一种悬挂式共享单车收集装置及方法

本发明涉及收集路边停放的共享单车的机械装置，具体涉及一种悬挂式共享单车收集装置。

背景技术：

近年来，共享单车的日益普及给生活带来了诸多便利，但同时也带来了一些问题和挑战。路边停放的大量共享单车，都需要工作人员去将其收集搬运上运输车，再将其运到其他地方摆放或检修。现在由于设备的限制，只能是纯人工操作，司机将运输车停靠在单车停放点的路边，然后工人将需要调度走的单车抬起放到车上，整个过程效率低下，并且非常耗费体力。

在中国专利申请号为201710772097.1的文献中公开了一种悬挂式共享单车收集装置，它由固定座、旋转升降装置、水平长度调节装置、竖直高度调节装置、定位抓取整理装置及控制单元组成，能够将共享单车收集到运输车辆上，但在装置中使用多个水平伸缩油缸和升降油缸，结构复杂、动作缓慢，难以实现快速收集共享单车。在中国专利申请号为201810219004.7的文献中公开了一种共享单车的收集装置，将共享单车放置在叉取安置架上，可以在车厢内存放一排共享单车，但不能存放多排单车，车厢空间有所浪费，存放数量有限，同时体积庞大，在路边容易对交通造成影响，不方便收集非机动车道旁停放的单车。

技术实现要素：

本发明针对现有共享单车收集装置存在的结构复杂、收集缓慢和存放数量有限的问题，出一种能快速收集存放、结构简洁、并可有效节省存放空间的共享单车收集装置，使收集和停放的速度提高，容纳的单车数量增加。

本发明一种悬挂式共享单车收集装置采用的技术方案是：载货板正上方设有环形的悬挂输送架，悬挂输送架经支撑架固定支撑在载货板上，悬挂输送架的正下方设置一圈悬挂输送链，悬挂输送链与一个能旋转的链轮相啮合，悬挂输送架和悬挂输送链上连接多个滑轮机构，滑轮机构上端和悬挂输送架滑动连接，中间穿过且连接悬挂输送链，下端固定连接共享单车放置架上端，共享单车放置架下端固定连接上钩形结构和下钩形结构，上钩形结构和下钩形结构分别正好能限制悬挂着的共享单车的前主杆和后主杆；载货板的前侧右端处设置电动机械臂，电动机械臂具有一个电磁铁手抓，电磁铁手抓内径与共享单车的前主杆的外径相同，电磁铁手抓在通电时有磁性能吸取前主杆。

所述的悬挂式共享单车收集装置的收集方法是具有以下步骤：

步骤a：链轮转动，带动悬挂输送链、滑轮机构和共享单车放置架移动，直到空的共享单车放置架移动到电动机械臂能伸到放置共享单车的位置；

步骤b：调节电动机械臂的旋转，使电磁铁手抓接触共享单车的前主杆，对电磁铁手抓通电，将共享单车吸住，再抬高共享单车，将共享单车抓离地面；

步骤c：电动机械臂动作，使共享单车的前主杆和后主杆分别先位于上钩形结构和下钩形结构的正上方再使前主杆和后主杆分别嵌入上钩形结构和下钩形结构中，电磁铁手抓断电，电动机械臂再动作使电磁铁手抓离开前主杆，收集好一辆共享单车。

本发明的有益效果是：

1、共享单车的收集采用电动机械臂前端的电磁铁手抓吸附抓取，避免了复杂的抓取手抓的设计。电磁铁手抓的内径与共享单车前主杆的外径相同，正好匹配，使得电磁铁手抓抓取时稳定，单车不会脱落。

2、共享单车被电磁铁手抓抓取后，放置到一个共享单车放置架上，放置架的上钩形结构和下钩形结构的内径分别与单车前主杆和后主杆的外径相同，使放置架的上钩形结构和下钩形结构能够分别限制单车前主杆和后主杆的位置，利用单车自身重力实现单车位置的自锁，确保了运输过程的稳定。单车放置架结构简单，放置过程简便，可以轻松放置和取出单车。

3、悬挂输送链用于改变单车放置位置，将空的单车放置架到达电动机械臂放置单车的位置，实现单车的快速放置；将放置了单车的单车放置架到达电动机械臂放置单车的位置，实现单车的快速取出。悬挂输送链系统将单车悬挂在空中，可以极大地节约放置空间。

4、整个装置安装在一辆普通载货三轮车上，灵活机动，可以收集非机动车道旁的单车，且不会对交通造成阻塞。整体装置使共享单车收集和停放的速度提高，不仅可以提升调度效率，使运输共享单车的载具所能容纳的单车数量增加，还能节省大量的人力，降低了调度员的工作强度。

附图说明

图1为本发明一种悬挂式共享单车收集装置的整体结构轴测图；

图2为图1的后视轴测图；

图3为图2中单个共享单车放置架与滑轮机构、悬挂输送链、悬挂输送架的装配结构放大图；

图4为图1中电动机械臂的结构放大图，

图5为电动机械臂抓取共享单车的示意图；

图6为电动机械臂抓取停放在路边的共享单车示意图；

图7为电动机械臂将共享单车抓离地面示意图。

图8为电动机械臂使共享单车靠近放置架示意图。

图9为电动机械臂将共享单车放进共享单车放置架示意图。

图10为电动机械臂完成共享单车放置示意图。

图中标号说明：1.悬挂输送架；2.悬挂输送链；3.滑轮机构；3a.滑轮；3b.连杆；3c销轴.4.共享单车放置架；4a.上钩形结构；4b.下钩形结构；5.共享单车；5a.前主杆；5b.后主杆；6.链轮固定架；7.链轮；8.电动机械臂；8a.电磁铁手抓；8b.手抓旋转台；8c.第一机械臂；8d.第二机械臂；8e.底座旋转台；8f.底座；9.载货三轮车的载货板。

具体实施方式

为了便于理解，现规定本发明一种悬挂式共享单车收集装置的空间方位图如图2所示。以载货三轮车车头的位置为“前”，以载货三轮车车尾的位置为“后”；以载货三轮车司机坐在位置上驾驶时司机本人的左侧的位置为“左”，其相对位置为“右”；以载货三轮车车轮的位置为“下”，其相对位置为“上”，以悬挂输送架1的中心为“内”，其相对位置为“外”。

如图1和图2所示，本发明一种悬挂式共享单车收集装置主要由悬挂输送架1、悬挂输送链2、输送链滑轮结构3、共享单车放置架4、链轮固定架6、链轮7、电动机械臂8组成，整个装置安装在载货三轮车的载货板9上，实现共享单车5的抓取与放置。

悬挂输送架1为封闭的环形，通过多个支撑架固定支撑在载货板9正上方，与载货板9相平行，都平行于地面。多个支撑架的下端固定连接在载货板9上表面，多个支撑架的上端固定连接于悬挂输送架1，使悬挂输送架1在空间水平悬挂。悬挂输送架1相对于载货板9的中心在左右方向上对称。

悬挂输送架1的正下方设置一圈悬挂输送链2，悬挂输送链2是和悬挂输送架1相一致的环形，悬挂输送链2也与载货板9平行。

悬挂输送链2与一个链轮7相啮合，链轮7的中心轴上下垂直，链轮7通过链轮固定架6用螺栓固定连接在悬挂输送架1上。链轮固定架6和链轮7设置在悬挂输送架1靠近车头侧的中间位置。链轮7安装在链轮固定架6的下端，在链轮固定架6内部安置链轮电机，链轮电机的输出轴同轴固定连接链轮7，驱动链轮7旋转。链轮7的轮齿与悬挂输送链2啮合后，链轮7逆时针转动带动悬挂输送链2沿悬挂输送架1逆时针方向运动。

悬挂输送架1和悬挂输送链2上连接多个滑轮机构3，滑轮机构3上下垂直布置，滑轮机构3的上端和悬挂输送架1滑动连接，能沿悬挂输送架1作环形滑动，滑轮机构3的中间穿过悬挂输送链2和悬挂输送链2相接，悬挂输送链2能带动滑轮机构3运动，滑轮机构3的下端固定连接共享单车放置架4的上端，共享单车放置架4垂直向下悬挂，并且其下端固定连接上钩形结构4a和下钩形结构4b。上钩形结构4a和下钩形结构4b都呈半圆柱形。结合图5，所不同的是上钩形结构4a的内径和悬挂着的共享单车5的前主杆5a外径相同，两者中心轴共线，上钩形结构4a正好可以卡住悬挂着的共享单车的前主杆5a；下钩形结构4b和共享单车5的后主杆5b的外径相同，两者中心轴共线，下钩形结构4b正好可以卡住悬挂着的共享单车5的后主杆5b。

如图3所示，悬挂输送架1的垂直纵截面呈工字型，其内侧面和外侧面上都设都呈u型槽结构。滑轮机构3的上端是两个滑轮3a，滑轮3a内侧和外侧各一个滑轮3a，分别与悬挂输送架1的内外侧的u型槽相配合，滑轮3a置于u型槽中，滑轮3a的外径等于u型槽的槽宽，使滑轮3a悬挂在双侧的u型槽中滚动，同时确保滑轮机构3不会从悬挂输送架1上脱落。滑轮3a的中心轴沿内外方向水平布置，固定连接一个连杆3b的上端，连杆3b上端固定套在滑轮3a的中心轴上，连杆3b向下穿过悬挂输送链2的链孔并与悬挂输送链2保持固定，使悬挂输送链2移动时输送链滑轮结构3也一起移动。内外两个连杆3b的下端共用，是一个整体。两个连杆3b的下端通过销轴3c连接共享单车放置架4的上端。销轴3c也沿内外方向水平布置，使共享单车放置架4上端固定套在销轴3c上，使滑轮机构3移动时共享单车放置架4也一起移动。

共享单车放置架4的下端是上钩形结构4a和下钩形结构4b悬挂在空中，用于悬挂共享单车。钩形结构4a和下钩形结构4b的钩形结构以及两者之间的距离根据共享单车的前主杆5a和后主杆5b设计，分别前主杆5a和后主杆5b相配合，可以悬挂前主杆5a和后主杆5b。当前主杆5a和后主杆5b分别悬挂在钩形结构4a和下钩形结构4b上时，由于共享单车5本身的重力向下，使共享单车5实现自锁，无法脱落。当共享单车放置架4移动时，带动共享单5一起移动。

如图2和图4所示，在载货板9的前侧右端处安装电动机械臂8，电动机械臂8的顶部要低于悬挂输送架1。电动机械臂8由电磁铁手抓8a、手抓旋转台8b、第一机械臂8c、第二机械臂8d、底座旋转台8e、底座8f组成。其中，底座8f固定连接在载货板9的上表面，底座8f的正上方连接底座旋转台8e，底座旋转台8e的中心轴上下垂直布置，在底座8f内部安装垂直布置底座电机，底座电机的输出轴垂直向上固定连接底座旋转台8e的中心，能带动底座旋转台8e绕其中心轴作360度旋转。底座旋转台8e通过水平布置的第二机械臂电机固定连接第二机械臂8d的下端，使第二机械臂8d能在垂直面上作180度旋转。第二机械臂8d的上端通过水平布置的第一机械臂电机连接第一机械臂8c的首端，使第一机械臂8c能在垂直面上作180度旋转。使第一机械臂8c和第二机械臂8d形成v型或l型。第一机械臂8c末端是悬挂端，末端面处连接手抓旋转台8b，手抓旋转台8b为圆柱形，手抓旋转台8b的中心轴和第一机械臂8c的中心共线。在第一机械臂8c末端内部安装水平的旋转台电机，旋转台电机带动手抓旋转台8b绕本身作360度旋转。手抓旋转台8b的侧壁处连接电磁铁手抓8a，电磁铁手抓8a的中心轴和手抓旋转台8b的中心轴相互垂直。在手抓旋转台8b内安装手抓电机，手抓电机的输出轴固定连接电磁铁手抓8a，能带动电磁铁手抓8a绕本身作360度旋转。

电磁铁手抓8a呈半圆柱形，其内径与共享单车5的前主杆5a的外径相同，使得电磁铁手抓8a抓取时稳定，共享单车不会脱落。电磁铁手抓8a在通电时有磁性，可以吸取一辆共享单车5。

本发明一种悬挂式共享单车收集装置工作时，如图1-4以及图5-10所示，首先，当载货三轮车司机看到道路右侧有数辆共享单车5时，将载货三轮车靠近停下，控制链轮7、电动机械臂8各关节的电机。链轮7逆时针转动，带动悬挂输送链2绕环形移动，从而带动滑轮机构3移动，共享单车放置架4跟着移动，直到一个空的共享单车放置架4移动到靠近电动机械臂8的位置，即电动机械臂8能伸到放置共享单车5的位置。此时，调节电动机械臂8各关节的电机，使电动机械臂8旋转动作，电磁铁手抓8a靠近共享单车5的前主杆5a，如图6所示。当电磁铁手抓8a与共享单车5的前主杆5a合适位置处接触后，对电磁铁手抓8a通电，使电磁铁手抓8a具备磁性，将共享单车5吸住。然后，调节第二机械臂8d与底座旋转台8e连接处的电机，抬高共享单车5，将共享单车5抓离地面。如图5、图6及图7所示。

电动机械臂8继续动作，先调节底座旋转台8e与底座8f连接处的底座电机，再调节第二机械臂8d与底座旋转台8e连接处的第二机械臂电机，接着调节第一机械臂8c与第二机械臂8d连接处的第一机械臂电机，然后调节手抓旋转台8b与第一机械臂8c连接处的旋转台电机，使电磁铁手抓8a抓取的共享单车5靠近共享单车放置架4。调节电磁铁手抓8a与手抓旋转台8b连接处的手抓电机，使共享单车5的举起角度与共享单车放置架4上单车放置的角度相似。调节第二机械臂8d与底座旋转台8e连接处的底座电机，使共享单车5的前主杆5a和后主杆5b分别位于共享单车放置架4的上钩形结构4a和下钩形结构4b的正上方，电动机械臂8再动作，再调节第一机械臂8c和第二机械臂8d连接处的第一机械臂电机，使共享单车5的前主杆5a和后主杆5b分别嵌入共享单车放置架4的上钩形结构4a和下钩形结构4b中，使共享单车5被固定在共享单车放置架4中，使共享单车5的前主杆5a和后主杆5b分别被共享单车放置架4的上钩形结构4a和下钩形结构4b限制。接着，电磁铁手抓8a断电，失去磁性，调节电动机械臂8各关节的电机，使电磁铁手抓8a离开共享单车5的前主杆5a。如图5、图8、图9及图10所示。如此，收集好一辆共享单车5。当收集下辆共享单车5，控制链轮7继续逆时针转动带动悬挂输送链2，直到下一个空的共享单车放置架4移动到电动机械臂8放置共享单车5的位置，然后重复上述步骤即可，每个共享单车放置架4可以放置一辆共享单车。