CN105966495B - 正交双向载运车及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种正交双向载运车及其工作方法，正交双向载运车包含底盘、横向行走模块、纵向行走模块、切换模块和控制模块；通过横向行走模块中的第一至第三横向传动齿轮以及第一至第二横向从动齿轮，将横向传动轴的位置调整到高处，与纵向传动轴、纵向从动轴错开，呈正交形态。工作时，通过切换模块调整纵向行走模块的位置来控制正交双向载运车进行横向运动或纵向运动。本发明转向灵活，机动性高，无需原地转向和调节姿态，无需采用全方位车轮，具有广泛的运用前景。

Description

正交双向载运车及其控制方法

技术领域

本发明涉及仓储运输领域，尤其涉及一种正交双向载运装置及其工作方法。

背景技术

随着电子商务、连锁经营等商业模式的发展，货物存取逐渐向批量小、品种多、周转快的 柔性仓储模式转变。现有的有轨直线运行式穿梭车在自动化仓储系统中得到了广泛运用。但它们通常只能沿铺设的直线轨道行驶，无法转弯或在十字交叉轨道上运行。因此设计一种能够方便换向的载运车成为了当务之急。

目前有全方位轮可实现双向行走，但车轮结构复杂，制作困难，成本高，精度要求高，不利于大规模推广。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种正交双向载运装置及其工作方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

正交双向载运车，包含底盘、横向行走模块、纵向行走模块、切换模块和控制模块；

所述横向行走模块包含第一电机、横向传动轴、横向主动齿轮、第一至第二横向从动齿轮、第一至第二横向驱动轮、第一至第二横向从动轮、以及第一至第四转轴；

所述横向传动轴上设有第一至第三横向传动齿轮，其中，第一横向传动齿轮的轴心设置在横向传动轴上，第二横向传动齿轮、第三横向传动齿轮的轴心分别设置在横向传动轴的两端；

所述第一电机固定在所述底盘上，其输出轴和横向主动齿轮的轴心固定相连；

所述第一横向传动齿轮与所述横向主动齿轮啮合；

所述第一至第四转轴的一端分别和第一横向驱动轮、第二横向驱动轮、第一横向从动轮、第二横向从动轮的轴心固定连接；第一转轴的另一端和第一横向从动齿轮的轴心固定相连；第二转轴的另一端和第二横向从动齿轮的轴心固定相连；

所述第一至第四转轴均通过轴承固定在底盘上，能够在正交双向载运车的横向转动；

所述第二横向传动齿轮与第一横向从动齿轮啮合，第三横向传动齿轮与第二横向从动齿轮啮合；

所述纵向行走模块包含第二电机、纵向传动轴、纵向主动齿轮、纵向传动齿轮、第一至第二纵向驱动轮、第一至第二纵向从动轮、以及纵向从动轴；

所述纵向传动齿轮的轴心设置在纵向传动轴上，且纵向传动轴的两端分别与第一纵向驱动轮、第二纵向驱动轮的轴心固定相连；

所述纵向从动轴的两端分别和第一纵向从动轮、第二纵向从动轮的轴心固定相连；

所述第二电机固定在所述底盘上，其输出轴和纵向主动齿轮的轴心固定相连；

所述切换模块包含第一至第二舵机、第一至第二转动连杆、以及第一至第二联动连杆；

所述第一至第二舵机均固定在所述底盘上；

所述第一转动连杆一端与第一舵机的输出轴固定连接，另一端与第一联动连杆的中部铰接，能够带动第一联动连杆在与底盘垂直的平面转动；第二转动连杆一端与第二舵机的输出轴固定连接，另一端与第二联动连杆的中部铰接，能够带动第二联动连杆在与底盘垂直的平面转动；

所述第一联动连杆、第二联动连杆均与底盘平行，两端均设有通孔，且通孔内均固定有轴承；

所述纵向传动轴的轴身分别穿过第一联动连杆一端通孔内的轴承、第二联动连杆一端通孔内的轴承；纵向从动轴的轴身分别穿过第一联动连杆另一端通孔内的轴承、第二联动连杆另一端通孔内的轴承；所述纵向传动轴、纵向从动轴能够在正交双向载运车的纵向转动；

所述纵向传动齿轮与所述纵向主动齿轮啮合，构成行星轮机构；

所述控制模块分别与第一电机、第二电机、第一舵机、第二舵机电气连接，用于控制第一电机、第二电机、第一舵机、第二舵机工作。

作为本发明正交双向载运车进一步的优化方案，所述控制模块的处理器采用51系列单片机。

作为本发明正交双向载运车进一步的优化方案，所述控制模块的处理器采用AT89S52单片机。

作为本发明正交双向载运车进一步的优化方案，所述切换模块还包含第三至第六转动连杆；

所述第三至第六转动连杆一端均与底座铰接，另一端均设有通孔，且通孔内设有轴承；

所述纵向传动轴的轴身分别穿过第三转动连杆通孔内的轴承、第五转动连杆通孔内的轴承；纵向从动轴的轴身分别穿过第四转动连杆通孔内的轴承、第六转动连杆通孔内的轴承；

所述第三转动连杆、第四转动连杆用于配合第一转动连杆转动；

所述第五转动连杆、第六转动连杆用于配合第二转动连杆转动。

本发明还公开了基于该正交双向载运车的工作方法，包含以下过程：

初始状态时，第一舵机、第二舵机均处于预先设定的第一角度阈值，此时，第一纵向驱动轮、第二纵向驱动轮、第一纵向从动轮、第二纵向从动轮均脱离地面，第一横向从动齿轮、第二横向从动齿轮、第一横向驱动轮、第二横向驱动轮与地面接触；

需要进行横向运动时，控制模块控制第一电机工作，横向主动齿轮带动第一横向转动齿轮转动，使得横向传动轴转动，横向传动轴两端的第二横向转动齿轮、第三横向转动齿轮则分别带动第一横向从动齿轮、第二横向从动齿轮转动，进而将动力输出至第一横向驱动轮、第二横向驱动轮，使得正交双向载运车进行横向运动；

需要进行纵向运动时，控制模块首先控制第一舵机、第二舵机旋转至预先设定的第二角度阈值，通过第一转动连杆、第二转动连杆带动第一联动连杆、第二联动连杆转动，使得第一纵向驱动轮、第二纵向驱动轮、第一纵向从动轮、第二纵向从动轮与地面接触，并使得第一横向从动齿轮、第二横向从动齿轮、第一横向驱动轮、第二横向驱动轮脱离地面；然后控制模块控制第二电机工作，纵向主动齿轮带动纵向传动齿轮转动，纵向传动轴转动，进而将动力输出至第一纵向驱动轮、第二纵向驱动轮，使得正交双向载运车进行纵向运动；

需要从纵向运动切换至横向运动时，控制模块控制第一舵机、第二舵机旋转至预先设定的第一角度阈值，通过第一转动连杆、第二转动连杆带动第一联动连杆、第二联动连杆转动，使得第一纵向驱动轮、第二纵向驱动轮、第一纵向从动轮、第二纵向从动轮与地面接触，并使得第一横向从动齿轮、第二横向从动齿轮、第一横向驱动轮、第二横向驱动轮脱离地面。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1. 转向灵活，机动性高，无需舵轮即可实现原地 90 度转向行走；

2. 配上专门设计的穿梭轨道，多辆运载车即可实现组网联动，相互配合进行物流的分拣运输，将极大地提高运输和生产效率，可被广泛用于物流公司，超市仓库，码头等搬运货物的场合。

附图说明

图1是正交双向载运车正视图；

图2是正交双向载运车左视图；

图3是正交双向载运车俯视图；

图4是正交双向载运车立体图。

图中，1-联动连杆，2-舵机，3-纵向驱动轮，4-纵向传动轴，5-横向从动轮，6-第二电机，7-纵向主动齿轮，8-纵向传动齿轮，9-横向驱动轮，10-横向传动齿轮，11-横向从动齿轮，12-横向主动齿轮，13-第一电机，14-横向传动轴，15-纵向从动轮，16-纵向从动轴，17-转动连杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1至图4所示，本发明公开了一种正交双向载运装置，包含底盘、横向行走模块、纵向行走模块、切换模块和控制模块；

所述横向行走模块包含第一电机、横向传动轴、横向主动齿轮、第一至第二横向从动齿轮、第一至第二横向驱动轮、第一至第二横向从动轮、以及第一至第四转轴；

所述横向传动轴上设有第一至第三横向传动齿轮，其中，第一横向传动齿轮的轴心设置在横向传动轴上，第二横向传动齿轮、第三横向传动齿轮的轴心分别设置在横向传动轴的两端；

所述第一电机固定在所述底盘上，其输出轴和横向主动齿轮的轴心固定相连；

所述第一横向传动齿轮与所述横向主动齿轮啮合；

所述第一至第四转轴的一端分别和第一横向驱动轮、第二横向驱动轮、第一横向从动轮、第二横向从动轮的轴心固定连接；第一转轴的另一端和第一横向从动齿轮的轴心固定相连；第二转轴的另一端和第二横向从动齿轮的轴心固定相连；

所述第一至第四转轴均通过轴承固定在底盘上，能够在正交双向载运车的横向转动；

所述第二横向传动齿轮与第一横向从动齿轮啮合，第三横向传动齿轮与第二横向从动齿轮啮合；

所述纵向行走模块包含第二电机、纵向传动轴、纵向主动齿轮、纵向传动齿轮、第一至第二纵向驱动轮、第一至第二纵向从动轮、以及纵向从动轴；

所述纵向传动齿轮的轴心设置在纵向传动轴上，且纵向传动轴的两端分别与第一纵向驱动轮、第二纵向驱动轮的轴心固定相连；

所述纵向从动轴的两端分别和第一纵向从动轮、第二纵向从动轮的轴心固定相连；

所述第二电机固定在所述底盘上，其输出轴和纵向主动齿轮的轴心固定相连；

所述切换模块包含第一至第二舵机、第一至第二转动连杆、以及第一至第二联动连杆；

所述第一至第二舵机均固定在所述底盘上；

所述第一转动连杆一端与第一舵机的输出轴固定连接，另一端与第一联动连杆的中部铰接，能够带动第一联动连杆在与底盘垂直的平面转动；第二转动连杆一端与第二舵机的输出轴固定连接，另一端与第二联动连杆的中部铰接，能够带动第二联动连杆在与底盘垂直的平面转动；

所述第一联动连杆、第二联动连杆均与底盘平行，两端均设有通孔，且通孔内均固定有轴承；

所述纵向传动轴的轴身分别穿过第一联动连杆一端通孔内的轴承、第二联动连杆一端通孔内的轴承；纵向从动轴的轴身分别穿过第一联动连杆另一端通孔内的轴承、第二联动连杆另一端通孔内的轴承；所述纵向传动轴、纵向从动轴能够在正交双向载运车的纵向转动；

所述纵向传动齿轮与所述纵向主动齿轮啮合，构成行星轮机构；

所述控制模块分别与第一电机、第二电机、第一舵机、第二舵机电气连接，用于控制第一电机、第二电机、第一舵机、第二舵机工作。

所述控制模块的处理器采用51系列单片机，优先采用AT89S52单片机。

所述切换模块还包含第三至第六转动连杆，一端均与底座铰接，另一端均设有通孔，且通孔内设有轴承；纵向传动轴的轴身分别穿过第三转动连杆通孔内的轴承、第五转动连杆通孔内的轴承；纵向从动轴的轴身分别穿过第四转动连杆通孔内的轴承、第六转动连杆通孔内的轴承；第三转动连杆、第四转动连杆用于配合第一转动连杆转动；第五转动连杆、第六转动连杆用于配合第二转动连杆转动。

初始状态时，第一舵机、第二舵机均处于预先设定的第一角度阈值，此时，第一纵向驱动轮、第二纵向驱动轮、第一纵向从动轮、第二纵向从动轮均脱离地面，第一横向从动齿轮、第二横向从动齿轮、第一横向驱动轮、第二横向驱动轮与地面接触；

需要进行横向运动时，控制模块控制第一电机工作，横向主动齿轮带动第一横向转动齿轮转动，使得横向传动轴转动，横向传动轴两端的第二横向转动齿轮、第三横向转动齿轮则分别带动第一横向从动齿轮、第二横向从动齿轮转动，进而将动力输出至第一横向驱动轮、第二横向驱动轮，使得正交双向载运车进行横向运动；

需要进行纵向运动时，控制模块首先控制第一舵机、第二舵机旋转至预先设定的第二角度阈值，通过第一转动连杆、第二转动连杆带动第一联动连杆、第二联动连杆转动，使得第一纵向驱动轮、第二纵向驱动轮、第一纵向从动轮、第二纵向从动轮与地面接触，并使得第一横向从动齿轮、第二横向从动齿轮、第一横向驱动轮、第二横向驱动轮脱离地面；然后控制模块控制第二电机工作，纵向主动齿轮带动纵向传动齿轮转动，纵向传动轴转动，进而将动力输出至第一纵向驱动轮、第二纵向驱动轮，使得正交双向载运车进行纵向运动；

需要从纵向运动切换至横向运动时，控制模块控制第一舵机、第二舵机旋转至预先设定的第一角度阈值，通过第一转动连杆、第二转动连杆带动第一联动连杆、第二联动连杆转动，使得第一纵向驱动轮、第二纵向驱动轮、第一纵向从动轮、第二纵向从动轮与地面接触，并使得第一横向从动齿轮、第二横向从动齿轮、第一横向驱动轮、第二横向驱动轮脱离地面。

本发明中，之所以设置第一至第三横向传动齿轮以及第一至第二横向从动齿轮，是为了将横向传动轴的位置调整到高处，与纵向传动轴、纵向从动轴错开，呈正交形态。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.正交双向载运车，其特征在于，包含底盘、横向行走模块、纵向行走模块、切换模块和控制模块；

所述横向行走模块包含第一电机、横向传动轴、横向主动齿轮、第一至第二横向从动齿轮、第一至第二横向驱动轮、第一至第二横向从动轮、以及第一至第四转轴；

所述横向传动轴上设有第一至第三横向传动齿轮，其中，第一横向传动齿轮的轴心设置在横向传动轴上，第二横向传动齿轮、第三横向传动齿轮的轴心分别设置在横向传动轴的两端；

所述第一电机固定在所述底盘上，其输出轴和横向主动齿轮的轴心固定相连；

所述第一横向传动齿轮与所述横向主动齿轮啮合；

所述第一至第四转轴的一端分别和第一横向驱动轮、第二横向驱动轮、第一横向从动轮、第二横向从动轮的轴心固定连接；第一转轴的另一端和第一横向从动齿轮的轴心固定相连；第二转轴的另一端和第二横向从动齿轮的轴心固定相连；

所述第一至第四转轴均通过轴承固定在底盘上，能够在正交双向载运车的横向转动；

所述第二横向传动齿轮与第一横向从动齿轮啮合，第三横向传动齿轮与第二横向从动齿轮啮合；

所述纵向行走模块包含第二电机、纵向传动轴、纵向主动齿轮、纵向传动齿轮、第一至第二纵向驱动轮、第一至第二纵向从动轮、以及纵向从动轴；

所述纵向传动齿轮的轴心设置在纵向传动轴上，且纵向传动轴的两端分别与第一纵向驱动轮、第二纵向驱动轮的轴心固定相连；

所述纵向从动轴的两端分别和第一纵向从动轮、第二纵向从动轮的轴心固定相连；

所述第二电机固定在所述底盘上，其输出轴和纵向主动齿轮的轴心固定相连；

所述切换模块包含第一至第二舵机、第一至第二转动连杆、以及第一至第二联动连杆；

所述第一至第二舵机均固定在所述底盘上；

所述第一转动连杆一端与第一舵机的输出轴固定连接，另一端与第一联动连杆的中部铰接，能够带动第一联动连杆在与底盘垂直的平面转动；第二转动连杆一端与第二舵机的输出轴固定连接，另一端与第二联动连杆的中部铰接，能够带动第二联动连杆在与底盘垂直的平面转动；

所述第一联动连杆、第二联动连杆均与底盘平行，两端均设有通孔，且通孔内均固定有轴承；

所述纵向传动轴的轴身分别穿过第一联动连杆一端通孔内的轴承、第二联动连杆一端通孔内的轴承；纵向从动轴的轴身分别穿过第一联动连杆另一端通孔内的轴承、第二联动连杆另一端通孔内的轴承；所述纵向传动轴、纵向从动轴能够在正交双向载运车的纵向转动；

所述纵向传动齿轮与所述纵向主动齿轮啮合，构成行星轮机构；

所述控制模块分别与第一电机、第二电机、第一舵机、第二舵机电气连接，用于控制第一电机、第二电机、第一舵机、第二舵机工作。

2.根据权利要求1所述的正交双向载运车，其特征在于，所述控制模块的处理器采用51系列单片机。

3.根据权利要求2所述的正交双向载运车，其特征在于，所述控制模块的处理器采用AT89S52单片机。

4.根据权利要求1所述的正交双向载运车，其特征在于，所述切换模块还包含第三至第六转动连杆；

所述第三至第六转动连杆一端均与底座铰接，另一端均设有通孔，且通孔内设有轴承；

所述纵向传动轴的轴身分别穿过第三转动连杆通孔内的轴承、第五转动连杆通孔内的轴承；纵向从动轴的轴身分别穿过第四转动连杆通孔内的轴承、第六转动连杆通孔内的轴承；

所述第三转动连杆、第四转动连杆用于配合第一转动连杆转动；

所述第五转动连杆、第六转动连杆用于配合第二转动连杆转动。

5.基于权利要求1所述的正交双向载运车的工作方法，其特征在于，包含以下过程：

初始状态时，第一舵机、第二舵机均处于预先设定的第一角度阈值，此时，第一纵向驱动轮、第二纵向驱动轮、第一纵向从动轮、第二纵向从动轮均脱离地面，第一横向从动齿轮、第二横向从动齿轮、第一横向驱动轮、第二横向驱动轮与地面接触；

需要进行横向运动时，控制模块控制第一电机工作，横向主动齿轮带动第一横向转动齿轮转动，使得横向传动轴转动，横向传动轴两端的第二横向转动齿轮、第三横向转动齿轮则分别带动第一横向从动齿轮、第二横向从动齿轮转动，进而将动力输出至第一横向驱动轮、第二横向驱动轮，使得正交双向载运车进行横向运动；

需要进行纵向运动时，控制模块首先控制第一舵机、第二舵机旋转至预先设定的第二角度阈值，通过第一转动连杆、第二转动连杆带动第一联动连杆、第二联动连杆转动，使得第一纵向驱动轮、第二纵向驱动轮、第一纵向从动轮、第二纵向从动轮与地面接触，并使得第一横向从动齿轮、第二横向从动齿轮、第一横向驱动轮、第二横向驱动轮脱离地面；然后控制模块控制第二电机工作，纵向主动齿轮带动纵向传动齿轮转动，纵向传动轴转动，进而将动力输出至第一纵向驱动轮、第二纵向驱动轮，使得正交双向载运车进行纵向运动；

需要从纵向运动切换至横向运动时，控制模块控制第一舵机、第二舵机旋转至预先设定的第一角度阈值，通过第一转动连杆、第二转动连杆带动第一联动连杆、第二联动连杆转动，使得第一纵向驱动轮、第二纵向驱动轮、第一纵向从动轮、第二纵向从动轮与地面接触，并使得第一横向从动齿轮、第二横向从动齿轮、第一横向驱动轮、第二横向驱动轮脱离地面。