一种汽车堆垛机器人的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种汽车堆垛机器人，包括：机架，用于使该汽车堆垛机器人行走；两个叉车臂(300)，每个叉车臂(300)均包括夹持臂和连接件，该夹持臂含有主夹臂(330)和两个支夹臂(331)，两个支夹臂(331)对称的设置于主夹臂(330)的两侧，该夹持臂能够夹持汽车轮胎，该夹持臂通过该连接件与该机架连接，该夹持臂能够相对于该连接件转动；提升装置(200)，用于升降叉车臂(300)，提升装置(200)设置在该机架上；控制单元，控制该汽车堆垛机器人运行。该汽车堆垛机器人使用灵活，适用于各种车型和分布式立体车位，该汽车堆垛机器人还具有存取车快速、部署和维护成本低等优点。
【专利说明】
一种汽车堆垛机器人
技术领域
[0001]本实用新型涉及智能停车设备领域，具体的是一种汽车堆垛机器人。
【背景技术】
[0002]随着家用汽车的迅速普及，城市停车位日益紧张，停车位的需求越来越大。过去几十年，我国房地产行业经过爆炸性增长，留下了大量车位规划不足的居住和办公建筑。普通建筑的使用年限在50至70年之间，受限于土地供应，大量新建传统停车位困难极大，城市存量建筑区的车位不足问题日益突出。
[0003]现有的全自动化立体停车库主要有平面移动类升降设备，如中国专利CN204715827 U，【公开日】期2015年10月21日，公开了《一种可侧向搬运汽车的智能机器人》，该智能机器人包括中心主体和支撑支架，支撑支架与中心主体通过水平直线驱动机构连接，支撑支架位于中心主体的两侧并能够相对中心主体水平地运动，在中心主体上还设有板叉架，板叉架通过滑轨与中心主体连接并能沿中心主体做垂直升降运动;板叉架上连接有能够进行垂直升降运动和横向水平移动的板叉;板叉上连接有夹板，夹板能够绕其支点旋转45度至90度。
[0004]该智能机器人的缺点是:
[0005]1、由于机器人要适应搬运各种宽度的车辆，且板叉架长度不可调，则搬运机器人的宽度至少是:车辆的最大宽度加上机器人中心主体的宽度，势必造成机器人占用空间大，降低了机器人的环境适应性，不利于产品推广。
[0006]2、由于板叉架和夹板的结构设计，在搬运车辆的开始和结束阶段，存在互为垂直结构，造成每次存取方车，都需要两个板叉架通过滑轨做水平运动，增加用户的存取车等待时间。
[0007]3、由于板叉架和夹板的结构设计，只能从车辆中底部进入，逐步靠近轮胎夹持车辆，不能从车辆前面或后面靠近轮胎，限制了使用范围。
[0008]4、由于停车机器人只通过节省过道空间和减少车辆间距来增加停车数量，该方法增加车位空间极其有限。
【实用新型内容】
[0009]为了解决现有智能机器人的在运行过程中不够灵活的问题，本实用新型提供了一种汽车堆垛机器人，该汽车堆垛机器人使用灵活，适用于各种车型和分布式立体车位，该汽车堆垛机器人还具有存取车快速、部署和维护成本低等优点。对原有车位使用环境兼容，可以不改动原有停车位的布局和使用方式，不需要对新立体车位部署电力，增加无动力车架，即可增加使用车位，可以依实际车位销售情况，动态配置立体车位，有利于立体车库投资者控制成本。
[0010]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种汽车堆垛机器人，包括:[0011 ]机架，用于使该汽车堆垛机器人行走；
[0012]两个叉车臂，每个叉车臂均包括夹持臂和连接件，该夹持臂含有主夹臂和两个支夹臂，两个支夹臂对称的设置于主夹臂的两侧，该夹持臂能够夹持汽车轮胎，该夹持臂通过该连接件与该机架连接，该夹持臂能够相对于该连接件转动；
[0013]提升装置，用于升降叉车臂，提升装置设置在该机架上；
[0014]控制单元，控制该汽车堆垛机器人运行。
[0015]该连接件包括挂臂和叉车伸缩臂，挂臂沿竖直方向设置，挂臂的上端与该机架连接，叉车伸缩臂能够伸缩，叉车伸缩臂的一端与挂臂的下端连接，主夹臂的中部通过活动连接件与叉车伸缩臂的另一端转动连接，主夹臂能够相对于叉车伸缩臂转动。
[0016]两个叉车臂的叉车伸缩臂相互平行，主夹臂的转动轴线沿竖直方向设置。
[0017]两个支夹臂对称的设置于主夹臂的两侧，两个支夹臂的一端均通过转动连接件与主夹臂连接，支夹臂能够相对于主夹臂转动，支夹臂的转动轴线平行于主夹臂的转动轴线，主夹臂上设有用于驱动支夹臂转动的液压推杆，该液压推杆与该控制单元连接。
[0018]主夹臂能够相对于叉车伸缩臂转动180°，支夹臂能够相对于主夹臂转动90°，该机架上设有用于驱动主夹臂转动的缆绳牵引机构，该缆绳牵引机构与该控制单元连接。
[0019]该机架包括车架和门架，该车架位于该机架的底部，该门架含有纵梁、底部横梁和叉车架，该车架与底部横梁连接，纵梁的下端与底部横梁固定连接，叉车架位于纵梁的前侧，挂臂的上端与该机架的叉车架连接，提升装置设置在纵梁上，提升装置能够驱动叉车架上升或下降。
[0020]两个叉车臂的挂臂能够相互靠近或远离。
[0021]该机架包括车架和门架，该车架位于该机架的底部，该门架含有纵梁、底部横梁和叉车架，纵梁的下端与底部横梁固定连接，叉车架位于纵梁的前侧，该车架含有两个支撑臂和两个中心伸缩臂，两个支撑臂的下端均设置万向轮，两个支撑臂均位于该门架的前侧，两个叉车臂位于两个支撑臂之间，每个支撑臂均通过一个中心伸缩臂与底部横梁连接。
[0022]中心伸缩臂的一端与支撑臂固定连接，中心伸缩臂的另一端插接于底部横梁内，中心伸缩臂能够相对于底部横梁伸缩，两个支撑臂相互平行，两个支撑臂能够相互靠近或远离，该门架的上部设有全景摄像头，该全景摄像头与控制单元连接。
[0023]每个支撑臂的下端均设置两个万向轮，四个万向轮一一对应的位于一个矩形的四个角，位于该矩形对顶角部位的两个万向轮连接有行走驱动机构，该行走驱动机构能够驱动万向轮移动和转向，该行走驱动机构与控制单元连接。
[0024]本实用新型的有益效果是:
[0025]1.堆垛机器人之间可以互相协作，机器摆放车辆，需要更小的车辆间距，同时减少过道空间，提高空间利用率。
[0026]2.在传统车位上方增加简单无动力车架即可创造立体车位，一个堆垛机器人对应多个分布式无动力车架，减少车位部署成本，降低系统维护费用。
[0027]3.不通过中间设备，机器人直接搬运车辆至目的位，存取车效率大幅提升，减少用户在停车场找车和停车的时间。用户拥有超过使用传统停车方式的更大停车自由度。
[0028]4.极大的环境适应性，只要有向上的空间，即可部署无动力车架，提高空间利用率。
【附图说明】
[0029]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
[0030]图1是所述堆垛机器人的立体结构图。
[0031 ]图2是所述堆垛机器人叉车臂的前视立体结构图。
[0032]图3是所述堆垛机器人叉车臂的仰视立体结构图。
[0033]图4是所述堆垛机器人的叉车臂的第一种常见状态图。
[0034]图5是所述堆垛机器人的叉车臂的第二种常见状态图。
[0035]图6是所述堆垛机器人的叉车臂的第三种常见状态图。
[0036]图7是所述堆垛机器人的叉车臂的第四种常见状态图。
[0037]图8是所述堆垛机器人的叉车臂的第五种常见状态图。
[0038]图9是所述堆垛机器人的两叉车臂内夹持载车状态图。
[0039]图10是所述堆垛机器人的两叉车臂一内夹一外夹载车状态图。
[0040]图11是应用所述堆垛机器人的叉车臂靠近汽车时的状态图。
[0041]图12是应用所述堆垛机器人的主夹臂遇碰汽车轮胎旋转的状态图。
[0042]图13是应用所述堆垛机器人的主夹臂顶端到达汽车中部时的状态图。
[0043]图14是应用所述堆垛机器人的支夹臂旋转过程中的状态图。
[0044]图15是应用所述堆垛机器人的支夹臂夹持汽车的状态。
[0045]图16是应用所述堆垛机器人放置汽车至车架第二层的状态。
[0046]图17是应用所述堆垛机器人放置汽车至不遮阳车架第二层的状态。
[0047]图18是所述堆垛机器人的控制单元结构框图。
[0048]图中附图标记:
[0049]100、万向轮;110、支撑臂；120、中心伸缩臂；
[0050]200、提升装置;210、叉车架;211、纵梁;212、底部横梁；
[0051 ]300、叉车臂;310、挂臂;320、叉车伸缩臂；330、主夹臂;331、支夹臂；332、转动连接件;333、活动连接件。
【具体实施方式】
[0052]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0053]一种汽车堆垛机器人，包括:
[0054]机架，用于使该汽车堆垛机器人行走，即用于使该汽车堆垛机器人移动，包括直行和转向；
[0055]两个叉车臂300，每个叉车臂300均包括夹持臂和连接件，该夹持臂含有主夹臂330和两个支夹臂331，两个对称的设置于该机架的两侧，两个支夹臂331对称的设置于主夹臂330的两侧，该夹持臂能够夹持汽车轮胎，该夹持臂通过该连接件与该机架连接，该夹持臂能够相对于该连接件转动；
[0056]提升装置200，用于升降叉车臂300，从而可以升降汽车，提升装置200设置在该机架上；
[0057]控制单元，控制该汽车堆垛机器人运行，包括控制该汽车堆垛机器人的移动轨迹、主夹臂330和支夹臂331的转动，如图1至图8所示。
[0058]为了便于对该汽车堆垛机器人的结构进行介绍，本说明书采用了空间直角坐标系，如图1所示。该连接件包括挂臂310和叉车伸缩臂320，挂臂310沿竖直方向设置，即挂臂310沿Z轴方向设置，挂臂310的上端与该机架连接，叉车伸缩臂320能够伸缩，即叉车伸缩臂320能够沿Y轴方向伸缩，叉车伸缩臂320的一端与挂臂310的下端连接，主夹臂330的中部通过活动连接件333与叉车伸缩臂320的另一端转动连接，主夹臂330能够相对于叉车伸缩臂320转动。
[0059]在本实施例中，活动连接件333包括两块连接板，该两块连接板的一端与主夹臂330的中部固定连接，该两块连接板的另一端通过销轴与叉车伸缩臂320的另一端铰接，该销轴的轴线沿Z轴方向设置，即主夹臂330的转动轴线沿竖直方向设置，主夹臂330能够以平行于Z轴的轴线为轴转动。两个叉车臂300的挂臂310相互平行，两个叉车臂300的叉车伸缩臂320相互平行，叉车伸缩臂320连接有叉车臂伸缩机构，该叉车臂伸缩机构能够控制叉车伸缩臂320的伸缩长度，该叉车臂伸缩机构与控制单元连接，该控制单元能够通过该叉车臂伸缩机构控制叉车伸缩臂320的伸缩长度。
[0060]在本实施例中，两个支夹臂331对称的设置于主夹臂330的两侧，支夹臂331呈L型结构，主夹臂330为柱状结构，主夹臂330沿X轴方向设置，两个支夹臂331的一端均通过转动连接件332与主夹臂330连接，支夹臂331能够相对于主夹臂330转动，支夹臂331的转动轴线平行于主夹臂330的转动轴线，即支夹臂331也能够以平行于Z轴的轴线为轴转动，主夹臂330上设有用于驱动支夹臂331转动的液压推杆，该液压推杆与该控制单元连接。转动连接件332的一端与支夹臂331的一端固定连接，转动连接件332的中部与主夹臂330铰接，转动连接件332的另一端与该液压推杆连接，该控制单元通过该液压推杆能够控制每个支夹臂331的转动方向和角度。
[0061 ]在本实施例中，主夹臂330能够相对于叉车伸缩臂320转动180°，支夹臂331能够相对于主夹臂330转动90°，如图2至图8所示。该机架上设有用于驱动主夹臂330转动的缆绳牵引机构，该缆绳牵引机构与该控制单元连接。该缆绳牵引机构为四个，该缆绳牵引机构含有缆绳、缆绳收放轮和驱动电机，该缆绳缠绕于缆绳收放轮上，该缆绳的一端与主夹臂330的端部固定连接，即四个该缆绳牵引机对应的与两个主夹臂330的两端连接，该驱动电机能够驱动每个该缆绳收放轮独立的转动从而通过缆绳的收放拉动主夹臂330转动，该驱动电机与控制单元连接，即该控制单元能够控制每个主夹臂330的转动方向和角度。
[0062]在本实施例中，该机架包括车架和门架，该车架位于该机架的底部，该门架含有纵梁211、底部横梁212和叉车架210，该车架用于使该汽车堆垛机器人行走，该车架与底部横梁212连接，底部横梁212沿X轴方向设置，纵梁211沿Z轴方向设置，纵梁211的下端与底部横梁212固定连接，叉车架210位于纵梁211的前侧，即在图1中叉车架210位于纵梁211的左侧，挂臂310的上端与该机架的叉车架210连接，提升装置200设置在纵梁211上，提升装置200能够驱动叉车架210上升或下降，提升装置200为链条式提升装置(可以和普通叉车上的一致)，如普通叉车均设有该链条式提升装置，该提升装置200也可以为现有的液压式提升装置，该提升装置200与控制单元连接，该控制单元能够通过该提升装置200控制叉车架210和汽车的升降。
[0063]优选，挂臂310的上端可以通过电动推杆与该机架的叉车架210连接，该电动推杆固定于叉车架210上，该电动推杆能够驱动两个叉车臂300的挂臂310相互靠近或远离(因为活动范围大，挂臂310也可以采用缆绳牵引，从而实现挂臂310的大范围左右移动，如图1中左侧的挂臂310能够移动到右侧，右侧的挂臂310能够移动到左侧)，即该电动推杆能够推动挂臂310沿X轴方向往复移动，该电动推杆与该控制单元连接，即该控制单元能够控制挂臂310沿X轴方向相互靠近或远离。
[0064]在本实施例中，该车架含有两个支撑臂110和两个中心伸缩臂120，两个支撑臂110的下端均设置万向轮100，两个支撑臂110均位于该门架的前侧，即两个支撑臂110均位于图1中该门架的前侧(该前侧也理解为是Y的正方向)，两个叉车臂300位于两个支撑臂110之间，每个支撑臂110均通过一个中心伸缩臂120与底部横梁212连接，从而使该车架与底部横梁212连接后呈凹字型结构。两个支撑臂110均沿Y轴方向设置，两个中心伸缩臂120均沿X轴方向设置。
[0065]在本实施例中，中心伸缩臂120的一端与支撑臂110固定连接，中心伸缩臂120的另一端插接于底部横梁212内，中心伸缩臂120能够相对于底部横梁212伸缩，中心伸缩臂120的伸缩通过支撑臂110下端的万向轮100的移动来实现，两个支撑臂110相互平行，两个支撑臂110相互靠近或远离，该门架的上部设有全景摄像头，该全景摄像头均与控制单元连接。该控制单元能够通过万向轮100控制两个支撑臂110之间的距离，该控制单元能够通过该全景摄像头观察周围的情况。
[0066]在本实施例中，每个支撑臂110的下端均设置两个万向轮100，四个万向轮100——对应的位于一个矩形的四个角，位于该矩形对顶角部位的两个万向轮100连接有行走驱动机构，即如图1所示，图1中从左向右数第一个万向轮100和第四个万向轮100连接有该行走驱动机构，从左向右数第二个万向轮100和第三个万向轮100(即带有附图标记的两个万向轮100)不连接有该行走驱动机构;或者，图1中从左向右数第二个万向轮100和第三个万向轮100连接有该行走驱动机构，从左向右数第一个万向轮100和第四个万向轮100不连接有该行走驱动机构。该行走驱动机构能够驱动万向轮100移动和转向，该行走驱动机构与控制单元连接，即该控制单元能够控制该汽车堆垛机器人的移动方向和距离。
[0067]在本实施例中，如图9和图10所示，根据该堆垛机器人的两个叉车臂300可以根据汽车轮距，灵活选择不同的夹持轮胎形式。图9是所述堆垛机器人的两叉车臂300内夹持载车的状态图，图10是所述堆垛机器人的两叉车臂300 —内夹一外夹载车的状态图。
[0068]如图11、图12、图13、图14、图15所示，应用该堆垛机器人搬运汽车的方法包括如下步骤:
[0069]步骤1:堆垛机器人的叉车臂300贴近地面，调整主夹臂330相对叉车架210的状态，从汽车的侧面靠近汽车；
[0070]步骤2:堆垛机器人继续靠近汽车，同时两个根叉车臂300分别靠近前后轮胎，当主夹臂330中点行至汽车中部时，堆垛机器人停止靠近汽车；
[0071]步骤3:当主夹臂330接触到汽车轮胎时，主夹臂330绕与叉车伸缩臂320的连接点旋转一定角度，最终与叉车伸缩臂320平行，支夹臂331旋转不大于90度的角度，把汽车的四个轮胎分别夹持起来；
[0072]步骤4:堆垛机器人把汽车抬离地面，根据计算或接受到的命令，把汽车搬运到目标停车位的标识位置。
[0073]如图16、图17所示，应用该堆垛机器人的立体停车场，每个传统停车位上可设置多个立体车位，实现一个传统车位变成几个立体车位，而且对用户使用习惯，原有的车辆停放方式作最大的兼容，支持自动停车和传统停车同时运行的方式。将平面停车场及立体停车库的优势结合了起来，实现大密度、高效率存取车辆。
[0074]如图18所示，所述汽车堆垛机器人包括通信模块、作业模块、导航定位设备、安全检测模块、轮式移动模块和电源管理模块，该通信模块、作业模块、导航定位设备、安全检测模块、轮式移动模块和电源管理模块均与控制单元连接，从而实现堆垛机器人的自主作业、自主充电、自主行走和自主告警。所述汽车堆垛机器人还包括作业模块，作业模块与控制单元连接，叉车臂伸缩机构、缆绳牵弓I机构、行走驱动机构、液压推杆、电动推杆和链条式提升装置均与作业模块连接，控制单元通过作业模块控制叉车臂伸缩机构、缆绳牵引机构、行走驱动机构、液压推杆、电动推杆和链条式提升装置的运行。
[0075]另外，在本实施例中，叉车臂伸缩机构、缆绳牵引机构、行走驱动机构、液压推杆、电动推杆、链条式提升装置等本专利中没有详解介绍的部件均为现有技术，不再详细介绍，以节约篇幅。
[0076]在本实施例中，主夹臂330能够转动，当底层位有车时，需要对高层车位存放车辆，可以通过伸缩叉车臂来增加活动范围。车架的支撑臂110的伸出部分，长度短于一般汽车宽度。当底层位有车时，需要对高层横摆车位存放车辆，堆垛机器人可以尽量靠近立体车架。两支撑臂110的水平横向运动(即沿X方向移动)互相独立。当底层位有车时，需要对高层横摆车位存放车辆，方便支撑臂在底层位找到各自前进空间，堆垛机器人可以尽量接近立体车架。该汽车堆垛机器人还可以通过视频手动遥控操作。
[0077]以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定实用新型实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本实用新型中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。
【主权项】
1.一种汽车堆垛机器人，其特征在于，所述汽车堆垛机器人包括: 机架，用于使该汽车堆垛机器人行走； 两个叉车臂(300)，每个叉车臂(300)均包括夹持臂和连接件，该夹持臂含有主夹臂(330)和两个支夹臂(331)，两个支夹臂(331)对称的设置于主夹臂(330)的两侧，该夹持臂能够夹持汽车轮胎，该夹持臂通过该连接件与该机架连接，该夹持臂能够相对于该连接件转动； 提升装置(200)，用于升降叉车臂(300)，提升装置(200)设置在该机架上； 控制单元，控制该汽车堆垛机器人运行。2.根据权利要求1所述的汽车堆垛机器人，其特征在于，该连接件包括挂臂(310)和叉车伸缩臂(320)，挂臂(310)沿竖直方向设置，挂臂(310)的上端与该机架连接，叉车伸缩臂(320)能够伸缩，叉车伸缩臂(320)的一端与挂臂(310)的下端连接，主夹臂(330)的中部通过活动连接件(333)与叉车伸缩臂(320)的另一端转动连接，主夹臂(330)能够相对于叉车伸缩臂(320)转动。3.根据权利要求2所述的汽车堆垛机器人，其特征在于，两个叉车臂(300)的叉车伸缩臂(320)相互平行，主夹臂(330)的转动轴线沿竖直方向设置。4.根据权利要求2所述的汽车堆垛机器人，其特征在于，两个支夹臂(331)对称的设置于主夹臂(330)的两侧，两个支夹臂(331)的一端均通过转动连接件(332)与主夹臂(330)连接，支夹臂(331)能够相对于主夹臂(330)转动，支夹臂(331)的转动轴线平行于主夹臂(330)的转动轴线，主夹臂(330)上设有用于驱动支夹臂(331)转动的液压推杆，该液压推杆与该控制单元连接。5.根据权利要求4所述的汽车堆垛机器人，其特征在于，主夹臂(330)能够相对于叉车伸缩臂(320)转动180°，支夹臂(331)能够相对于主夹臂(330)转动90°，该机架上设有用于驱动主夹臂(330)转动的缆绳牵引机构，该缆绳牵引机构与该控制单元连接。6.根据权利要求2所述的汽车堆垛机器人，其特征在于，该机架包括车架和门架，该车架位于该机架的底部，该门架含有纵梁(211)、底部横梁(212)和叉车架(210)，该车架与底部横梁(212)连接，纵梁(211)的下端与底部横梁(212)固定连接，叉车架(210)位于纵梁(211)的前侧，挂臂(310)的上端与该机架的叉车架(210)连接，提升装置(200)设置在纵梁(211)上，提升装置(200)能够驱动叉车架(210)上升或下降。7.根据权利要求6所述的汽车堆垛机器人，其特征在于，两个叉车臂(300)的挂臂(310)能够相互靠近或远离。8.根据权利要求1所述的汽车堆垛机器人，其特征在于，该机架包括车架和门架，该车架位于该机架的底部，该门架含有纵梁(211)、底部横梁(212)和叉车架(210)，纵梁(211)的下端与底部横梁(212)固定连接，叉车架(210)位于纵梁(211)的前侧，该车架含有两个支撑臂(110)和两个中心伸缩臂(120)，两个支撑臂(110)的下端均设置万向轮(100)，两个支撑臂(110)均位于该门架的前侧，两个叉车臂(300)位于两个支撑臂(110)之间，每个支撑臂(110)均通过一个中心伸缩臂(120)与底部横梁(212)连接。9.根据权利要求8所述的汽车堆垛机器人，其特征在于，中心伸缩臂(120)的一端与支撑臂(110)固定连接，中心伸缩臂(120)的另一端插接于底部横梁(212)内，中心伸缩臂(120)能够相对于底部横梁(212)伸缩，两个支撑臂(110)相互平行，两个支撑臂(110)能够相互靠近或远离，该门架的上部设有全景摄像头，该全景摄像头与该控制单元连接。10.根据权利要求9所述的汽车堆垛机器人，其特征在于，每个支撑臂(110)的下端均设置两个万向轮(100)，四个万向轮(100)—一对应的位于一个矩形的四个角，位于该矩形对顶角部位的两个万向轮(100)连接有行走驱动机构，该行走驱动机构能够驱动万向轮(100)移动和转向，该行走驱动机构与控制单元连接。
【文档编号】E04H6/18GK205531555SQ201620341233
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】许水洪
【申请人】深圳力侍技术有限公司