间的距离与车辆的轴距的差值是否大于或等于预定差值，判定 左挡齿和右挡齿之间的中点与左叉臂和右叉臂的中点是否相重合，若所有判定结果都为是， 则控制指令单元控制叉臂移动模块停止驱动叉臂移动，控制挡齿移动模块停止驱动挡齿移动， 若其中一个或两个判定结果为否，则维持现状；
[0116]
所述预定差值，是为了保证泊车机器人驶向车辆时，叉臂或挡齿不会撞到车辆的轮胎；
[0117]
s4：控制指令单元控制行进模块驱动泊车机器人驶向车辆；
[0118]
距离判定单元获取车辆与泊车机器人的车架间的距离，并判定车辆与泊车机器人间的距 离是否小于或等于预定的第二搬运距离，并将判定结果发送给控制指令单元，若是则控制指 令单元控制行进模块停止驱动泊车机器人，若否，则进行下一次判定；
[0119]
所述第二搬运距离，是为了保证泊车机器人能够将车辆左右两侧的四个轮胎都夹抱住， 又不会撞到车辆；
[0120]
s5：控制指令单元控制挡齿移动模块同时分别向泊车机器人的两端移动左挡齿和右挡齿；
[0121]
阻力判定单元判定左挡齿或右挡齿的移动是否受到阻力，并将结果发送给控制指令单元， 若是，则控制指令单元控制挡齿移动模块停止驱动左挡齿或右挡齿，若否，则进行下一次判 定；
[0122]
s6：控制指令单元控制叉臂移动模块同时分别向泊车机器人的中间移动左叉臂和右叉臂；
[0123]
距离判定单元获取左叉臂与左挡齿之间的距离和右叉臂和右挡齿之间的距离，判定左叉 臂与左挡齿之间的距离或右叉臂和右挡齿之间的距离是否小于停止距离，，若否，则进行下 一次判定，若是，则控制指令单元控制叉臂移动模块停止驱动左叉臂或右叉臂，并控制挡齿 移动模块向泊车机器人的两端移动左挡齿或右挡齿；
[0124]
阻力判定单元判定左挡齿或右挡齿的移动受到的阻力是否大于或者等于预定的最大阻 力，并将结果发送给控制指令单元，若否，则进行下一次判定，若是，则控制指令单元控制 挡齿移动模块停止驱动左挡齿或右挡齿；
[0125]
s7：控制指令单元控制导航模块计算泊车机器人的行进路线，并将其发送给控制指令单 元，再控制行进模块驱动泊车机器人驶向车辆将要停放的停车位上；
[0126]
s8：控制指令单元控制叉臂移动模块同时分别向泊车机器人的两端移动左叉臂和右叉臂， 同时，控制挡齿移动模块同时分别向泊车机器人的中间移动左挡齿和右挡齿；
[0127]
距离判定单元获取两个叉臂间的距离和两个挡齿间的距离，并判定车辆的轴距与两个挡 齿间的距离的差值、两个叉臂间的距离与车辆的轴距的差值是否大于或等于预定差值，并将 判定结果发送给控制指令单元，若是则控制指令单元控制叉臂移动模块停止驱动左叉臂或右 叉臂，或者控制挡齿移动模块停止驱动左挡齿或右挡齿；
[0128]
s9：控制指令单元控制行进模块驱动泊车机器人从侧面驶离车辆；
[0129]
距离判定单元获取车辆与泊车机器人间的距离，并判定车辆与泊车机器人间的距
离是否 大于或等于第一搬运距离，若是，则控制指令单元控制行进模块停止驱动泊车机器人，若否， 则进行下一次判定。
[0130]
在上述泊车机器人控制方法中，左叉臂和右叉臂作相对运动来挤压轮胎，在获取车辆轴 距后，左叉臂和右叉臂分别向泊车机器人的两端移动，左挡齿和右挡齿分别向泊车机器人的 中间移动；在挤压轮胎时，左叉臂和右叉臂分别向泊车机器人的中间移动，左挡齿和右挡齿 分别向泊车机器人的两端移动；在放置车辆时，左叉臂和右叉臂分别向泊车机器人的两端移 动，左挡齿和右挡齿分别向泊车机器人的中间移动。
[0131]
以左挡齿和左叉臂为例，在向泊车机器人两端移动左挡齿时，当左挡齿第一次受到阻力， 表明左挡齿已经碰到了车轮，可以停止继续移动了。当左叉臂与左挡齿之间的距离小于停止 距离时，该车轮的中心已经落在左叉臂上，不需要继续移动左叉臂了，否则该车轮可能越过 左叉臂重新掉到地面上。而再次向泊车机器人两端移动左挡齿直到第二次受到阻力大于或者 等于预定的最大阻力，表明左挡齿又一次碰到了车轮且其自适应轮胎托架将轮胎托住，能够 防止搬运车辆时因颠簸产生的前后移动。
[0132]
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
[0133]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些 实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理 可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被 限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的 范围。