专利名称：轨道式万向螃蟹搬运机器人停车设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种地面停车场、机械式立体车库用停车设备，特别涉及的是一种集搬运、停放小型汽车的在矩形轨道上实现运动轨迹为矩形的停车设备。
背景技术：
自走式平面或立体停车库和机械式立体车库是专门用于停放车辆的建筑，随着汽车工业高速发展，特别是汽车大量快速进入家庭，由于我国人口数量庞大，有限的城市面积和迅猛增加的停车需求矛盾非常突出。目前机械式立体车库最重要的突出课题是如何在保证安全、存放车辆方便快捷的前提下，提高一个单元空间内停放车辆数量，以减少占地面积和有效利用空间。在设计、建造机械式立体车库中，如何在单位面积内、单位空间内大幅度增加停车数量和顺畅、快捷的车辆存取速度一直是一对非常麻烦的矛盾，也使现在的机械式车库追求的目标。现有的停车技术采用了多种停车方式如升降横移式、垂直升降式、巷道堆垛式等十几种停车设备来试图解决这对矛盾。从机械式停车设备诞生以来，各种类型停车方式要么从成本方面略微低点、要么存取方便点，要么自动化程度高一点，而单位面积内、单位空间内停车数量几乎相差无几，单位面积内、单位空间内停车数量是衡量机械式停车设备最重要技术指标之一，机械式立体车库现在追求的目标是每平方米停放一辆车，指标最高的是垂直升降式，实现了广1. 2 Hf停放一辆车，但层数需要25层以上，总高度在50m 左右，每层一般仅能以两辆车为一个层面。从总体来讲，都没有很好处理好在保证安全的前提下在单位面积内、单位空间内大幅度增加停车数量和顺畅、快捷的车辆存取速度这一对矛盾，特别是目前城市土地价格处于大幅度飙升的态势，上述停车方式没有能很好解决设备性价比和高昂的车位总造价，使得我国停车位缺口巨大、停车市场不是市场化而是房地产公司或政府公共停车附庸，没有真正市场化。目前生产销售占市场份额70左右的升降横移式停车设备是在2、个跨度内的钢结构每层设置2、个车位，地面车位作横移，最高层车位作升降，中间层车位既横移又作升降，最高为15层，一般在地面建造多层升降横移式立体车库，用于高层建筑地下室最高不超过3层，但由于其属于特种设备，有车辆坠落危险， 在通道两旁最多能设置二重列式即两排车位，也就是说如果有6排车位，就需要2条通道， 每个车位公摊面积大，且在有车进出每个单元内时通道就会暂时中断。影响车库内交通畅通。本专利同现有升降横移式立体车库相比具有如下优点1，本设备不属于特种设备，车辆安全性高，车辆无坠落风险；2，每个车库只需要一条通道，通道两边可各设置5 10排车位， 大幅度减少每个车位公摊面积；3，每个车位均为水平运动，日常运行能耗低、费用低廉，结构简单运行平稳可靠、噪音低，整套设备单位面积载荷低50%左右，对立柱、楼板要求低；4， 在最小面积内实现车辆位置变换，司机存取车技术简化并由转弯车身90°角度变化到纯直线直上直下进出车位，且设置光电开关高科技控制位置，减少存取车擦、挂事故发生；5，每个单元车辆进出时不影响通道上其他车辆通行，库内交通畅通；5，符合高层建筑地下室立柱建筑设计规范可以减小立柱间距从而符合高层建筑结构设计稳定性之要求及高层建筑现在大量涌现而充分利用地下室停车；6，特别是大幅度提高地下室防火等级；7，并且是唯一能充分适应、满足特别是大型车库、超大型车库和特大型车库，可以实现最少4台车，最多达4000辆之巨的特大型车库停车需求；8，可以实现标准车库设计；9，便于车库出入口设计，比现有停车方式增加车位50%以上。
实用新型内容本实用新型的目的在于通过采用一种符合长方体物体在最小面积范围内变换位置的水平矩形运动方式正确原理，发明、设计出一种可靠性高、自动化程度高的轨道式万向螃蟹搬运机器人，以近乎极限的最少占地面积、空间体积最大限度停放最多数量车辆，顺畅、快捷存取车辆，最低成本存放车辆、日常运行费用低，克服了现有技术的不足。本实用新型构成如下它由水平矩形轨道系统和能够在水平矩形轨道系统上行走的数个万向螃蟹搬运机器人组成，水平矩形轨道系统由四条横向直轨和四条纵向直轨组成，其彼此互相垂直，万向螃蟹搬运机器人则由停车机构、行走机构和转向机构三部分构成，行走机构包括四个位于万向螃蟹搬运机器人两侧底部的车轮，水平矩形轨道系统的四个角上的矩形的长度和宽度与四个车轮之间的距离一致，且转向机构能使四个车轮在原地作顺时针或逆时针的固定90°转向。上述的轨道式万向螃蟹搬运机器人停车设备的行走机构通过其车轮架立轴与停车机构的停车平台相连，行走机构由车轮、车轮架、车轮架立轴、车轮轴链轮、车轮轴、行走链条、行走电机链轮和行走驱动电机组成，其中车轮架立轴与车轮架颈部的内凹孔通过轴承相连，车轮架下部的车轮架长立腿及车轮架短立腿之间安装车轮轴，车轮轴上安装上车轮和车轮轴链轮，在车轮架长立腿上安装行走驱动电机，行走驱动电机的轴上安装行走电机链轮，行走电机链轮通过行走链条和车轮轴链轮连接在一起，车轮轴的轴线与行走驱动电机的轴线平行。上述的轨道式万向螃蟹搬运机器人停车设备其转向机构是由转向链盘、链条直齿条拉杆、转向电机齿轮、链条拉杆和转向链条组成，其中转向链盘套装在车轮架的颈部外缘上，转向链盘通过转向链条与链条拉杆、链条直齿条拉杆链接在一起，同时链条拉杆、链条直齿条拉杆的另外一端也与同一组转向机构的另一个车轮上的转向链盘链接在一起，其形成一个闭合的“链条环”，转向电机电机轴上安装的转向电机齿轮与链条直齿条拉杆中间安装的直齿条配对咬合。上述的轨道式万向螃蟹搬运机器人停车设备还可以将链条拉杆和链条直齿条拉杆被上下配对的双头螺纹辊轮和双头螺纹拉杆夹住。上述的轨道式万向螃蟹搬运机器人停车设备还可以将链条拉杆和链条直齿条拉杆的水平中心线高度高于转向链盘和转向链条的水平中心线。上述的轨道式万向螃蟹搬运机器人停车设备其停车机构由坡道、停车平台、凸起平台和导向凸边构成一个呈长方形整体框架。上述的轨道式万向螃蟹搬运机器人停车设备还可以将水平矩形轨道系统的直轨交点处设置了一个转角转盘，其中转角转盘由圆形的上盖板和圆形的底座通过轴承上下固定在一起且上盖板可以相对于底座作水平转动。上述的轨道式万向螃蟹搬运机器人停车设备可以在水平矩形轨道系统上设置20 个万向螃蟹搬运机器人。[0012]上述的轨道式万向螃蟹搬运机器人停车设备还可以在水平矩形轨道系统上设置 10个万向螃蟹搬运机器人。本实用新型通过转角转盘辅助转向及依靠转向机构使得车轮固定转向90°，其简单而又巧妙结构，实现了偶数个外形呈长方体的物体在最小占地面积内其相互位置变换， 既消除了现有停车设备繁杂动作，减少了设备位置交换浪费的巨大占地面积、又有效地降低了噪音、杜绝了坠落危险，同时因设备动作简化从而提高了设备可靠性。
附图1为轨道式万向螃蟹搬运机器人停车设备系统立体简图；附图2为万向螃蟹搬运机器人俯视图；附图3为万向螃蟹搬运机器人正视图；附图4为万向螃蟹搬运机器人的行走机构示意图；附图5为万向螃蟹搬运机器人的转向机构示意图；附图6为水平轨道系统示意图；附图7为轨道与车轮示意图；附图8为转角转盘示意图；附图9为一个停车单元内两列十排20个螃蟹搬运机器人设备动作程序方框图；附图标记1-直轨、2-转角转盘、3-坡道、4-停车平台、5-凸起平台、6-导向凸边、 7-车轮、8-车轮架、9-转向链盘、10-车轮架主轴、11-车轮轴链轮、12-车轮轴、13-行走链条、14-行走电机链轮、15-行走电机、16-链条直齿条拉杆、17-双头螺纹拉杆辊轮、18-双头螺纹拉杆、19-转向电机、20-转向电机齿轮、21-直齿条、22-车轮架短立腿、23-车轮架长立腿、24-链条拉杆、25-转向链条、32-底座、33-上盖板、51-停车机构、52-行走机构，53-转向机构、54-水平轨道系统。
具体实施方式
如图1所示，轨道式万向螃蟹搬运机器人停车设备由水平矩形轨道系统M和能够在水平矩形轨道系统M上行走的数个万向螃蟹搬运机器人组成，如图1和图2所示，其中万向螃蟹搬运机器人则由停车机构51、行走机构52和转向机构53三部分构成。如图1、图2和图3所示，万向螃蟹搬运机器人的停车机构51由坡道3、停车平台4、 凸起平台5及导向凸边6构成一个呈长方形整体钢结构框架。其中坡道3可以是在停车机构51纵向前后全部设置，也可在纵向的其中一侧设置。为了节约材料和减轻设备的重量， 可将在汽车开上和停放后左右两轮之间的部分去掉，只留下能供汽车安全开上并停放的空间即可。导向凸边6是引导司机驾车正对万向螃蟹搬运机器人坡道的对准导向作用并防止司机将车开出停车机构51之外。为了防止因为停车机构51过高而导致汽车在前轮过了坡道3之后其底盘容易擦挂到停车平台4与坡道3交接处的突出街沿从而设置了凸起平台5， 其可使得汽车前轮在过了坡道3之后的一段适当距离后前轮即进入凸起平台5从而抬高汽车前轮高度使得汽车底盘重心提高避免擦挂。当然凸起平台5与停车平台4与坡道3交接处的距离长短可由坡道3但具体高度以及倾斜度具体确定。如图3和图4所示，万向螃蟹搬运机器人的行走机构52是在停车平台4的四个角部下方通过车轮架立轴10与停车平台4相连。车轮架立轴10与车轮架8颈部的内凹孔通过轴承相连，车轮架8下部的车轮架长立腿23及车轮架短立腿22之间安装车轮轴12，车轮轴12上安装上车轮7和车轮轴链轮11。在车轮架长立腿23上安装行走驱动电机15，行走驱动电机15的轴上安装行走电机链轮14，行走电机链轮14通过行走链条13和车轮轴链轮 11连接在一起，车轮轴12的轴线与行走驱动电机15的轴线平行。当开动行走驱动电机15 后，其动力将行走电机链轮14驱动并通过行走链条13将车轮轴链轮11驱动，从而使得车轮7开始行走。如图2所示，万向螃蟹搬运机器人的转向机构53是由其纵向前端的两个车轮组成一组转向结构，而其纵向后端的两个车轮也组成一组转向结构。当然也可以是其两侧的两个车轮组成一组转向机构。如图3所示，转向机构53是在车轮架8颈部外缘上水平套装一转向链盘9。如图5所示，转向链盘9通过转向链条25与链条拉杆对、链条直齿条拉杆16 链接在一起，同时链条拉杆对、链条直齿条拉杆16的另外一端也与同一组转向机构53的另一个车轮上的转向链盘9链接在一起，其形成一个闭合的“链条环”。如图4所示，“链条环”是通过转向电机19电机轴上安装的转向电机齿轮20与链条直齿条拉杆16中间安装的直齿条21配对咬合，通过转向电机19带动齿轮齿条传动从而使链条直齿条拉杆16直线运动，由链条直齿条拉杆16两端连接的转向链条25咬合转向链盘9转动，从而带动车轮7 的转向。另外还可设置上下配对的双头螺纹辊轮17和双头螺纹拉杆18，以便夹住链条拉杆M和链条直齿条拉杆16，从而保持其不会因自重而下垂，同时也增加了其刚性，且使其不水平左右晃动。另外最好使链条拉杆M和链条直齿条拉杆16的水平中心线高度高于转向链盘9和转向链条25的水平中心线，因为转向链条25为水平方向运动，链条由于自重会下垂，造成链条中部重心下降，在转向链盘9水平正反转动时可能导致脱链，抬高设计可以很好的解决此问题，使链条拉杆M、链条直齿条拉杆16 —端的链条将链条准确喂入转向链盘而不致脱链。另外由于行走驱动电机15安装在车轮架长立腿23上，与车轮7形成一个整体，在车轮转向后其能与车轮始终保持同一平面，因此车轮转向后其并不能影响行走驱动电机15 对车轮7的驱动。如图6所示，轨道式万向螃蟹搬运机器人停车设备的水平矩形轨道系统由四条横向直轨1和四条纵向直轨1组成，其彼此互相垂直，四条横向直轨及四条纵向直轨铺设于地面或楼板之上。水平矩形轨道系统横向的长度由需要设置的车位个数也即万向螃蟹搬运机器人的个数决定，其纵向的长度一般设置为比两个轨道式万向螃蟹搬运机器人稍长，但图6 中四个角上的方格即A、B、C、D四个区域的长度和宽度应当刚好和万向螃蟹搬运机器人车轮间的间距相等。万向螃蟹搬运机器人一般作横向运动，只有当其位于图6中四个角上区域A、B、C、D的时候就需要作纵向运动。当万向螃蟹搬运机器人运动到四个角时，这时可利用其转向机构53将同步将其四个车轮作顺时针或逆时针固定转向90°，从而使其可作纵向运动，当其纵向运动到另一个角时，再利用其转向机构53将其车轮作顺时针或逆时针固定转向90°，其就又可作横向运动了。所以万向螃蟹搬运机器人可以在该水平矩形轨道系统内作顺时针或作逆时针的循环运动。水平矩形轨道与车轮7可以设置成轨道内凹而车轮7外凸的咬合形状，也可设置成轨道外凸而车轮7内凹的咬合形状。如图7所示的水平矩形轨道为内凹式，而车轮7则稍微有点外凸，车轮7可在水平矩形轨道中方便快捷的行走。如图6所示，水平矩形轨道系统在轨道交叉点处最好设置一转角转盘2，以便于万向螃蟹搬运机器人的转向。如图8所示，该图为内凹式水平矩形轨道的转角转盘2放大图， 转角转盘2由圆形的上盖板33和圆形的底座32通过轴承上下固定在一起且上盖板33可以相对于底座32作水平转动，上盖板的平面与直轨1内凹面平面在同一个水平面内。底座 32根据转角的具体情况可以设置具有相邻二个缺口或三个缺口或四个缺口的转角转盘，缺口底部平面应当与上盖板平面在同一个水平面内，轨道连接处的转角转盘2十字中心线与直轨1中心线或垂直或重合并且直轨内凹面与转角转盘缺口宽度一致并对准缺口。一个轨道式万向螃蟹搬运机器人停车设备系统由一个水平轨道系统和与水平轨道系统长度相对应的数个万向螃蟹搬运机器人组成。如图9所示，这是一个完整的具有20 个万向螃蟹搬运机器人的停车单元，其分为两列，每列10个万向螃蟹搬运机器人，每一个万向螃蟹搬运机器人上可停一辆车，因此其一共可以停20辆车，图中(一)(二)处为车辆上下通道。该设备的运动流程如下1，若要将车辆存入图中①或⑴位置或从①或⑴位置取出停放车辆时，仅需将①或⑴位置的万向螃蟹搬运机器人横移至车辆上下通道㈠或㈡处即可完成接车或放车，汽车可从通道直线对准开上万向螃蟹搬运机器人或从万向螃蟹搬运机器人上直线开下，上下万向螃蟹搬运机器人时不用转弯、倒车等麻烦驾驶操作；待车辆从位于㈠或㈡的万向螃蟹搬运机器人上开上或开下后，再将该万向螃蟹搬运机器人横移至原①或⑴位置即可。2，若存入或取出②号位车辆时，首先将①号位万向螃蟹搬运机器人横移至上下通道㈠处，然后将①号位万向螃蟹搬运机器人车轮转向固定90°后纵移至交换上下㈡处，同时其他号位万向螃蟹搬运机器人间隔一定时间陆续跟进，顺序为②一①一交换上下(一)处，③一②，④一③，⑤一④，⑥一⑤，⑦一⑥，⑧一⑦，⑨一⑧，⑩一⑨，(10)转向固定 90° — ，(9)—(10)，(8)-(9), (7)-(8), (6)-(7), (5)-(6), (4)-(5), (3)-(4), (2)-(3), (1)-(2),而这
时位于上下通道(二)处的①号位万向螃蟹搬运机器人车轮再转向固定90°，横移至⑴号位处，这时②位已经横移至交换上下㈠处且前后均无万向螃蟹搬运机器人，②可以方便接车或放车；若存入或取出⑵号位车辆时，其程序与存取②号位车辆程序一样，但运行方向相反。3，存取其它号位的车辆可以按照上述方法依次水平移动车辆，其中最不利存取车的是⑩位置((10)程序一样)，存取时首先得将①一⑨位置得全部挪开，⑨号位得走位至⑴号位， (10)走位至①号位，⑩号位就可以到达交换上下㈠处，这是情况和②号位存取车一样，不在赘述。另外在本停车设备系统通道对面同样也可以对称的布置一个停车单元，两个停车单元可以共享一条通道，这时两边的水平轨道连接在一起。即是说两个停车单元2两列十排车位共计40个车位仅需要一条通道即可完成车辆存储、顺畅快捷变换位置存取车。但是对称的两组停车单元设备不能同时工作以免影响通道畅通。当然为了能够方便快捷的存取车辆，又能较大的利用使用面积，可以适当的减少一列的车位，一般较好设置是在通道两边各布置5排车位较好，这是一种全新仓储方式。轨道式万向螃蟹搬运机器人停车设备可以利用自动控制系统控制万向螃蟹搬运机器人的行走和转向，在存取相应的车辆时，只需要按下其相应的位置号码，自动控制系统可以自行控制全部车辆的行走和转向，从而存取相应的车辆。另外本设计在停电时，可以手动控制车辆的移动和转向，本设计不会发生车辆的掉落，从而保证车辆存取的便捷性和安全性。
权利要求1.一种轨道式万向螃蟹搬运机器人停车设备，其由水平矩形轨道系统(54)和能够在水平矩形轨道系统(54)上行走的数个万向螃蟹搬运机器人组成，水平矩形轨道系统(54) 由四条横向直轨(1)和四条纵向直轨(1)组成，其彼此互相垂直，万向螃蟹搬运机器人则由停车机构(51)、行走机构(52)和转向机构(53)三部分构成，行走机构(52)包括四个位于万向螃蟹搬运机器人两侧底部的车轮(7)，其特征在于，水平矩形轨道系统(54)的四个角上的矩形的长度和宽度与四个车轮之间的距离一致，且转向机构(53)能使四个车轮在原地作顺时针或逆时针的固定90°转向。
2.根据权利要求1所述的轨道式万向螃蟹搬运机器人停车设备，其特征在于，行走机构(52)通过其车轮架立轴(10)与停车机构(51)的停车平台(4)相连，行走机构(52)由车轮(7)、车轮架(8)、车轮架立轴(10)、车轮轴链轮(11)、车轮轴(12)、行走链条(13)、行走电机链轮(14)和行走驱动电机(15)组成，其中车轮架立轴(10)与车轮架(8)颈部的内凹孔通过轴承相连，车轮轴(1 安装在车轮架(8)下部的车轮架长立腿及车轮架短立腿0 之间，车轮(7)和车轮轴链轮(11)车安装在轮轴(12)上，同时也将行走驱动电机 (15)安装在车轮架长立腿(23)上，行走驱动电机(15)的轴上安装有行走电机链轮(14)，行走电机链轮(14)通过行走链条(13)和车轮轴链轮(11)连接在一起，车轮轴(12)的轴线与行走驱动电机(15)的轴线平行。
3.根据权利要求1所述的轨道式万向螃蟹搬运机器人停车设备，其特征在于，转向机构(53)是由转向链盘(9)、链条直齿条拉杆(16)、转向电机齿轮00)、链条拉杆04)和转向链条(25)组成，其中转向链盘(9)套装在车轮架(8)的颈部外缘上，转向链盘(9)通过转向链条(25)与链条拉杆(M)、链条直齿条拉杆(16)链接在一起，同时链条拉杆(M)、链条直齿条拉杆(16)的另外一端也与同一组转向机构(53)的另一个车轮上的转向链盘(9) 链接在一起，其形成一个闭合的“链条环”，转向电机(19)的电机轴上安装的转向电机齿轮OO)与链条直齿条拉杆(16)中间安装的直齿条配对咬合。
4.根据权利要求3所述的轨道式万向螃蟹搬运机器人停车设备，其特征在于，链条拉杆(24)和链条直齿条拉杆(16)被上下配对的双头螺纹辊轮(17)和双头螺纹拉杆(18)夹住。
5.根据权利要求3所述的轨道式万向螃蟹搬运机器人停车设备，其特征在于，链条拉杆(24)和链条直齿条拉杆(16)的水平中心线高度高于转向链盘(9)和转向链条(25)的水平中心线。
6.根据权利要求1所述的轨道式万向螃蟹搬运机器人停车设备，其特征在于，停车机构(51)由坡道(3)、停车平台(4)、凸起平台(5)和导向凸边(6)构成一个呈长方形整体框架。
7.根据权利要求1-6任一所述的轨道式万向螃蟹搬运机器人停车设备，其特征在于， 水平矩形轨道系统(54)的直轨(1)交点处设置了一个转角转盘(2)，其中转角转盘(2)由圆形的上盖板(33)和圆形的底座(32)通过轴承上下固定在一起且上盖板(33)可以相对于底座(32)作水平转动。
8.根据权利要求1所述的轨道式万向螃蟹搬运机器人停车设备，其特征在于，水平矩形轨道系统(54)上设置了 20个万向螃蟹搬运机器人。
9.根据权利要求1所述的轨道式万向螃蟹搬运机器人停车设备，其特征在于，水平矩形轨道系统(54)上设置了 10个万向螃蟹搬运机器人。
专利摘要轨道式万向螃蟹搬运机器人停车设备由水平矩形轨道系统和能够在水平矩形轨道系统上行走的数个万向螃蟹搬运机器人组成，水平矩形轨道系统由四条横向直轨和四条纵向直轨组成，其彼此互相垂直，万向螃蟹搬运机器人则由停车机构、行走机构和转向机构三部分构成，行走机构包括四个位于万向螃蟹搬运机器人两侧底部的车轮，水平矩形轨道系统的四个角上的矩形的长度和宽度与四个车轮之间的距离一致，且转向机构能使四个车轮在原地作顺时针或逆时针的固定900转向。本实用新型提供了一种可靠性高、自动化程度高的轨道式万向螃蟹搬运机器人，以近乎极限的最少占地面积和空间体积最大限度停放最多数量车辆，并且能够顺畅、快捷存取车辆，降低了存放车辆的成本。
文档编号E04H6/12GK201962990SQ20112006415
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月14日 优先权日2011年3月14日
发明者帅石文 申请人:帅石文