CN106677579B - 智能全向移载平台泊车机器人及其控制方法 - Google Patents

智能全向移载平台泊车机器人及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种智能全向移载平台泊车机器人及其控制方法，泊车机器人包括泊车机器人本体，泊车机器人本体的两侧均设置有至少两组麦克纳姆轮，每个麦克纳姆轮由一套伺服电机驱动转动，泊车机器人本体上设置有供电装置，泊车机器人本体的上方架设有用于泊车的泊车架，泊车机器人本体的两端均设置有一组升降机构，泊车架架设于升降机构上，泊车机器人本体上还设置有车载控制系统，由于应用了麦克纳姆轮，可以原地零半径转弯，可以直接向两侧横移，可以向两侧任意角度平移和旋转，其运动更加精确灵活，有效减少了传统停车的辅助回旋空间，停车过道等辅助空间占比小，提高了车库的停车密度和空间利用率。

Description

智能全向移载平台泊车机器人及其控制方法
技术领域
本发明涉及智能停车库，具体涉及一种智能全向移载平台泊车机器人及其控制方法。
背景技术
随着社会的发展，智能停车库逐步被人们所认可采纳进而推广应用，继而智能停车机器人应运而生，但是目前的停车机器人多使用普通的车轮与万向轮组合，一般回转半径比较大，定位运动单一且精度不高，不利于节省停车库空间。
现有停车机器人上使用的升降机构通常使用电动推杆，或液压升降装置。电动推杆机构缺陷在于在高度方向上比较占空间，而液压驱动的升降机构则需要额外的液压油箱，与液压泵站，不适用于空间狭小的应用场合；
综上，现有的停车机器人由于动作时所需空间较大，无法适用于狭小的应用场合，此外在机器人控制方面，现有的停车机器人通常采用人工手动控制的方式进行控制，效率低下，功能单一，使用不够灵活，此外由于各种停车库结构不同，如有些采用梳齿架停车，有些采用停车托盘停车，而目前的停车机器人无法适应于不同的停车场合。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，从而提供一种智能全向移载平台泊车机器人，零回转半径，定位运动精度高，停车过道等辅助空间占比小，停车密度高，节省停车库空间。
发明所采用的技术方案是这样的：智能全向移载平台泊车机器人，包括泊车机器人本体，所述泊车机器人本体的两侧均设置有至少两组麦克纳姆轮，以及至少四组无动力全向轮(也可以是或万向轮)作为辅助支承轮，所述麦克纳姆轮各由一套交/直流伺服电机及伺服行星减速器驱动转动，但用交流伺服电机时需同时配置一套逆变器，所述泊车机器人本体上设置有对所述伺服电机进行供电的蓄电池供电装置，所述泊车机器人本体的上方架设有用于泊车的泊车架，所述泊车机器人本体的两端均至少设置有一组控制所述泊车架升降的升降机构，所述泊车架架设于所述升降机构上，所述泊车机器人本体上还设置有带有可编程逻辑控制器的车载控制系统(PLC)，所述车载控制系统分别与所述伺服电机、所述供电装置以及所述升降机构相连接。
进一步改进的是：所述车体前后两端还设置有两组150度广角超声波避障传感器。
进一步改进的是：所述升降机构包括用于支撑所述泊车架的升降板、与所述泊车机器人本体相固定连接的底座、固定设置于所述底座上的两个轴承座、转动设置于两个所述轴承座之间的丝杠、移动螺套，设于所述丝杠上的移动螺套，一端与其中一个所述轴承座相转动连接的第一剪叉支撑臂、一端与所述移动螺套相转动连接的第二剪叉支撑臂，所述第二剪叉支撑臂的另一端与所述升降板相转动连接，所述升降板上开设有水平方向延伸的导向槽，所述第二剪叉支撑臂与所述第一剪叉支撑臂相交叉且在交叉处转动连接，所述第一剪叉支撑臂的另一端固定设置有导向销，所述导向销转动且滑动位于所述导向槽内，所述丝杠由升降电机驱动转动，所述升降电机由所述车载控制系统控制。
进一步改进的是：所述底座上还设置有两个安全限位的光电传感器，确保升降机构在安全范围内升降。
进一步改进的是：所述泊车架为可以是一种与停车位上的停车梳齿架相配合的泊车机器人车载梳齿架，所述泊车机器人车载梳齿架，不仅与车库出入口处停车位上的梳齿架相配合，而且与车库内停车位上的梳齿架相配合。
(1)所述车库内停车位上的梳齿架，包括位于两侧的支撑架、固定设置于所述支撑架内侧的若干等距均布的梳齿方管，所述梳齿方管相对所述支撑架垂直设置，所述梳齿方管的悬伸长度及间距，兼顾大中小型及紧凑型乘用车的轮距和轴距，并与之相匹配；所述梳齿方管的排列规则为前4后8中间空白；两侧所述支撑架的上部均连接有安全护栏；
(2)所述车库出入口处停车位上的梳齿架，包括位于两侧的横梁、固定连接于两侧所述横梁之间的若干均匀排布的梳齿方管，以及敷设于中段方管上用于确保车辆平稳行驶的的花纹钢板；所述梳齿方管的悬伸长度及间距与停车位上的梳齿架的梳齿方管的长度及间距相匹配；
(3)所述泊车机器人车载梳齿架，包括位于两侧的横梁、固定连接于两侧所述横梁之间的若干梳齿圆管，所述梳齿圆管贯穿两侧横梁，并向外侧伸出，其伸出长度及排列间距与停车位上的梳齿架的梳齿方管的长度及间距相匹配，所述梳齿圆管的排列规则也是前4后8中间空白；
进一步改进的是：所述泊车架还可以是承载托盘，所述承载托盘包括承载板、垂直设置于所述承载板两侧的支撑板、固定设置于所述承载板上表面的前轮挡块以及车轮内挡块。
进一步改进的是：所述泊车机器人本体上设置有与所述车载控制系统相连接的车载触摸屏。
进一步改进的是：还配置有与所述车载控制系统通过无线连接的手持遥控器。
进一步改进的是：所述泊车机器人本体上设置有与所述车载控制系统相连接的激光定位仪、室内GPS导航以及车库的车载调度系统。
进一步改进的是：所述泊车机器人本体上设置有与所述车载控制系统相连接的二维码相机，所述二维码相机用于扫描和读取地面预贴的二维码。
本发明的目的在于克服上述技术的不足，从而提供一种智能全向移载平台泊车机器人的控制方法，控制方便，功能多样化。
发明所采用的技术方案是这样的：智能全向移载平台泊车机器人的控制方法，具体包括由四种控制模式：
(1)触摸屏控制，通过触摸屏将控制指令以及路径规划发送至车载控制系统，车载控制系统根据控制指令以及路径规划信息控制麦克纳姆轮转向以及移动、控制所述升降机构驱动泊车架进行升降；
(2)远程遥控控制，人为操作手持遥控器将控制指令实时发送至车载控制系统，车载控制系统根据控制指令控制麦克纳姆轮实时转向以及移动、控制所述升降机构驱动泊车架进行升降；
(3)自主规划控制，根据车库的车辆调度系统自主选择空车位，利用激光和RFID电子标签等室内GPS定位及导航系统进行导航，车载控制系统根据激光和RFID电子标签等室内GPS定位及导航系统反馈的控制信号，控制麦克纳姆轮转向以及移动、控制所述升降机构驱动泊车架进行升降；
(4)扫码控制，利用二维码相机扫描读取地面预贴的二维码以及粘贴或刷在地面上的彩色色带，生成控制指令以及路径规划发送给所述车辆控制系统，车载控制系统根据车库调度控制指令以及路径规划信息，控制麦克纳姆轮转向以及移动、控制所述升降机构驱动泊车架进行升降。
通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：由于应用了麦克纳姆轮，有效减少了回转半径，减少了车库过道对车库空间的占用，提高了车库的停车密度和空间利用率，设备运动更加精确，灵活，且可以切换梳齿架及托盘两种搭载乘用车的装置，来适应不同的应用场合。
附图说明
图1是泊车机器人使用梳齿架搭载乘用车示意图；
图2是泊车机器人搭载车载梳齿架示意图；
图3是泊车机器人使用承载托盘搭载乘用车示意图；
图4是泊车机器人相配的承载托盘示意图；
图5是使用梳齿架的立体车库示意图；
图6是使用承载托盘的立体车库示意图；
图7是升降机构示意图；
图8是升降机构剖视图；
图9是停车库内停车位上的梳齿架示意图；
图10是停车库出入口处停车位上的梳齿架示意图；
图11是泊车机器人车载梳齿架示意图；
图12是泊车机器人本体示意图(升降机构处于下降位置)；
图13是泊车机器人本体示意图(升降机构处于升起位置)；
图14是泊车机器人梳齿架与停车梳齿架交互俯视图；
图15是泊车机器人梳齿架与停车梳齿架交互立体图；
图16是手持遥控器示意图；
图17是二维码相机示意图一；
图18是二维码相机示意图二；
图19是车载触摸屏示意图；
图20是泊车机器人本体示意图一(隐藏车外钣金)
图21是泊车机器人本体示意图二(隐藏车外钣金)
图22为图21的A处放大图
图23为二维码示意图。
图中，1、泊车机器人本体；2、麦克纳姆轮；3、升降板；4、底座；5、轴承座；6、丝杠；7、车轮内挡块；8、移动螺套；9、第一剪叉支撑臂；10、第二剪叉支撑臂；11、导向槽；12、导向销；13、光电传感器；14、车载梳齿架；15、承载托盘；16、前轮挡块；17、固定脚；18、梳齿方管；19、防护栏；20、横梁；21、梳齿圆管；22、手持遥控器；23、二维码相机；24、接线口；25、摄像口；26、安装孔位；27、触摸屏。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
如图1-图8、图12、图13、图20、图21所示，本发明公开一种智能全向移载平台泊车机器人，包括泊车机器人本体1，所述泊车机器人本体1的两侧均转动设置有至少两组麦克纳姆轮2，所述麦克纳姆轮2由伺服电机驱动转动，以及辅助支承轮，所述泊车机器人本体1上设置有对所述伺服电机进行供电的供电装置，所述泊车机器人本体1的上方架设有用于泊车的泊车架，所述泊车机器人本体1的两端均至少设置有一组控制所述泊车架升降的升降机构，所述泊车架架设于所述升降机构上，所述泊车机器人本体1上还设置有带有可编程逻辑控制器的车载控制系统，所述车载控制系统分别与所述伺服电机、所述供电装置以及所述升降机构相连接。
此外为了降低电源动力消耗，同时采用了8个直径203的全向轮作为辅助支撑轮。
本实施例中优选的实施方式为：所述升降机构包括用于支撑所述泊车架的升降板3、与所述泊车机器人本体1相固定连接的底座4、固定设置于所述底座4上的两个轴承座5、转动设置于两个所述轴承座5之间的丝杠6、套设于所述丝杠6上的移动螺套8、一端与其中一个所述轴承座5相转动连接的第一剪叉支撑臂9、一端与所述移动螺套8相转动连接的第二剪叉支撑臂10，所述第二剪叉支撑臂10的另一端与所述升降板3相转动连接，所述升降板3上开设有水平方向延伸的导向槽11，所述第二剪叉支撑臂10与所述第一剪叉支撑臂9相交叉且在交叉处转动连接，所述第一剪叉支撑臂9的另一端固定设置有导向销12，所述导向销12转动且滑动位于所述导向槽11内，所述丝杠6由升降电机驱动转动，所述升降电机由所述车载控制系统控制，此种剪叉式升降机构可用于空间偏小，负载偏大的场合，本装置驱动简单，靠施加在螺杆上的扭矩带动，螺杆的转动迫使不可转动的螺套前后运动，从而带动剪叉臂的运动，进而驱使平台上下运动。
丝杠6与升降电机的输出轴之间的连接方式为，丝杠6的输入端带有键槽，可与相关联轴器或孔输出轴连接。
为了限制移动螺套8的移动位置，所述底座4上还设置有两个光电传感器13，作为上下两个极限位置的安全限位。
车体前后两端还设置有两组150度广角超声波避障传感器99。
如图9-图11、图14-图15所示，本实施例中泊车架的一种形式为，所述泊车架为与停车位上的停车梳齿架相配合的泊车机器人梳齿架，所述泊车机器人车载梳齿架与车库停车位上的停车位梳齿架相配合。
所述停车库内停车位上的梳齿架以及所述停车库出入口处停车位上的梳齿架均包括位于两侧的支撑架14、固定设置于所述支撑架14底部的若干L型固定脚17、固定设置于所述支撑架14内侧的若干等距均布的梳齿方管18，所述梳齿方管18相对所述支撑架14垂直设置，两侧所述支撑架14的上部均连接有防护栏19；所述泊车机器人车载梳齿架包括位于两侧的横梁20、固定连接于两侧所述横梁20之间的若干梳齿圆管21，所述梳齿圆管21，其伸出长度及排列间距与停车位上的梳齿架的梳齿方管的长度及间距相匹配。
本实施例中泊车架的另一种形式为，所述泊车架为承载托盘15，所述承载托盘15包括承载板、垂直设置于所述承载板两侧的支撑板、固定设置于所述承载板上表面的前轮挡块16以及车轮内挡块7。
以切换梳齿架及托盘两种搭载乘用车的装置，来适应不同的应用场合。
如图19所示，为了能够实现触摸控制控制，本实施例中优选的实施方式为，所述泊车机器人本体1上设置有与所述车载控制系统相连接的触摸屏27，触摸屏27可根据需要的功能设置不同的界面，包括简单的操作按钮，故障报警，复位，读取到的二维码编号，可设置显示电机的转速，电流状况等。
如图16所示，为了能够实现远程遥控控制，本实施例中优选的实施方式为，还配置有与所述车载控制系统通过无线连接的手持遥控器22。
为了能够实现自主规划控制，本实施例中优选的实施方式为，所述泊车机器人本体1上设置有与所述车载控制系统相连接的激光定位仪、室内GPS导航以及车库的车载调度系统。
如图17、图18、图22、图23所示，为了能够实现扫码控制，本实施例中优选的实施方式为，所述泊车机器人本体1上设置有与所述车载控制系统相连接的二维码相机23，所述二维码相机23用于读取地面预贴的二维码，二维码相机23采用倍加福品牌，具有包涵x,y坐标及方位角等姿态定位的功能，二维码相机23上具有接线口24、摄像口25以及安装孔位26。
泊车机器人使用车体内搭载的磷酸铁锂电池提供直流电源，直接驱动四个直径200的麦克纳姆轮2上的直流伺服电机(也可采用逆变器先将直流电变为交流电，再驱动四个麦克纳姆轮2上的交流伺服电机)，使用激光加二维码的导航方式，车辆可在原地回转改变方向，通过装在泊车机器人上的升降机构，既可直接搭载承载托盘，也可搭载梳齿架，可实现乘用车在入口处和停车位置与泊车机器人的交互，车内人员在车库入口处提前下车，再依靠自动导航操作的泊车机器人，通过承载托盘或梳齿架，驮载乘用车到达预定停车位置，升降装置下落后，泊车机器人即可将其驮载的乘用车及承载托盘，落在停车位置或预置的梳齿架上，最后泊车机器人再驶离停车位置。
一种智能全向移载平台泊车机器人的控制方法，具体包括由四种控制模式：
(1)触摸屏控制，通过触摸屏将控制指令以及路径规划发送至车载控制系统，车载控制系统根据控制指令以及路径规划信息控制麦克纳姆轮转向以及移动、控制所述升降机构驱动泊车架进行升降；
(2)远程遥控控制，人为操作手持遥控器将控制指令实时发送至车载控制系统，车载控制系统根据控制指令控制麦克纳姆轮实时转向以及移动、控制所述升降机构驱动泊车架进行升降；
(3)自主规划控制，根据车库的车辆调度系统自主选择空车位，利用激光和RFID电子标签等室内GPS定位及导航系统进行导航，车载控制系统根据激光和RFID电子标签等室内GPS定位及导航系统反馈的控制信号，控制麦克纳姆轮转向以及移动、控制所述升降机构驱动泊车架进行升降；
(4)扫码控制，利用二维码相机扫描读取地面预贴的二维码以及粘贴或刷在地面上的彩色色带，生成控制指令以及路径规划发送给所述车辆控制系统，车载控制系统根据车库调度控制指令以及路径规划信息，控制麦克纳姆轮转向以及移动、控制所述升降机构驱动泊车架进行升降。
梳齿架搭载乘用车入库步骤：车库入口处与入口处梳齿架车道平齐，乘用车按车库入口处的反光镜和LED显示屏的图文提示和引导，行驶到梳齿架对应位置后，入口处停车位上的传感器会触发，LED显示屏也相应提示相应提示，车内人员自此下车，后续由泊车机器人按调度程序，就近由色带加二维码导引，自动驶入入口梳齿架的下方，并通过二维码自动精确定位到对应位置后，使得两个梳齿架的梳齿刚好错开，升降机构于是启动上升，托起泊车机器人上的车载梳齿架到一段安全高度，使车载梳齿架的梳齿完全高于入口处的梳齿架的梳齿，与此同时，乘用车也在这两种梳齿交替之间，自动地从入口梳齿架上换位到车载梳齿架上，然后，泊车机器人自动启动，就这样托举着乘用车，按指令由激光或二维码导航，驶往指定停车位置，到达停车位置后，就近由色带加二维码导引，自动驶入停车位梳齿架的下方，通过二维码导引，自动精确定位到对应位置后，使得两个梳齿架的梳齿刚好错开，升降机构于是启动下降，使车载梳齿架的梳齿完全低于停车位的梳齿架上的梳齿，与此同时，乘用车也在这两种梳齿交替之间，自动地从车载梳齿架上换位到停车位的梳齿架上，最后泊车机器人再按程序自动驶离。
托盘搭载乘用车入库步骤：车库入口处与乘用车托盘上表面紧贴平齐，乘用车按车库入口处的反光镜和LED显示屏的图文提示和引导，行驶至托盘上指定位置后，入口处停车位上的传感器会触发，LED显示屏也相应提示，车内人员自此下车，后续由泊车机器人按调度程序，就近由色带加二维码导引，自动行驶到托盘下方，并通过二维码自动精确定位到对应位置后，使得泊车机器人的升降机构上的举升托块，刚好处于托盘下方的托举垫板的适宜范围内，升降机构于是启动上升，托起托盘及托盘上搭载的乘用车，托盘离地到达指定的安全高度，然后，泊车机器人自动启动，就这样托举着乘用车，按指令由激光或二维码导航，驶往指定停车位置，到达停车位置后，就近由色带加二维码导引，自动驶入停车位，通过二维码导引，自动精确定位到指定托盘理想停放位置后，升降机构于是启动下降，使得托盘落地且与泊车机器人分离，随后泊车机器人再按程序自动驶离停车位置。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及其优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.智能全向移载平台泊车机器人，其特征在于：包括泊车机器人本体，所述泊车机器人本体的两侧均设置至少两组麦克纳姆轮，以及至少四组作为辅助支承轮的无动力全向轮，所述麦克纳姆轮各由一套交/直流伺服电机及伺服行星减速器驱动转动，但用交流伺服电机时需同时配置一套逆变器，所述泊车机器人本体上设置有对所述伺服电机进行供电的蓄电池供电装置，所述泊车机器人本体的上方架设有用于泊车的泊车架，所述泊车机器人本体的两端均设置有一组控制所述泊车架升降的升降机构，所述泊车架架设于所述升降机构上，所述泊车机器人本体上还设置有带有可编程逻辑控制器的车载控制系统，所述车载控制系统分别与所述伺服电机、所述供电装置以及所述升降机构相连接；
所述升降机构包括用于支撑所述泊车架的升降板、与所述泊车机器人本体相固定连接的底座、固定设置于所述底座上的两个轴承座、设置于两个所述轴承座之间的丝杠、设于所述丝杠上的移动螺套、一端与其中一个所述轴承座相转动连接的第一剪叉支撑臂、一端与所述移动螺套相转动连接的第二剪叉支撑臂，所述第二剪叉支撑臂的另一端与所述升降板相转动连接，所述升降板上开设有水平方向延伸的导向槽，所述第二剪叉支撑臂与所述第一剪叉支撑臂相交叉且在交叉处转动连接，所述第一剪叉支撑臂的另一端固定设置有导向销，所述导向销转动且滑动位于所述导向槽内，所述丝杠由升降伺服电机驱动转动，所述升降伺服电机由所述车载控制系统控制；
所述泊车机器人本体前后两端还设置有两组150度广角超声波避障传感器；
所述泊车机器人本体上设置有与所述车载控制系统相连接的车载触摸屏；
还配置有与所述车载控制系统通过无线连接的手持遥控器；
所述泊车机器人本体上设置有与所述车载控制系统相连接的二维码定位系统，或激光定位仪和RFID电子标签室内GPS定位及导航系统，以及车库的车辆调度系统；
所述泊车机器人本体上设置有与所述车载控制系统相连接的二维码相机，所述二维码相机用于读取地面预贴的二维码。
2.根据权利要求1所述的智能全向移载平台泊车机器人，其特征在于：所述泊车架是一种泊车机器人车载梳齿架，该车载梳齿架不仅与车库内停车位上的停车梳齿架相配合，还与车库出入口处停车位上的梳齿架相配合。
3.根据权利要求2所述的智能全向移载平台泊车机器人，其特征在于：
所述车库内停车位上的梳齿架，包括位于两侧的支撑架、固定设置于所述支撑架内侧的若干等距均布的梳齿方管，所述梳齿方管相对所述支撑架垂直设置，所述梳齿方管的悬伸长度及间距，兼顾大中小型及紧凑型乘用车的轮距和轴距，并与之相匹配；所述梳齿方管的排列规则为前4后8中间空白；两侧所述支撑架的上部均连接有安全护栏；或
所述车库出入口处停车位上的梳齿架，包括位于两侧的横梁、固定连接于两侧所述横梁之间的若干均匀排布的梳齿方管，以及敷设于中段方管上用于确保车辆平稳行驶的花纹钢板；所述梳齿方管的悬伸长度及间距与停车位上的梳齿架的梳齿方管的长度及间距相匹配；或
所述泊车机器人车载梳齿架，包括位于两侧的横梁、固定连接于两侧所述横梁之间的若干梳齿圆管，所述梳齿圆管贯穿两侧横梁，并向外侧伸出，其伸出长度及排列间距与停车位上的梳齿架的梳齿方管的长度及间距相匹配，所述梳齿圆管的排列规则也是前4后8中间空白。
4.根据权利要求1所述的智能全向移载平台泊车机器人，其特征在于：所述泊车架是承载托盘，所述承载托盘包括承载板、垂直设置于所述承载板两侧的支撑板、固定设置于所述承载板上表面的前轮挡块以及车轮内挡块。
5.一种根据权利要求1所述智能全向移载平台泊车机器人的控制方法，其特征在于：具体包括四种控制模式：
(1)触摸屏控制，通过触摸屏将控制指令以及路径规划发送至车载控制系统，车载控制系统根据控制指令以及路径规划信息控制麦克纳姆轮转向以及移动、控制所述升降机构驱动泊车架进行升降；
(2)远程遥控控制，人为操作手持遥控器将控制指令实时发送至车载控制系统，车载控制系统根据控制指令控制麦克纳姆轮实时转向以及移动、控制所述升降机构驱动泊车架进行升降；
(3)自主规划控制，根据车库的车辆调度系统自主选择空车位，利用激光和RFID电子标签室内GPS定位及导航系统进行导航，车载控制系统根据激光和RFID电子标签室内GPS定位及导航系统反馈的控制信号，控制麦克纳姆轮转向以及移动、控制所述升降机构驱动泊车架进行升降；
(4)扫码控制，利用二维码相机扫描读取地面预贴的二维码以及粘贴或刷在地面上的彩色色带，生成控制指令以及路径规划发送给所述车载控制系统，车载控制系统根据车库调度控制指令以及路径规划信息，控制麦克纳姆轮转向以及移动、控制所述升降机构驱动泊车架进行升降。
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