CN101165296A - 搬运车辆机器人 - Google Patents

Abstract

一种搬运车辆机器人，用于搬运各种小型车辆，由纵行机构、升降机构、横移机构、载车托板和智能控制系统组成，涉及钢结构、机械传动、可编程序逻辑控制器(PLC)应用等技术领域。将链轮传动付以及动力电机、直线驱动装置等安装固定在钢结构框架上，组成一套独立的搬运传送装置，并将其设置于立体车库内部。采用PLC控制，使其携持或驱动载车托板纵行、升降及横移，进行三维运行，自动进出车库和进出泊位，搬运车辆，进而开发一种车辆进出方便、存取车辆快捷、整体结构简单、工程造价低廉，而且运行和管理费用较低的机械式立体车库，以适应我国市容管理、交通整治和环境保护的需要。

Description

搬运车辆机器人

所属技术领域

本发明是一种搬运车辆机器人，用于在机械式立体车库中存取轿车、小型面包车和其它小型车辆，由纵行机构、升降机构、横移机构、载车托板和智能控制系统组成，涉及钢结构、机械传动和可编程序逻辑控制器(PLC)应用等技术领域。

背景技术

建设立体车库解决了地皮紧张、交通拥堵、保密防盗、环境保护等许多棘手问题。土建自走式的立体停车场占地面积大、工程造价高，目前国际流行的是机械式立体车库。从90年代未期，我国即有机械式立体车库的生产制造。

然而国内现有的各类机械式立体车库均为进出不便、存取车辆缓慢、整体结构复杂、工程造价较高，运行和管理费用较高。首先，在存放车辆时，均需要司机将车辆开进车库内，再走出车库；取出车辆时，均需要司机进入车库内，再将车辆开出车库。其次，有的在地面一层需要大敞口，有的进出口只能开设在车库两侧，有的进出口只能开设在车库中间。而且，多数类型每一泊位均有各自独立的搬运传送系统，既有升降传动机构，又有横移传动机构。在存取某台车辆时，需要其它几乎全部车辆升降或横移窜位让出通道，才能将某车存入或取出。

发明内容

本发明提供一种搬运车辆机器人，采用PLC控制，使其携持或驱动载车托板纵行、升降及横移，进行三维运行，自动进出车库和进出泊位，搬运车辆，进而开发一种车辆进出方便、存取车辆快捷、整体结构简单、工程造价低廉，而且运行和管理费用较低的机械式立体车库，以适应我国市容管理、交通整治和环境保护的需要。

本发明的技术方案是：将链轮、链条组成的传动付以及动力电机、直线驱动装置等安装固定在钢结构框架上，组成一套独立的搬运传送装置——搬运车辆机器人，并将其设置于立体车库内部。采用可编程序逻辑控制器(PLC)控制，使其能够携持或驱动载车托板进行纵行、升降及横移等三维运行，自动进出车库和进出泊位，搬运车辆。

采取的具体措施是：

1.将立体车库划分若干停车单元，每个单元垂直划分出互相平行且相等的三部分，两侧为停车空间，设置若干停车层、位；中部为机器人运作空间，作为搬运传送车辆的公共通道；在运作空间两侧上部设有2条纵行导轨，作为机器人纵行之用。

2.由纵行框架、1台低速纵行电机、1套链轮传动付及4个导轮(2对)等组成机器人纵行机构。其纵行电机固定在纵行框架上，2对导轮安装在纵行框架下部两侧，衔接在车库纵行导轨上，纵行电机主轴和1对导轮轴杆上均装有链轮，由封闭链条连接起来。

当纵行电机启动时，通过链轮、链条带动纵行导轮在立体车库两侧上部的纵行导轨上滚动，即可使机器人携持载车托板在运作空间内纵向行走。

3.由升降框架、1台低速升降电机，5套链轮传动付、4个导向链轮和4条开式链条等组成机器人升降机构。其升降电机固定在纵行框架上，升降框架垂直贯穿于运作空间上下、固定在纵行框架下部。升降电机主轴上、框架中间轴杆中部和两侧均装有链轮，导向链轮安装在升降框架上部四角。升降框架轴杆中部的链轮由封闭链条与升降电机主轴上的链轮连接在一起，轴杆两侧的链轮由开式链条通过导向链轮与横移框架连接起来，将横移框架悬挂在升降框架内导向链轮下。

当升降电机启动时，通过链轮、链条传动，带动横移框架在升降框架内上下运行，即可使机器人携持载车托板在其运作空间内垂直升降。

4.由横移框架、1台低速横移电机、2套直线驱动装置、2套链轮传动付及2条横移导轨等组成机器人横移机构。其横移电机和直线驱动装置固定在横移框架上，横移电机主轴上装有2件同轴链轮，2套直线驱动装置均由电动推杆和伸缩滑座等组成；伸缩滑座内装有双联链轮和传导滚轴轮。2套双联链轮中其小链轮通过封闭链条分别与电机主轴上2件同轴链轮连接起来(组成2套链轮传动付)，其大齿轮即驱动链轮与传导滚轴轮啮合在一起。

5.由托板框架、其框架下部两侧的4个导轮(2对)及下部中间的开式刚性链条组成载车托板，其2对导轮可以衔接在机器人横移框架上的2条横移导轨上；其刚性链条可以与横移框架上直线驱动装置伸缩滑座内双联链轮中的驱动链轮互相啮合。

6.在进出车库和进出泊位的行程路线上，也设有横移导轨及若干双联链轮；使载车托板的导轮也可以衔接在进出车库或进出泊位行程路线上的导轨上，其开式刚性链条也可以与进出车库或进出泊位行程路线上双联链轮中的驱动链轮互相啮合。

当横移电机启动时，通过链轮、链条和驱动链轮、开式刚性链条传动，即可使机器人驱动载车托板沿其横移机构上的横移导轨左右运行，进出横移框架、进出车库或进出泊位。

7.由通讯电器、行程开关、光电传感器、继电器、接触器和可编程序逻辑控制器(PLC)组成智能控制系统，该系统以PLC为核心，其输入端连接通讯电器、行程开关及光电传感器，分别安装在车库内外机器人的行程路线上，其输出端连接继电器及接触器，分别与机器人纵行、升降及横移机构中的动力电机连接相连接。

存取车辆时，司机由通讯电器向机器人发出指令，行程开关、光电传感器向PLC反馈信息，其模拟电路即向继电器、接触器发出信号，继电器、接触器控制纵行、升降及横移电机、直线驱动装置携持或驱动载车托板进行三维运行，进出车库、进出泊位，实现机器人自动控制搬运车辆。

采取上述措施，本发明的搬运车辆机器人可以携持或驱动载车托板纵行、升降及横移，进行三维运行，自动进出车库、进出泊位，自动控制搬运车辆。

将本发明在配置在各类机械式立体车库内，其车库即可建在地上，也可建在地下，其进出口即可单门也可以多门，能够充分适应不同的地域条件和地理环境，满足城市规划和用户需要；在进出口外即可存取车辆，使得车辆进出方便、存取车辆快捷，大大缩短了存取时间，给司机提供很大方便。而且，避免了车辆进出的能源消耗，杜绝了车库内的尾汽污染及火灾隐患。

由于搬运车辆机器人仅仅是一套独立的搬运传送装置，用其可以搬运一座机械式立体车库内的全部车辆。因此，采用本发明的机械式立体车库，整体结构简单，工程造价低廉，便于集中控制和集中维护。机器人运作空间是搬运传送车辆的公共通道，机器人直接、单独搬运每台车辆，不但方便快捷，而且搬运某台车辆均不需其它车辆升降或横移窜位，降低了运行成本，节约能源。

本发明涉及的纵行、升降、横移机构及载车托板，是最常规的机械传动装置与型钢框架的组合，涉及的智能控制系统，是最成熟的PLC应用，凡属相关行业领域的技术人员均可理解、掌握和实现。

与国内外同类车库相比较，采用本发明的机械式立体车库，车辆进出方便、存取车辆快捷、整体结构简单、工程造价低廉，而且运行和管理费用较低，能够充分适应我国市容管理、交通整治和环境保护的需要。

立体车库是公益性设施，它可以促进市容管理、加强交通整治、利于环境保护，利国利民。采用本发明的搬运车辆机器人建设机械式立体车库，经济实用，更加符合我国国情。目前正值我国已加入WTO、进一步改革开放之际，国内大中城市改革建设如火如荼，市容管理、交通整治和环境保护大刀阔斧，实施本发明建设机械式立体车库，必将取得显著的经济效益和社会效益。

附图说明

以下结合附图对本发明做进一步说明。

图1为机器人与立体车库配置立剖面示意图。

图2为机器人与立体车库配置平剖面示意图。

图3为机器人纵行机构主视示意图。

图4为机器人纵行机构俯视示意图。

图5为机器人升降机构主视示意图。

图6为机器人升降机构侧视示意图。

图7为机器人横移机构及载车托板进入横移框架传动示意图。

图8为机器人横移机构及载车托板进入车库泊位传动示意图。

图9为控制系统硬件组成框图。

图10为控制系统软件流程框图。

在图1、图2中，1为机器人纵行机构，2为机器人升降机构，3为载车托板，4为机器人横移机构，5为立体车库。

在图3、图4中，1为纵行框架，2为纵行电机，3为主动链轮，4为封闭链条，5为从动链轮，6为纵行导轮(4件2对)。纵行电机2固定在纵行框架1上部，2对纵行导轮6安装在纵行框架1下部两侧，主动链轮3和从动链轮5分别固定在电机2主轴和1对导轮6轴杆上，封闭链条4将主动链轮3和从动链轮5连接起来。

在图5、图6中，1为纵行框架，2为升降电机，3为主动链轮，4为封闭链条，5为从动链轮(5件)，6为导向链轮(4件)，7为升降框架，8为横移框架。升降电机2固定在纵行框架1上，主动链轮3固定在升降电机2的主轴上，从动链轮5固定在升降框架7的中轴上(中部1件，两侧各2件)，导向链轮6安装在升降框架7的四角，横移框架8的四角通过开式链条、导向链轮6悬挂在升降框架7内。升降框架7轴杆中部的从动链轮5由封闭链条4与升降电机主轴上的主动链轮3连接起来，轴杆两侧的从动链轮5由开式链条通过导向链轮6与横移框架8的四角连接在一起，将其悬挂在升降框架7内的导向链轮6下。

在图7、图8中，1为横移框架，2为横移电机，3为直线驱动装置(2套)，4为链轮传动付(2套)，5为双联链轮(2套)，6为传导滚轴轮(2件)，7为接力双联链轮(多套)，8为载车托板。横移电机2和直线驱动装置3固定在横移框架1上，直线驱动装置3由电动推杆和伸缩滑座等组成，双联链轮5和传导滚轴轮6安装在直线驱动装置3的伸缩滑座上，接力双联链轮7分别安装在进出车库和进出泊位的行程路线上。电机2主轴链轮、双联链轮5中的小链轮由封闭链条连接起来，其双联链轮5中的大链轮即驱动链轮与传导滚轴轮6啮合在一起，载车托板8下部两侧设有2对4个导轮、中间设有1条刚性开式链条，横移框架1和进出车库、泊位的行程路线上各设有2条横移导轨。

在图9中，1为通讯电器。机器人工艺流程软件固化在其程序存储器ROM内。2为监控电路。可对运行过程中的调度信息、方向信息和选择信息识别反馈，与速度控制电路相互备用。3为速度控制电路。控制机器人各机构的运行速度。4为PLC及输入输出接口。实现PLC与驱动设备的匹配及信号的转换。5为电机驱动系统。按PLC指令驱动各动力电机。6为继电器线路。机器人、横移框架或载车托板运行到某一泊位时，行程开关顺序动作，在各电机停机瞬间各制动器断电将相应电机制动，以实现机器人各机构准确定位。7为安全线路。当机器人运行到极限位置或发生异常状态时根据光电传感器反馈信号将其制动。8为测距脉冲发生器。将各电机转速转换输出脉冲个数，反馈给PLC合成指令，以实现机器人各机构准确运行。9、10、11分别为相应电机的制动器。12为纵行电机。13为升降电机。14为横移电机。15为直线驱动装置(2套)。当通讯电器发出指令，托板载车进出车库或进出泊位时，实现横移机构传动连接或断开，以便将载车托板与横移框架结合或脱离。

具体实施方式

在图1、图2中，存车时，将车辆停泊在进出口外的载车托板3上，司机在通讯电器上划卡、设置密码“确定”后，托板3即载车进入机器人横移机构4上，接着机器人纵行机构1和升降机构2携持横移机构4、托板3将车辆送进某一泊位。取车时，司机划卡、输入密码“确定”后，机器人纵行机构1、升降机构2、横移机构4及载车托板3按相反顺序运行。

在图3、图4中，当PLC发出信号，纵行电机2启动时，通过链轮3、封闭链条4、链轮5带动2对纵行导轮6在立体车库两侧上部的纵行导轨上滚动，即可使机器人携持载车托板在运作空间内纵向行走。

在图5、图6中，当PLC发出信号，升降电机启动时，通过主动链轮3、封闭链条4、从动链轮5、开式链条绕过导向链轮6，带动横移框架8在升降框架7内上下运行，即可使机器人携持载车托板在其运作空间内垂直升降。

在图7中，当横移框架1升降至与进出车库行程路线同一水平位置，PLC发出信号，载车托板8进入车库时，直线驱动装置3驱动双联链轮5、传导滚轴轮6与接力双联链轮7啮合；横移电机2启动，通过链轮传动付4、双联链轮5、传导滚轴轮6、接力双联链轮7和托板8下部的开式刚性链条，即可将托板8从车库进出口外沿横移导轨载车传送到横移框架1上。双联链轮5、7中的大链轮即驱动、接力链轮与托板8下部的开式刚性链条啮合，驱动传送托板；其上的小链轮通过链条远程传递电机动力。

在图8中，当横移框架1升降至与进出泊位行程路线同一水平位置，PLC发出信号，载车托板8进入泊位时，直线驱动装置3中的双联链轮5、传导滚轴轮6与接力双联链轮7啮合；横移电机2启动，通过链轮传动付4、双联链轮5、传导滚轴轮6、接力双联链轮7和托板8下部的开式刚性链条，即可将托板8从横移框架1上沿横移导轨载车送进停车泊位。

Claims (6)

1.一种搬运车辆机器人，由纵行机构、升降机构、横移机构、载车托板与智能控制系统的组合，其特征是：机器人整体为型钢框架结构，纵行机构设置在机器人上部，升降机构贯穿于机器人上下、横移机构悬挂在机器人下部，载车托板衔接在横移机构上，智能控制系统分别与车库内外机器人行程路线上的通讯电器、行程开关、光电传感器和纵行、升降及横移机构中的动力电机相连接。

2.根据权利要求1所述的搬运车辆机器人，其特征是机器人纵行机构由纵行框架、固定在其框架上的纵行电机、链轮传动付、安装在其框架下部两侧的4个导轮组成。

3.根据权利要求1所述的搬运车辆机器人，其特征是机器人升降机构由固定在纵行框架上的升降电机、链轮传动付、安装在纵行框架下部、垂直贯穿于机器人中部上下的升降框架以及其框架内的导向链轮和开式链条组成。

4.根据权利要求1所述的搬运车辆机器人，其特征是机器人横移机构由开式链条悬挂在升降框架内导向链轮下的横移框架、固定在其框架上的横移电机、直线驱动装置、链轮传动付和横移导轨组成。

5.根据权利要求1所述的搬运车辆机器人，其特征是载车托板由托板框架、其框架下部两侧的4个导轮(2对)及下部中间的开式刚性链条组成；其(2对)导轮衔接在机器人横移框架上的2条横移导轨上，其开式刚性链条与横移框架上直线驱动装置内双联链轮中的驱动链轮互相啮合。

6.根据权利要求1所述的搬运车辆机器人，其特征是智能控制系统以可编程序逻辑控制器(PLC)为核心，输入端连接通讯电器、行程开关及光电传感器，分别安装在车库内外机器人的行程路线上，输出端连接继电器及接触器，分别与机器人纵行、升降及横移机构中的动力电机相连接。

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