專(zhuān)利名稱(chēng)：用于堆垛式立體車(chē)庫(kù)中自動(dòng)泊車(chē)機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及堆垛式立體車(chē)庫(kù)中自動(dòng)泊車(chē)機(jī)器人，屬于機(jī)械電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著城市交通的發(fā)展，機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)量飛速增加同停車(chē)設(shè)施緩慢增長(zhǎng)之間的矛盾越來(lái) 越嚴(yán)重。通過(guò)對(duì)部分城市停車(chē)狀況的調(diào)查顯示，目前我國(guó)城市機(jī)動(dòng)車(chē)輛的停車(chē)位的滿 足率只有20%左右。同時(shí)城市土地資源和城市生活節(jié)奏嚴(yán)重限制了占地面積大，存取 車(chē)輛效率低的停車(chē)庫(kù)發(fā)展，所以解決此類(lèi)問(wèn)題關(guān)鍵是開(kāi)發(fā)高效高土地利用率的立體車(chē) 庫(kù)。堆垛式立體車(chē)庫(kù)是立體車(chē)庫(kù)中技術(shù)含量高的一類(lèi)。堆垛式立體車(chē)庫(kù)的核心部分就 是自動(dòng)泊車(chē)機(jī)器人。應(yīng)用這種機(jī)器人搬運(yùn)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)鋼架車(chē)位，并滿足國(guó)內(nèi)消 防規(guī)范中關(guān)于防火分隔和耐火時(shí)間兩個(gè)指標(biāo)的要求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，占用車(chē)位高度較小。
目前的自動(dòng)泊車(chē)機(jī)器人，比如德國(guó)PAILS公司的自動(dòng)泊車(chē)機(jī)器人，是采用縱向雙邊 抬車(chē)輪行走的方式。該機(jī)器人定位待搬運(yùn)汽車(chē)輪胎的方式為檢測(cè)汽車(chē)兩個(gè)后輪的位 置，通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)起重臂的位置去抬起汽車(chē)。此方式對(duì)待搬運(yùn)車(chē)輛的車(chē)型限制較多。 另外由于該機(jī)器人進(jìn)入車(chē)底的方式為平行于車(chē)身方向，使得機(jī)器人的長(zhǎng)度變長(zhǎng)，增加 了堆垛式車(chē)庫(kù)中升降機(jī)的尺寸，從而降低了整個(gè)堆垛式車(chē)庫(kù)空間利用率。
國(guó)內(nèi)對(duì)于自動(dòng)泊車(chē)機(jī)器人的研究也是通過(guò)夾持汽車(chē)輪胎方式起重汽車(chē)，其中起重臂 的工作通過(guò)液壓系統(tǒng)來(lái)完成，在很小的空間中，液壓系統(tǒng)需要定做，需要較高的成本， 不太適合大規(guī)模生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)已有技術(shù)存在的缺陷，提供了一種利用電機(jī)作為動(dòng)力源， 以進(jìn)入待搬運(yùn)汽車(chē)車(chē)底的方式為垂直于車(chē)身方向進(jìn)行自動(dòng)泊車(chē)堆垛式立體車(chē)庫(kù)中自 動(dòng)泊車(chē)機(jī)器人，本機(jī)器人能夠定位到汽車(chē)車(chē)身中心位置。
為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明一種堆垛式立體車(chē)庫(kù)中自動(dòng)泊車(chē)機(jī)器人包括起重 臂伸出機(jī)構(gòu)，起重臂夾持機(jī)構(gòu)，直線導(dǎo)向輪機(jī)構(gòu)，和機(jī)器人骨架，及其控制系統(tǒng)，其 特征在于起重臂伸出機(jī)構(gòu)與起重臂夾持機(jī)構(gòu)通過(guò)角鋼焊接在一起。直線導(dǎo)向輪機(jī)構(gòu)中 的導(dǎo)向輪內(nèi)嵌在起重臂伸出機(jī)構(gòu)的推出導(dǎo)軌中。直線導(dǎo)向輪機(jī)構(gòu)通過(guò)螺栓固定聯(lián)接在 機(jī)器人骨架上。 起重臂伸出機(jī)構(gòu)，是伸出機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)通過(guò)連軸器與絲杠聯(lián)結(jié)，絲杠與連軸器聯(lián)結(jié) 的一端裝有深溝球軸承，另外一端是深溝球軸承和推力軸承共同作用的軸承組。絲杠 及其軸承安裝在軸承座A和軸承座B中。軸承座A和軸承座靠螺栓與機(jī)器人骨架聯(lián) 結(jié)。絲杠滑塊通過(guò)螺紋連接在絲杠上，當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)螺紋副，絲杠滑塊沿絲杠 直線運(yùn)動(dòng)。在絲杠滑塊通過(guò)銷(xiāo)軸與連桿鉸接。連桿的另一端通過(guò)銷(xiāo)軸與推出滑塊鉸接。 推出導(dǎo)軌一端焊接在推出滑塊上，另一端焊接在推出夾持臂上。
上述的直線導(dǎo)向輪內(nèi)嵌在推出導(dǎo)軌中。推出導(dǎo)軌中焊接有導(dǎo)向軌，導(dǎo)向軌約束直 線導(dǎo)向輪的運(yùn)動(dòng)方向。直線導(dǎo)向輪通過(guò)軸承與支撐軸聯(lián)結(jié)，并通過(guò)輪端蓋和軸端擋圈 將其固定在支撐軸上。支撐軸穿過(guò)軸支撐座，并焊接在支撐座上。軸支撐座焊接在支 撐底座上，支撐底座通過(guò)螺栓與機(jī)器人骨架聯(lián)結(jié)。
上述的起重臂夾持機(jī)構(gòu)，是夾持機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)通過(guò)連軸器與蝸桿連接。蝸桿安裝在 蝸桿支撐座中，蝸桿支撐座通過(guò)螺栓與角鋼聯(lián)結(jié)。角鋼悍接在推出滑塊上。蝸桿與蝸 輪嚙合。蝸輪與齒輪A同軸。齒輪A與齒輪B嚙合，齒輪B與輪胎夾持臂同軸。
上述的控制系統(tǒng)是光電開(kāi)關(guān)傳感器安裝在機(jī)器人駛?cè)攵隧敳?。增量式光電編碼 器安裝在機(jī)器人的車(chē)輪上，與車(chē)輪同步旋轉(zhuǎn)。壓力傳感器安裝在輪胎夾持臂和推出夾 持臂用來(lái)起重輪胎的表面上。光電開(kāi)關(guān)傳感器連接在單片機(jī)的通用輸入輸出接口上， 提供開(kāi)關(guān)量信號(hào)。光電編碼器連接在單片機(jī)的外部中斷接口，提供給脈沖信號(hào)。壓力 傳感器輸出端接A/D轉(zhuǎn)換芯片，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī)相連接。LCD液晶顯示 屏連接在單片機(jī)的通用輸入輸出接口上。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，其具有如下顯而易見(jiàn)的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn) 本發(fā)明是一種利用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，進(jìn)入待搬運(yùn)汽車(chē)車(chē)底的方式為垂直于車(chē)身方向 的自動(dòng)泊車(chē)機(jī)器人。機(jī)器人通過(guò)起重臂伸出機(jī)構(gòu)和起重臂夾持機(jī)構(gòu)配合完成夾持并抬 起待搬運(yùn)汽車(chē)輪胎的工作；起重臂伸出機(jī)構(gòu)與起重臂夾持機(jī)構(gòu)通過(guò)角鋼焊接在一起。 直線導(dǎo)向輪機(jī)構(gòu)中的導(dǎo)向輪內(nèi)嵌在起重臂伸出機(jī)構(gòu)的推出導(dǎo)軌中。直線導(dǎo)向輪機(jī)構(gòu)通 過(guò)螺栓聯(lián)接，固定在機(jī)器人骨架上。通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)，計(jì)算待搬運(yùn)汽車(chē)的中心位置 并控制機(jī)器人到達(dá)汽車(chē)的中心位置。
本發(fā)明的機(jī)器人共有九個(gè)電機(jī)，四個(gè)單電機(jī)驅(qū)動(dòng)起重臂伸出機(jī)構(gòu)的伸縮，四個(gè)電 機(jī)驅(qū)動(dòng)起重臂夾持機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)，另一個(gè)電機(jī)作為行走機(jī)構(gòu)的動(dòng)力源。行走機(jī)構(gòu)是通過(guò) 軸端擋圈和階梯軸的軸肩，將行走車(chē)輪固定在行走車(chē)軸的兩端；電動(dòng)機(jī)輸出軸通過(guò)齒 輪減速箱，驅(qū)動(dòng)行走車(chē)軸的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)行走車(chē)輪的前進(jìn)。機(jī)器人的整體工作方式
為機(jī)器人在控制系統(tǒng)自動(dòng)控制下，沿軌道方向自動(dòng)定位到待搬運(yùn)汽車(chē)底部中心位置。 然后推出夾持臂向外伸出并頂住汽車(chē)輪胎的一側(cè)；接下來(lái)輪胎夾持臂旋轉(zhuǎn)，頂住汽車(chē) 輪胎的另一側(cè)，將汽車(chē)輪胎夾持抬起，從而將汽車(chē)抬起。適于堆垛式立體車(chē)庫(kù)中，全 自動(dòng)化的搬運(yùn)汽車(chē)工作。


圖l是本發(fā)明機(jī)械結(jié)構(gòu)總圖。 圖2是圖1的左視圖。 圖3是起重臂伸出機(jī)構(gòu)部件圖。 圖4是直線導(dǎo)向輪機(jī)構(gòu)部件圖。 圖5是起重臂夾持機(jī)構(gòu)部件圖。 圖6是沿軌道定位汽車(chē)中心算法示意圖。 圖7是本發(fā)明的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施實(shí)例結(jié)合附圖詳述如下參見(jiàn)圖1圖2，本堆垛式立體車(chē) 庫(kù)中自動(dòng)泊車(chē)機(jī)器人通過(guò)起重臂伸出機(jī)構(gòu)1和起重臂夾持機(jī)構(gòu)2配合完成夾持并抬起 待搬運(yùn)汽車(chē)輪胎的工作；通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)，計(jì)算待搬運(yùn)汽車(chē)的中心位置并控制機(jī)器 人到達(dá)汽車(chē)的中心位置。
參見(jiàn)圖3和圖4，推出機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)11旋轉(zhuǎn)通過(guò)連軸器12帶動(dòng)絲杠15旋轉(zhuǎn)。絲 杠15和絲杠滑塊14組成螺旋傳力機(jī)構(gòu)，由于絲杠15的旋轉(zhuǎn)，絲杠滑塊14沿直線向 絲杠的中心運(yùn)動(dòng)，同時(shí)通過(guò)連桿16，將推出滑塊10向外推出。推出滑塊10帶動(dòng)推 出導(dǎo)軌9和推出夾持臂7向外運(yùn)動(dòng)。為了保證推出滑塊IO，推出導(dǎo)軌9以及推出夾 持臂7沿直線運(yùn)動(dòng)，將他們?nèi)吆附釉谝黄?，并且推出?dǎo)軌9安裝在直線導(dǎo)向輪機(jī)構(gòu) 3上。直線導(dǎo)向輪模塊3是既承受起重汽車(chē)的壓力，又起到導(dǎo)向作用的。推出夾持臂 7的作用是夾持汽車(chē)輪胎的，它焊接在推出導(dǎo)軌9上，隨著推出導(dǎo)軌9一起運(yùn)動(dòng)。
參見(jiàn)圖5，起重臂夾持機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)29通過(guò)連軸器30連接在蝸桿28的軸端， 驅(qū)動(dòng)蝸桿28的轉(zhuǎn)動(dòng)。蝸桿28與蝸輪25嚙合，蝸輪25帶動(dòng)與其同軸的齒輪A 32轉(zhuǎn) 動(dòng)，齒輪A 32與齒輪B 24嚙合，齒輪B24帶動(dòng)與其同軸的輪胎夾持臂31轉(zhuǎn)動(dòng)。輪 胎夾持臂31旋轉(zhuǎn)并且與推出夾持臂7 —同將汽車(chē)輪胎34以?shī)A持的方式抬起。整個(gè)起 重臂夾持機(jī)構(gòu)2通過(guò)角鋼27焊接在起重臂伸出機(jī)構(gòu)1的推出滑塊10，與推出滑塊10 一起運(yùn)動(dòng)。
參見(jiàn)圖6和圖7，自動(dòng)泊車(chē)機(jī)器人沿Y軸方向駛?cè)肫?chē)底部。安裝在機(jī)器人上用 于定位機(jī)構(gòu)的傳感器有光電開(kāi)關(guān)33和增量式光電編碼器40。光電開(kāi)關(guān)傳感器33安 裝在機(jī)器人駛?cè)攵隧敳?，增量式光電編碼器40安裝在機(jī)器人的車(chē)輪4上。光電開(kāi)關(guān) 33每當(dāng)檢測(cè)出輪胎34的邊緣時(shí)，向單片機(jī)38發(fā)送一個(gè)信號(hào)。增量式光電編碼器40 是用來(lái)獲得采樣點(diǎn)之間的間距，光電編碼器40每轉(zhuǎn)為500線，計(jì)程分辨率達(dá)到lmm。 通過(guò)傳感器，可以測(cè)出圖4中K的長(zhǎng)度，即兩車(chē)輪的間距。當(dāng)光電開(kāi)關(guān)33傳感器 檢測(cè)到A點(diǎn)時(shí)，機(jī)器人需繼續(xù)前進(jìn)Y距離，就可以完成機(jī)器人沿軌道方向中心的定位。
<formula>formula see original document page 7</formula>(1)
<formula>formula see original document page 7</formula>(2)
由(1)， (2)可以得出
<formula>formula see original document page 7</formula> (3)
參見(jiàn)圖7，壓力傳感器36采集到來(lái)自汽車(chē)輪胎34的壓力，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，將變成 的數(shù)字信號(hào)給單片機(jī)38。單片機(jī)38分析處理采集到的信號(hào)，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)接口 39 去控制電動(dòng)機(jī)11、 29的動(dòng)作。并將當(dāng)前狀態(tài)通過(guò)串口 41傳給PC機(jī)42，同時(shí)將處理 過(guò)的信號(hào)值在LCD顯示屏35上顯示出來(lái)。
本實(shí)施例的自動(dòng)泊車(chē)機(jī)器人主要技術(shù)指標(biāo)起重重量《3.6噸；移動(dòng)速度《lm/s;
操作方式自動(dòng)；機(jī)器人外形參數(shù)2300X 1700X230 (mm)。
權(quán)利要求
1.一種堆垛式立體車(chē)庫(kù)中自動(dòng)泊車(chē)機(jī)器人，包括四組起重臂伸出機(jī)構(gòu)(1)、四組起重臂夾持機(jī)構(gòu)(2)、八個(gè)直線導(dǎo)向輪機(jī)構(gòu)(3)、機(jī)器人骨架(5)及其控制系統(tǒng)，其特征在于起重臂伸出機(jī)構(gòu)(1)與起重臂夾持機(jī)構(gòu)(2)通過(guò)角鋼(27)焊接在一起；直線導(dǎo)向輪機(jī)構(gòu)(3)中的導(dǎo)向輪(18)內(nèi)嵌在起重臂伸出機(jī)構(gòu)(1)的推出導(dǎo)軌(9)中；直線導(dǎo)向輪機(jī)構(gòu)(3)通過(guò)螺栓固定聯(lián)接在機(jī)器人骨架(5)上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆垛式立體車(chē)庫(kù)中自動(dòng)泊車(chē)機(jī)器人，其特征在于所述的重 臂伸出機(jī)構(gòu)是由伸出機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)(11)通過(guò)連軸器(12)與絲杠(15)聯(lián)結(jié)，絲 杠(15)與連軸器(12)聯(lián)結(jié)的一端裝有深溝球軸承，另外一端是深溝球軸承和 推力軸承共同作用的軸承組；絲杠(15)及其軸承安裝在軸承座A (13)和軸承 座B (8)中；軸承座A (13)和軸承座(B)靠螺栓與機(jī)器人骨架(5)聯(lián)結(jié)； 絲杠滑塊(14)通過(guò)螺紋連接在絲杠(15)上，當(dāng)絲杠(15)旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)螺紋 畐IJ，絲杠滑塊(14)沿絲杠(15)直線運(yùn)動(dòng)；在絲杠滑塊(14)通過(guò)銷(xiāo)軸與連桿(16)鉸接。連桿(16)的另一端通過(guò)銷(xiāo)軸與推出滑塊(10)鉸接。推出導(dǎo)軌(9) 一端焊接在推出滑塊(10)上，另一端焊接在推出夾持臂(7)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆垛式立體車(chē)庫(kù)中自動(dòng)泊車(chē)機(jī)器人，其特征在于所述的直 線導(dǎo)向輪機(jī)構(gòu)(3)是所述的推出導(dǎo)軌(9)中焊接有導(dǎo)向軌(17)，導(dǎo)向軌(17) 約束直線導(dǎo)向輪(18)的運(yùn)動(dòng)方向；直線導(dǎo)向輪(18)通過(guò)軸承與支撐軸(19) 聯(lián)結(jié)，并通過(guò)輪端蓋(21)和軸端擋圈(22)將其固定在支撐軸(19)上；支撐 軸(19)穿過(guò)軸支撐座(20)，并焊接在支撐座(20)上；軸支撐座(20)焊接 在支撐底座(23)上，支撐底座(23)通過(guò)螺栓與機(jī)器人骨架(5)聯(lián)結(jié)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆垛式立體車(chē)庫(kù)中自動(dòng)泊車(chē)機(jī)器人，其特征在于所述的起 重臂夾持機(jī)構(gòu)(2)是一個(gè)電動(dòng)機(jī)(29)通過(guò)連軸器(30)與蝸桿(28)連接； 蝸桿(28)安裝在蝸桿支撐座(26)中，蝸桿支撐座(26)通過(guò)螺栓與角鋼(27) 聯(lián)結(jié)；角鋼(27)焊接在推出滑塊(10)上；蝸桿(28)與蝸輪(25)嚙合；蝸 輪(25)與齒輪A (32)同軸；齒輪A (32)與齒輪B (24)嚙合，齒輪B (24) 與輪胎夾持臂(31)同軸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆垛式立體車(chē)庫(kù)中自動(dòng)泊車(chē)機(jī)器人，其特征在于所述的控 制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是 一個(gè)光電開(kāi)關(guān)傳感器(33)安裝在機(jī)器人駛?cè)攵隧敳浚?一個(gè)增量 式光電編碼器(40)安裝在機(jī)器人的車(chē)輪(4)上，與車(chē)輪(4)同步旋轉(zhuǎn)； 一個(gè) 壓力傳感器(36)安裝在輪胎夾持臂(31)和推出夾持臂(7)用來(lái)起重輪胎的 表面上； 一個(gè)光電開(kāi)關(guān)傳感器(33)連接在一個(gè)單片機(jī)(38)的通用輸入輸出接 口上，提供開(kāi)關(guān)量信號(hào)； 一個(gè)光電編碼器(40)連接在單片機(jī)(38)的外部中斷 接口 ，提供給脈沖信號(hào)；所述的壓力傳感器(36)輸出端接一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換芯片(37)， 通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換芯片(37)與單片機(jī)(38)相連接。 一個(gè)LCD液晶顯示屏(35) 連接在單片機(jī)(38)的通用輸入輸出接口上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種堆垛式立體車(chē)庫(kù)中自動(dòng)泊車(chē)機(jī)器人。它是一種利用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，進(jìn)入待搬運(yùn)汽車(chē)車(chē)底的方式為垂直于車(chē)身方向的自動(dòng)泊車(chē)機(jī)器人。機(jī)器人通過(guò)起重臂伸出機(jī)構(gòu)和起重臂夾持機(jī)構(gòu)配合完成夾持并抬起待搬運(yùn)汽車(chē)輪胎的工作；起重臂伸出機(jī)構(gòu)與起重臂夾持機(jī)構(gòu)通過(guò)角鋼焊接在一起。直線導(dǎo)向輪機(jī)構(gòu)中的導(dǎo)向輪內(nèi)嵌在起重臂伸出機(jī)構(gòu)的推出導(dǎo)軌中。直線導(dǎo)向輪機(jī)構(gòu)通過(guò)螺栓聯(lián)接，固定在機(jī)器人骨架上。通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)，計(jì)算待搬運(yùn)汽車(chē)的中心位置并控制機(jī)器人到達(dá)汽車(chē)的中心位置。
文檔編號(hào)E04H6/42GK101187267SQ200710047470
公開(kāi)日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2007年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月26日
發(fā)明者煒 張, 曹洪達(dá), 沈林勇, 章亞男, 晉 鄭 申請(qǐng)人:上海大學(xué)