CN108824899B - 一种智能平板式泊车机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能平板式泊车机器人，包括：机器人下主体为平板状；多个麦克纳姆轮安装在机器人下主体上，麦克纳姆轮通过独立的伺服电机驱动；机器人上主体设置在机器人下主体上方；多个第一全向从动轮下端穿过机器人下主体，上端通过升降一体化机构与机器人上主体连接；其中，第一全向从动轮包括：第一从动轮球体；第一连接体，其弹性连接在从动轮球体上方，连接体与升降一体化机构连接；多个夹抱机构，其可移动的设置在机器人上主体上；用于停车时夹抱车轮。本发明提供的智能平板式泊车机器人，其通过多个全向从动轮与麦克纳姆轮配合，同时设有移动式夹抱机构，在实现高效率辅助停车的同时具有较高的稳定性、尺寸适应性以及较强的承载能力。

Description

一种智能平板式泊车机器人

技术领域

本发明属于自动泊车技术领域，特别涉及一种智能平板式泊车机器人。

背景技术

目前在国内外，随着生活水平的提高和制造业水平的发展，汽车的保有量不断攀升，随之产生的停车难问题已经成为每个城市发展规划中的难题，同时伴随科学技术生产力的发展，人们对于停车场智能化的诉求也愈加强烈，因此一些新型的停车场智能化技术得到了开发与发展。

目前开发的新型停车技术主要有自动泊车机器人与智能立体停车车库两种形式。其中智能立体车库停车效率较高，但是其对于现有停车场有很大的改动，成本较高，在中小型停车场的普及较难实现。而开发全向泊车机器人能够解决这些问题，使得停车效率较高的同时能使停车场节约大量成本，具有更高的使用与推广价值。

中国专利“一种大小可调的泊车机器人”(专利号：CN 205089011 U)提出一种大小可调的泊车机器人，可以分别控制每个车叉之间的相对距离，以适应对不同轴距的车辆。此方案主要是想从汽车的侧面进行夹抱前后轮胎，然后进行移动。但是此泊车机器人的体积较大，同时侧面夹抱会对其自身结构的机械性能要求较高会增加成本及事故风险。

中国专利“一种可升降泊车机器人”(专利号：CN 104612437 A)提出一种可升降泊车机器人，通过多级可伸缩升降一体化机构能提升车轮承载机构的有效高度，使车体到达指定的高度位置，达到立体泊车的目的，但是其整个机构在工作过程中的稳定性较差。

中国专利“智能全向移载平台泊车机器人”(专利号：CN 206530117 U)提出一种智能全向移载平台泊车机器人，采用了麦克拉姆轮从而实现全向移动，但是其从动万向轮不具备可调节能力，同时其对车辆的尺寸适应性不强，并且需要停车场使用大量的梳齿承重架，增大了停车场改造成本。

发明内容

本发明的目的是开发一种新型的智能平板式泊车机器人，其通过多个全向从动轮与麦克纳姆轮配合，同时设有移动式夹抱机构，在实现高效率辅助停车的同时具有较高的稳定性、尺寸适应性以及较强的承载能力。

本发明提供的技术方案为：

一种智能平板式泊车机器人，包括：

机器人下主体，其为平板状；

多个麦克纳姆轮，其安装在所述机器人下主体上，并且所述麦克纳姆轮通过独立的伺服电机驱动；

机器人上主体，其设置在所述机器人下主体上方；

多个第一全向从动轮，其下端穿过所述机器人下主体，上端通过升降一体化机构与所述机器人上主体连接；

其中，所述第一全向从动轮包括：

第一连接体，其上端与所述升降一体化机构连接；

第一从动轮球体，其与所述第一连接下端弹性连接，并且所述第一从动轮球体能够沿任意方向转动；

多个夹抱机构，其可移动的设置在所述机器人上主体上，并且所述夹抱装置能够伸出所述泊车机器人外部用于夹抱车轮。

优选的是，所述夹抱机构包括：

壳体，其通过夹抱移动机构连接在所述机器人上主体上；

两个夹抱杆，其通过夹抱杆伸缩机构对称设置在所述壳体两侧，使所述夹抱杆能够沿所述壳体的横向伸出至所述壳体外部或缩回至所述壳体中；

其中，所述夹抱机构为两组，分别设置在所述机器人上主体的两端，并且每组夹抱机构分别包括两个相对设置的夹抱机构，当所述夹抱杆伸出至所述壳体外部时，分别对汽车的前车轮和后车轮进行夹抱操作。

优选的是，所述夹抱移动机构包括：

丝杆，其一端通过螺纹连接所述壳体；

丝杆电机，其连接在所述丝杆的另一端，用于驱动所述丝杆转动；

其中，所述机器人上主体上沿纵向设置丝杆导轨，所述丝杆匹配安转在所述丝杆导轨内。

优选的是，所述夹抱杆伸缩机构包括：

两个齿条，其水平设置在所述壳体中，所述齿条分别对应固定连接所述夹抱杆的上端；

两个对称设置的齿轮链条机构，其分别与所述齿条啮合连接；

其中，两个齿轮链条机构之间通过齿轮啮合传动，将其中的一个齿轮链条机构连接驱动电机，带动另一个齿轮链条机构同步运动。

优选的是，所述升降一体化机构包括：

电动推杆机构，其水平设置在所述机器人下主体上；

滑块，其一端与所述电动推杆机构的动力输出端固定连接；

上撑杆机构，其上端与所述机器人上主体铰接，下端与所述滑块的侧壁铰接；

下推杆机构，其上端可水平滑动的连接在所述滑块上，下端与所述第一连接体铰接。

优选的是，所述第一从动轮球体上侧旋转连接柱状包裹体，所述包裹体上侧固定连接多个竖直的导向杆，所述第一连接体套设在所述导向杆上，所述包裹体与所述第一连接体之间设有弹簧。

优选的是，所述智能平板式泊车机器人还包括多个第二全向从动轮，所述第二全向从动轮包括：

第二连接体，其上端与所述机器人上主体固定连接；

第二从动轮球体，其与所述第二连接下端弹性连接，并且所述第二从动轮球体能够沿任意方向转动。

优选的是，所述夹抱杆的下端水平设置夹抱支杆，所述夹抱支杆在靠近车轮的一侧设置为与轮胎形状相匹配的弧面结构。

本发明的有益效果是：

(1)本发明提供的智能平板式泊车机器人采用麦克纳姆轮和从动全向轮相结合的方式，避免了传统方式需要较大转弯半径带来的转向移动不灵活、泊车效率不高的问题，同时避免了由单一麦克纳姆轮承载过大而使得轮胎易过载破坏的问题。

(2)本发明提供的智能平板式泊车机器人采用可调节的从动全向轮，避免了在待泊车辆的质量变化较大的情况下，机器人主动轮和从动轮载重分配不可控而出现的主动轮过载的问题。

(3)本发明提供的智能平板式泊车机器人采用可纵向移动的四个相互独立的夹抱机构，避免了在待泊车辆纵向尺寸不同的情况下，夹抱机构不能很好的进行夹抱，而使得待泊车辆的整体无法被充分抬起，机器人失去其移动功能的问题。

(4)本发明所述的智能平板式泊车机器人的夹抱杆初始位置是在主体内部，避免了由于夹抱杆的存在而使得泊车机器人整体的横向尺寸较大，使得其对所泊车辆的横向尺寸要求较大，而大大减低了所能服务的车辆种类和增加了泊车机器人的不平衡性的问题。

(5)本发明所述的智能平板式泊车机器人的夹抱杆的侧面是根据实际车辆在地面所产生的轮胎弧度而设计的，可以避免传统方式在夹抱车轮的过程中对轮胎的局部施力而使得轮胎受到损害的问题。

附图说明

图1为本发明所述的泊车机器人轴向分解图。

图2为本发明所述的泊车机器人正视图。

图3为本发明所述的泊车机器人俯视图。

图4为本发明所述的泊车机器人仰视图。

图5为本发明所述的麦克纳姆轮示意图。

图6为本发明所述的全向从动轮机构示意图。

图7为本发明所述的全向从动轮机构轴向分解图。

图8为本发明所述的全向从动轮机构中连接体的仰视图。

图9为本发明所述的升降一体化机构示意图。

图10a-10d为本发明所述的升降一体化机构的滑块示意图。

图11为本发明所述的夹抱机构示意图。

图12为本发明所述的夹抱伸缩机构示意图。

图13为本发明所述的齿条正视图。

图14为本发明所述的夹抱杆示意图。

图15为本发明所述的夹抱移动机构示意图。

图16为本发明所述的夹抱机构壳体示意图

图17为本发明所述的泊车机器人工作示意图。

图18为本发明所述的伸缩机构工作示意图。

图19为本发明所述的夹抱移动机构工作示意图。

图20为本发明所述的升降一体化机构工作示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1-2所示，本发明提供了一种智能平板式泊车机器人，包括机器人上主体100、机器人下主体200、行驶机构300、升降一体化机构400、夹抱机构500。

如图3所示，机器人上主体100是一个两端类圆弧形，中部类方形的薄板结构；机器人上主体100的两侧对称设有多个矩形凹槽100a和多个矩形凹槽100e；机器人上主体100的中间位置沿横向设有方形的电池箱空间100d，所述电池箱空间100d的两侧的机器人上主体100上侧沿纵向固定设置多个丝杆导轨100c，靠近丝杆导轨100c设置有长槽形导轨100b，所述长槽形导轨100b与丝杆导轨100c平行；升降杆铰链支架100f固定设置在所述机器人上主体100的下侧。

如图4所示，机器人下主体200是一个两头类圆弧形，中部类方形的薄板架结构，其设置在机器人上主体100的下侧；机器人下主体200上开设多个圆形通孔200a；机器人下主体200的两侧设有多个方形凹槽200b，其与所述矩形凹槽100a的位置一一对应；机器人下主体200的两侧设有多个矩形凹槽200c，其与矩形凹槽100e的位置一一对应；同时，机器人下主体上设有圆柱形推杆导轨200d、电池箱空间200e及推杆电机空间200f。

如图5-8所示，智能平板式泊车机器人的行驶机构300主要包括多个全向从动轮和多个麦克纳姆轮320。其中，全向从动轮的位置圆形通孔200a一一对应；麦克纳姆轮320的上侧和下侧分别对应矩形凹槽100a和方形凹槽200b。麦克纳姆轮320可转动的安装在机器人下主体200上，并通过机器人下主体200上的伺服电机独立驱动。全向从动轮包括从动轮球体311，其从圆形通孔200a中穿过；类圆柱形的从动轮球体包裹体312，其旋转连接在所述从动轮球体311的上侧；包裹体312的上端有圆柱形凹槽312a；包裹体312的上侧设有连接体315，连接体315的下侧连接弹簧313的上端，弹簧313的下端安装在凹槽312a中；使连接体315与包裹体312之间形成弹性连接。包裹体312的上端在凹槽312a的外侧设有多个竖直的导向柱314，导向柱314的下端通过螺纹孔312b连接在包裹体312上，连接体315上对应开设多个导向孔315a，并通过导向孔315a套设在导向柱314上，连接体315上沿横向开设通孔315b。其中，全向从动轮分为两类，第一全向从动轮通过升降一体化机构400与机器人上主体100连接，第二全向从动轮与机器人上主体100固定连接。

如图9-10d所示，升降一体化机构400包括：电动推杆机构410、滑块420、上撑杆机构430、下推杆机构440。

滑块420是由2个类方形的滑块一体化构成的，其中上滑块的侧面沿水平方向开设圆形滚槽420a，下滑块的侧面开设圆形通孔420b，下滑块的一端设有凹槽420c。电动推杆机构410的动力输出端通过凹槽420c与420滑块固定连接。滑块420通过圆形滚槽420a与下推杆机构420相连，通过圆形通孔420b与430上撑杆机构相连。

夹抱机构500为两组，分别设置在机器人上主体100的两端；每组夹抱机构500分别包括两个沿所述机器人上主体100的纵向对称设置的夹抱机构500。其中，一组夹抱机构500用于夹抱车辆的前轮，另一组用于夹抱车辆的后轮。

夹抱机构500包括：夹抱杆伸缩机构510、夹抱板移动机构520及壳体530。

如图11-14所示，夹抱杆伸缩机构510包括：两个夹抱杆518，其对称设置在所述壳体530的左右两侧，所述夹抱杆518通过夹抱杆伸缩机构510连接在所述壳体中，使所述夹抱杆518能够沿所述壳体530的横向选择性的伸出或缩回所述壳体530中。其中，夹抱杆518为类Z形的杆，在夹抱杆518上部的支杆一侧设有多个凹槽结构518a。夹抱杆伸缩机构510包括：两个齿条517，齿条517的后侧设有多个链接结构517a，齿条517通过链接结构517a固定连接在夹抱杆518凹槽结构518a中；两个对称设置的传动齿轮链条机构，所述传动齿轮链条机构包括齿条齿轮516，其一侧与一个齿条517啮合，另一侧与传动齿轮515啮合；第一齿轮512的下侧同轴固定连接第二齿轮513；第一传动齿轮515的下侧同轴连接第二传动齿轮519，其中，第一传动齿轮515与第二传动齿轮519之间通过花键链接；第二齿轮513和第二传动齿轮519之间通过链条514传动。两个齿轮链条机构的中齿轮布置方式相同，其中一个齿轮系的第一齿轮512与另一个齿轮链条机构的第一齿轮啮合传动，在其中一个齿轮链条机构的第二齿轮下方设有夹抱机构驱动电机511，夹抱机构驱动电机511的动力输出端连接第二齿轮513和第一齿轮512的中心轴，以驱动第二齿轮513和第一齿轮512同步转动。另一个齿轮链条机构的第一齿轮在第一齿轮512的带动下，与第一齿轮512相向转动。

作为优选，在夹抱杆518下部的夹抱支杆518b上，与靠近汽车轮胎的一侧根据实际车辆轮胎在地面的弧线设计成弧面状，以避免传统方式在夹抱车轮的过程中对轮胎的局部施力而使得轮胎受到损害的问题。

如图15所示，夹抱移动机构520包括：夹抱移动驱动电机521和丝杆522。其中，丝杆522的一端连接驱动电机521，另一端穿过丝杆导轨100c后通过螺纹连接在壳体530上。

如图16所示，530壳体上设有电机槽530a、导轨槽530b及矩形凹槽530c。其中，夹抱伸缩机构510和夹抱移动机构520通过530壳体结合在一起，夹抱伸缩机构510大部分设置于530壳体内部，夹抱移动机构520主要通过夹抱移动驱动电机521与530壳体的电机槽530a处相连接。夹抱杆518设置矩形凹槽530c中，并能够沿设置矩形凹槽530c移动。

此外，机器人下主体200的两侧的矩形凹槽200c，和机器人上主体100两侧的矩形凹槽100e与夹抱杆518的位置相对应，设置矩形凹槽200c和矩形凹槽100e以便于夹抱杆518运动。

机器人上主体100与夹抱机构500的连接关系为：夹抱机构500中的丝杆522通过丝杆导轨100c与机器人上主体100相连；同时，机器人上主体100上的长槽形导轨100b的两条边框匹配设置在壳体530的导轨槽530b中，构成夹抱机构500可沿导轨100b在机器人上主体100上移动的连接关系。

所述智能平板式泊车机器人的整体连接关系为：机器人上主体100和机器人下主体200之间的连接主要是通过升降一体化机构400连接的，其中，机器人上主体100上的升降杆铰链支架100f与升降一体化机构400中的上撑杆机构430铰链连接，机器人下主体200中的圆柱形推杆导轨200d与400升降一体化机构中的滑块420相连接，同时，电动推杆机构410的推杆电机在推杆电机空间200f中实现固定。通过第一连接体315的通孔315b与下推杆机构440相连(下推杆机构440的横梁可转动的设置在通孔315b中)，实现全向从动轮与400升降一体化机构相连；同时，机器人下主体200中的圆形通孔200a为全向从动轮的运动空间。

如图17-19所示，所述智能平板式泊车机器人的工作原理为：当泊车时，泊车机器人接收指令，主动轮(麦克纳姆轮)通过机器人下主体200的伺服电机驱动开始运动，使所述泊车机器人从指定位置出发到达所服务车辆车体的尾部，依靠主动轮(麦克纳姆轮)的全向移动作用从尾部进入所服务车辆的底部，到达正确位置后，通过夹抱驱动电机511运转带动齿轮-链条机构以及齿轮齿条机构运转，从而带动夹抱杆518从壳体530中伸出。之后，夹抱机构的壳体530通过夹抱板移动机构520的作用沿长槽形导轨100b向靠近所服务车辆车轮的方向纵向移动，直至所述夹抱杆518到达所服务车辆车轮指定位置。

之后，如图20所示，设置于机器人下主体200上的电动推杆机构410开始运转，使得滑块420向靠近第一全向从动轮的方向运动，上撑杆机构430立即开始举升运动，当滑块420的圆形滚槽420a末端与下推杆机构440接触后，由于挤压使得315连接体向下运动，弹簧313被压缩，第一全向从动轮开始分担较大压力，进入前述的泊车机器人负载运动状态。如果所服务车辆的重量较大，第二全向从动轮开始辅助分担压力。

之后，泊车机器人通过机器人下主体200上两侧的伺服电机驱动主动轮(麦克纳姆轮)将所服务车辆送入指定的停车位置。

当所述泊车机器人进入指定位置后，首先设置于机器人下主体200上的电动推杆机构410开始反向运转，滑块420向远离第一全向从动轮的方向运动，使得连接体315由于挤压作用力减小而向上运动，弹簧313释放压力伸长，从而使作用于第一全向从动轮的压力减小，与此同时，上撑杆机构430缓慢下落使得100机器人上主体缓慢下降，直至车辆安全着地。

之后，夹抱机构500的壳体530通过夹抱移动机构520的作用沿长槽形导轨100b向远离所服务车辆车轮的方向纵向移动，直至壳体530回到其初始位置，之后夹抱驱动电机511反向运转带动齿轮-链条机构以及齿轮齿条机构运转，从而带动夹抱杆518缩回到所述壳体530上所预留的矩形凹槽530c内。所述泊车机器人进入未负载状态。

所述泊车机器人的主动轮(麦克纳姆轮)通过200机器人下主体两侧的伺服电机的驱动，从所服务车辆尾部移出。之后所述泊车机器人通过程序回到指定位置，等待接收下一次工作的指令。从而，所述智能平板式泊车机器人完成一次工作循环。

本发明提供的智能平板式泊车机器人采用麦克纳姆轮和从动全向轮相结合的方式，避免了传统方式需要较大转弯半径带来的转向移动不灵活、泊车效率不高的问题，同时避免了由单一麦克纳姆轮承载过大而使得轮胎易过载破坏的问题。智能平板式泊车机器人采用可调节的从动全向轮，避免了在待泊车辆的质量变化较大的情况下，机器人主动轮和从动轮载重分配不可控而出现的主动轮过载的问题。采用可纵向移动的四个相互独立的夹抱机构，避免了在待泊车辆纵向尺寸不同的情况下，夹抱机构不能很好的进行夹抱，而使得待泊车辆的整体无法被充分抬起，机器人失去其移动功能的问题。夹抱杆初始位置是在主体内部，避免了由于夹抱杆的存在而使得泊车机器人整体的横向尺寸较大，使得其对所泊车辆的横向尺寸要求较大，而大大减低了所能服务的车辆种类和增加了泊车机器人的不平衡性的问题。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种智能平板式泊车机器人，其特征在于，包括：

机器人下主体，其为平板状；

多个麦克纳姆轮，其安装在所述机器人下主体上，并且所述麦克纳姆轮通过独立的伺服电机驱动；

机器人上主体，其设置在所述机器人下主体上方；

多个第一全向从动轮，其下端穿过所述机器人下主体，上端通过升降一体化机构与所述机器人上主体连接；

其中，所述第一全向从动轮包括：

第一连接体，其上端与所述升降一体化机构连接；

第一从动轮球体，其与所述第一连接体下端弹性连接，并且所述第一从动轮球体能够沿任意方向转动；

所述第一从动轮球体上侧旋转连接柱状包裹体，所述包裹体上侧固定连接多个竖直的导向杆，所述第一连接体套设在所述导向杆上，所述包裹体与所述第一连接体之间设有弹簧；

多个夹抱机构，其可移动的设置在所述机器人上主体上，并且所述夹抱机构能够伸出所述泊车机器人外部用于夹抱车轮；

所述升降一体化机构包括：

电动推杆机构，其水平设置在所述机器人下主体上；

滑块，其一端与所述电动推杆机构的动力输出端固定连接；

上撑杆机构，其上端与所述机器人上主体铰接，下端与所述滑块的侧壁铰接；

下推杆机构，其上端可水平滑动的连接在所述滑块上，下端与所述第一连接体铰接。

2.根据权利要求1所述的智能平板式泊车机器人，其特征在于，所述夹抱机构包括：

壳体，其通过夹抱移动机构连接在所述机器人上主体上；

两个夹抱杆，其通过夹抱杆伸缩机构对称设置在所述壳体两侧，使所述夹抱杆能够沿所述壳体的横向伸出至所述壳体外部或缩回至所述壳体中；

其中，所述夹抱机构为两组，分别设置在所述机器人上主体的两端，并且每组夹抱机构分别包括两个相对设置的夹抱杆，当所述夹抱杆伸出至所述壳体外部时，分别对汽车的前车轮和后车轮进行夹抱操作。

3.根据权利要求2所述的智能平板式泊车机器人，其特征在于，所述夹抱移动机构包括：

丝杆，其一端通过螺纹连接所述壳体；

丝杆电机，其连接在所述丝杆的另一端，用于驱动所述丝杆转动；

其中，所述机器人上主体上沿纵向设置丝杆导轨，所述丝杆匹配安转在所述丝杆导轨内。

4.根据权利要求3所述的智能平板式泊车机器人，其特征在于，所述夹抱杆伸缩机构包括：

两个齿条，其水平设置在所述壳体中，所述齿条分别对应固定连接所述夹抱杆的上端；

两个对称设置的齿轮链条机构，其分别与所述齿条啮合连接；

其中，两个齿轮链条机构之间通过齿轮啮合传动，将其中的一个齿轮链条机构连接驱动电机，带动另一个齿轮链条机构同步运动。

5.根据权利要求4所述的智能平板式泊车机器人，其特征在于，还包括多个第二全向从动轮，所述第二全向从动轮包括：

第二连接体，其上端与所述机器人上主体固定连接；

第二从动轮球体，其与所述第二连接体下端弹性连接，并且所述第二从动轮球体能够沿任意方向转动。

6.根据权利要求5所述的智能平板式泊车机器人，其特征在于，所述夹抱杆的下端水平设置夹抱支杆，所述夹抱支杆在靠近车轮的一侧设置为与轮胎形状相匹配的弧面结构。