CN110130700A - 一种新型三向移动搬运机器人立体车库装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型三向移动搬运机器人立体车库装置，属于立体车库领域。该装置包括升降轨道、横移轨道、三向搬运机器人、无动力跟随轨道车、巷道以及货架；三向搬运机器人包括搬运器机器人本体、升降移动轮、纵向移动轮和横向移动轮。升降移动轮、纵向移动轮和横向移动轮均具有伸缩功能，分别伸出时，其他两组收回。三向搬运机器人通过升降移动轮随着升降机沿轨道上下移动；当到达每个货位层时，三向搬运机器人通过纵向移动轮沿着升降机的“凹”型轨道纵向移动，到达等待在巷道上的无动力跟随轨道车上，三向搬运机器人通过横向移动轮带动无动力跟随轨道车沿巷道移动，到达每个货位。本发明实现标准化和模块化设计，减少设备数量，驱动力强。

Description

一种新型三向移动搬运机器人立体车库装置

技术领域

本发明属于立体车库领域，具体地说，是指一种新型三向移动搬运机器人立体车库装置。

背景技术

现有的平面移动类机械式立体车库作为智能化程度最高的立体车库种类，一般由升降机、转盘、横移跑车、搬运器和货架组成，如公开号为CN101892756A的一种全自动平面移动类机械式立体停车库。由于地形限制、车位数量的要求和成本要求，会配置不同种类的设备数量。根据搬运器的取车形式，常见种类有载车板式、夹持式和梳齿式三种，与之对应的货位形式分别采用载车板、平面和梳齿货位。

入库时，一般通过升降机把车辆送入二层以上，车辆运送到指定层高度后，在各层的横移跑车载有搬运器在升降机处取车，然后沿着巷道方向运行到指定货位把车辆送入车位；升降机载货台轨道与横移跑车轨道对齐时，通过四个安全钩把载货台固定，搬运器才进入载货台对车辆进行存取。同时立体车库如果需要转盘设备，可以设置在入库口或者横移跑车上，用来改变车辆的车头方向。出库时，直接车头向外出库，横移跑车把车辆从货位取出，送入到升降机降低到地面层，车辆从出库口开出。

目前现有的机械式停车系统中，由于存在升降机、横移跑车、搬运器和转盘等多种移动设备，各设备独立运行，通过调度程序控制各设备配合动作，故障点就会多，某一个设备出故障时，则整个系统会无法使用；并且每个移动设备的控制系统均不同，需要不同的控制程序协调配合进行车辆出入库。

发明内容

本发明针对上述现有的立体车库设备多导致的故障多的问题，设计了一种新型三向搬运机器人立体车库装置，减少了设备数量同时提高效率。

所述的新型三向搬运机器人立体车库装置包括升降轨道、三向搬运机器人、无动力跟随轨道车、巷道以及货架；

三向搬运机器人卡在升降轨道上，沿升降轨道上下移动，轨道为齿条的型式；升降轨道与每个货位层的连接处均设置两条“凹”型纵移轨道，三向搬运机器人沿着“凹”型轨道纵向移动，到达等待的无动力跟随轨道车上，无动力跟随轨道车设置在巷道上，沿巷道左右横向移动，能到达该货位层的每个货位上。

三向搬运机器人包括搬运器机器人本体、升降移动轮、纵向移动轮和横向移动轮。

三向搬运机器人本体为立体“十”字形状，在前后侧壁的四个角上使用电动伸缩杆安装四组升降移动轮，每组升降移动轮包括两个齿轮，齿轮与升降轨道的齿条啮合，通过齿轮齿条方式实现三向移动机器人升降方向的移动。每个齿轮分别固定在一个支架上，每组齿轮的支架根部固定在一起，每个齿轮以支架根部为轴，通过电机实现左右摆动，升降时两个齿轮向外摆动到一条直线上，与升降轨道齿条进行啮合；当不需要升降时每组齿轮向内折叠在一起，低于本体高度，防止出现干涉。

在三向搬运机器人本体的左右两侧壁上开有凹槽，纵向移动轮通过伸缩杆固定在凹槽内，纵向移动轮共有四组，每组包括两个轮系，在左右侧壁凹槽的两端分别固定一组轮系，伸缩杆带动纵向移动轮实现伸缩，沿着升降机的两条“凹”型轨道纵向移动；收缩时，纵向移动轮与三向移动机器人的左右侧壁外部齐平，防止出现干涉。

在三向搬运机器人本体的前后侧壁底部开有凹槽，横向移动轮共四组，通过伸缩杆固定在凹槽内，每组包括两个三角V型轮，分别固定于凹槽的两端，卡在巷道的“△”形轨道上，伸缩杆带动横向移动轮实现伸缩，实现三向移动机器人沿巷道横向移动。

无动力跟随轨道车包括两组“凹”型纵向轨道，两组连接板和四个无动力轮；无动力轮分别设置在“凹”型纵向轨道的两端，卡在巷道的“△”型轨道上；连接板一端固定在一组“凹”型纵向轨道的下方，另一端固定在另一组“凹”型纵向轨道的下方；且两个连接板之间的距离小于巷道的宽度，两个连接板之间形成凹形，用于承载三向搬运机器人。

货架包括货架轨道和停车位，货架的两条轨道呈“凹”型，与无动力跟随轨道车的两组“凹”型纵向轨道和升降机上的两条“凹”型轨道宽度一致，保证三向搬运机器人的纵向移动，到达停车位；

该三向搬运机器人立体车库装置实现车辆存取的具体过程为：

车辆存入时，首先三向搬运机器人载有入库车辆进入升降轨道地面层，此时升降移动轮伸出、纵向移动轮和横向移动轮缩回，通过齿轮齿条方式沿着升降方向上下移动，搬运汽车到指定货位层。

然后，三向搬运机器人伸出纵向移动轮，缩回升降移动轮，三向搬运机器人沿着升降方向上的两条“凹”型轨道移动，进入巷道上等待的无动力跟随轨道车上的两条“凹”型轨道中，此时三向搬运机器人完全从升降轨道对接到无动力跟随轨道车。

当三向搬运机器人进入无动力跟随轨道车后，保持纵向移动轮伸出，同时伸出横向移动轮卡在巷道的“△”型轨道上，三向搬运机器人带动无动力跟随轨道车一起沿巷道运行，到指定货位。

三向搬运机器人运行到指定货位后，无动力跟随轨道车与货架轨道对齐后，伸出纵向移动轮卡到货架的两条“凹”型轨道上，收起横向移动轮，三向搬运机器人沿着无动力跟随车的“凹”型轨道与货位的“凹”型轨道对接，把车辆送入货位，完成存入过程。

车辆取出时，无动力跟随轨道车与三向移动搬运机器人首先移动到与车位对齐，三向移动搬运机器人伸出纵向移动轮从无动力跟随轨道车的“凹”型纵向轨道对接卡到货架的两条“凹”型轨道上，同时缩回横向移动轮，进入货位取出车辆，然后再次从货架的轨道对接到无动力跟随轨道车的轨道上，按照车辆存入的反过程实现车辆的取出操作。

本发明具有如下优点：

1、本发明设置的集升降、横移和搬运于一体的三向移动搬运机器人装有三套轮系，需要不同方向移动时，进入到所需要轨道后，伸出适合该轨道的驱动轮，缩回其他方向的驱动轮，即可运行。

2、本发明只有一种移动设备，即三向搬运机器人，减少了平面移动立体车库中的移动设备种类和数量，控制程序单一，可以标准化、模块化生产和设计，在路径不互相干涉的情况下，系统中可以设置多个三向搬运机器人，可以互相替代和备份。

3、本发明设置的三向移动搬运机器人，使用电池驱动，减少线缆的铺设，让搬运机器人运动更加自由。

4、本发明设置的三向搬运机器人在升降方向的应用，轨道系统升降方向使用齿条方式，减少噪音，驱动力比较强，不用再额外设置载货台的安全钩，防止载货台升降方向的链条在车辆出入过程中出现故障从而引起下坠的危险。

5、本发明各个轮系均设置了双轮系统，用于跨越轨道对接处大的间隙，减小了噪音，为复杂多方向轨道交叉对接提供了安装空间。

6、本发明设置了无动力跟随轨道车，不需要动力，跟随三向移动搬运机器人一起移动，用来对接巷道与货架和升降机之间的轨道，在巷道中间起到桥梁作用，把货位和升降机之间用轨道对接起来变成通路。

附图说明

图1为本发明一种新型三向移动搬运机器人立体车库装置中三向移动搬运机器人结构示意图；

图2为本发明一种新型三向移动搬运机器人立体车库装置三向移动搬运机器人在升降机中的示意图；

图3为本发明三向移动搬运机器人在升降移动轮伸出、纵向移动轮和横向移动轮缩回时的结构示意图；

图4为本发明三向移动搬运机器人在升降机轨道准备纵向移动的示意图；

图5为本发明三向移动搬运机器人在升降移动轮折叠收回、纵向移动轮伸出和横向移动轮缩回状态时的结构示意图；

图6为本发明三向移动搬运机器人在升降移动轮折叠收回，纵向移动轮缩回和横向移动轮伸出状态时的结构示意图；

图7为本发明一种新型三向移动搬运机器人立体车库装置中无动力跟随轨道车的结构示意图；

图8为本发明一种新型三向移动搬运机器人立体车库装置中三向移动搬运机器人在巷道中的示意图。

图中：

1-搬运器机器人本体；2-升降移动轮；3-纵向移动轮；4-横向移动轮；5-齿条轨道；6-三向搬运机器人；7-无动力跟随轨道车；8-“△”型轨道；9-“凹”型轨道；10-连接板；11-三角V型轮；12-货架“凹”型轨道。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明设计的新型三向移动搬运机器人立体车库装置，包括升降轨道、三向搬运机器人、无动力跟随轨道车、巷道以及货架；

其中，三向移动搬运机器人的结构如图1所示，包括搬运器机器人本体1、升降移动轮2、纵向移动轮3和横向移动轮4。三向搬运机器人本体1为立体“十”字形状，在前后侧壁的四个角上使用电动伸缩杆的型式，相对安装四组升降移动轮2，每组升降移动轮2包括两个齿轮，齿轮与升降机齿条轨道5通过齿轮齿条方式实现三向移动机器人升降方向的移动。每个齿轮分别固定在一个支架上，每组齿轮的支架根部固定在一起，每个齿轮以支架根部为轴，通过电机实现左右摆动，升降时两个齿轮向外摆动到一条直线上；当不需要升降时每组齿轮向内折叠在一起，低于三向搬运机器人的本体高度，防止出现干涉。

在三向移动搬运机器人本体1的左右两侧壁上开有凹槽，纵向移动轮3通过伸缩杆固定在凹槽内，凹槽的深度与纵向移动轮3的长度相同。纵向移动轮3共有四组，每组包括两个轮系，在左右侧壁凹槽的两端分别安装一组轮系，伸缩杆带动纵向移动轮3实现伸缩，伸出时，纵向移动轮3与升降机的“凹”型轨道9接触，实现三向移动机器人的纵向移动；收缩时，纵向移动轮3与三向搬运机器人的左右侧壁外部齐平。

横向移动轮4通过伸缩杆固定于前后侧壁的底部的凹槽内，负责三向搬运机器人在巷道的横向移动，凹槽的深度与横向移动轮4的长度相同。横向移动轮4共四组，分别位于前后侧壁底部凹槽的两端，每组包括两个三角V型轮，卡在巷道的“△”型轨道8上实现三向搬运机器人在巷道上的横向移动。伸缩杆带动横向移动轮4实现伸缩，当三向搬运机器人在巷道需要横向移动时，伸出横向移动轮4，伸出时V型轮卡在巷道的“△”型轨道8上；当三向搬运机器人需要进入车位和升降机时，需要首先缩回横向移动轮4，收缩时V型轮缩回三向搬运机器人内部，防止与巷道横梁干涉。

三向移动搬运机器人的三个方向的轮组采用双轮型式，为了保证跨越轨道对接时的间隙，可以实现多个方向交叉布置轨道。

另外，三向搬运机器人自带蓄电池，集成各种检测传感器，比如用来测量距离的激光测距、用来检测障碍物的激光扫描仪、用来辅助定位的行程开关和微动开关、用来识别物体轮廓的图像识别传感器等。与传统平面移动立体车库中需要有升降机、横移跑车、搬运器和转盘等多种移动设备相比，本申请不需要另外安装供电和通讯电缆，减少平面移动立体车库中的设备种类。

如图2所示，升降机包括为三向搬运机器人6提供升降方向移动的齿条轨道5和为三向搬运机器人6提供纵向移动的“凹”型轨道9。升降方向使用齿条轨道，减少噪音，驱动力比较强，不用再额外设置载货台的安全钩，防止载货台升降方向的链条在车辆出入过程中出现故障从而引起下坠的危险。

如图7所示，无动力跟随轨道车7是一种由两组“凹”型纵向轨道9、两组连接板10和四个无动力轮组成的对接轨道车；四个无动力轮均为三角V型轮11；无动力轮分别设置在“凹”型纵向轨道的两端，卡在巷道的“△”型轨道8上；连接板10一端固定在一组“凹”型纵向轨道9的下方，另一端固定在另一组“凹”型纵向轨道9的下方；且两个连接板10之间的距离小于巷道的宽度；两个连接板10之间形成凹形，用于承载三向搬运机器人6；两组“凹”型纵向轨道9之间的宽度与升降机“凹”型轨道和货架轨道宽度一致，保证三向移动搬运机器人自由穿梭。

巷道如图4所示，为“△”型轨道8。无动力跟随轨道车7布置在巷道里，起到桥梁的作用，通过自身的轨道组把巷道两侧的停车位、升降机之间的轨道进行对接，形成通路，保证三向移动机器人的通过。

货架如图8所示，包括货架轨道12和停车位，两条货架轨道12呈“凹”型，与无动力跟随轨道车的两组“凹”型纵向轨道和升降机上的两条“凹”型轨道宽度一致，保证三向搬运机器人的纵向移动，到达停车位；停车位可以根据搬运器的承载形式设置为梳齿式、平板式等。

所述三向搬运机器人立体车库装置实现车辆存取的具体过程为：

车辆存入时，首先如图3所示，三向搬运机器人载有入库车辆进入升降轨道地面层，此时升降移动轮伸出、纵向移动轮缩回和横向移动轮缩回，通过齿轮齿条方式沿着升降方向移动，搬运汽车到指定层。

然后，如图5所示，三向搬运机器人伸出纵向移动轮，折叠收回升降移动轮，保持横向移动运行轮缩回，三向搬运机器人沿着升降机的“凹”型轨道移动，进入巷道上的无动力跟随轨道车的两条“凹”型轨道中，此时三向搬运机器人完全从升降机对接到无动力跟随轨道车。

当三向搬运机器人进入无动力跟随轨道车后，如图6所示，保持纵向移动轮伸出不变，同时伸出横向移动轮卡在巷道的“△”型轨道上，保持升降方向移动轮收回，三向搬运机器人带动无动力跟随轨道车一起沿着巷道方向运行到指定停车位。

三向搬运机器人运行到指定停车位后，无动力跟随轨道车“凹”型轨道与货架“凹”型轨道对齐，收起沿巷道运行的横向移动轮，保持升降方向移动轮收回，三向搬运机器人移动到停车位进行车辆交换，完成车辆存入过程。

车辆取出时，无动力跟随轨道车与三向搬运机器人首先移动到指定出库的停车位对齐，三向搬运机器人纵向移动轮从无动力跟随轨道车的“凹”型纵向轨道对接卡到货架的两条“凹”型轨道上，同时缩回横向移动运行轮，进入停车位取出车辆，按照车辆存入的反过程实现车辆的取出操作。

本发明中的三向移动搬运机器人，根据停车位的不同形式，三向移动搬运机器人装有不同的承载机构，如梳齿型式、载车板型式或夹持型式等。停车位如果是载车板式的，则三向移动搬运机器人的承载机构用一种顶升机构，直接顶起载车板；如果停车位是梳齿式的，则三向移动搬运机器人承载机构也是梳齿式的，对车辆的轮胎直接顶起即可。

三向移动搬运机器人在一层货位设置充电点，平时待机时可以在充电点进行充电，或者在使用过程中电量不足时，会自动到充电点进行充电，上位机会协调其它待机三向搬运机器人接替出入库任务。

同时，三向移动搬运机器人可以设置更多的功能，增加旋转功能，可以携带车辆转向，替代原来立体车库中转盘的功能；对于重载车辆的搬运，可以两台三向移动搬运机器人协作搬运，比如可以用来搬运公交车、特种车辆；三向移动搬运器机器人定位可以使用视觉定位，根据实时算法，自动识别路径，自动避障，更加高速安全；三向移动搬运机器人借助云平台，通过大数据分析用户停车习惯，分析出停车入库高峰时段、停车时长，优选停车路径和停车位。

Claims (5)

1.一种新型三向移动搬运机器人立体车库装置，其特征在于，包括升降轨道、三向搬运机器人、无动力跟随轨道车、巷道以及货架；

三向搬运机器人卡在升降轨道上，沿轨道上下移动，轨道为齿条的型式；升降轨道与每个货位层的连接处均设置两条“凹”型轨道，三向搬运机器人沿着“凹”型轨道纵向移动，到达等待的无动力跟随轨道车上，无动力跟随轨道车设置在巷道上，沿巷道左右横向移动，能到达该货位层的每个货位；

三向搬运机器人包括搬运器机器人本体、升降移动轮、纵向移动轮和横向移动轮；

三向搬运机器人本体为立体“十”字形状，在前后侧壁的四个角上使用电动伸缩杆安装四组升降移动轮，每组升降移动轮包括两个齿轮，齿轮与齿条轨道啮合，通过齿轮齿条方式实现三向移动机器人升降方向的移动；每个齿轮分别固定在一个支架上，每组齿轮的支架根部固定在一起，每个齿轮以支架根部为轴，通过电机实现左右摆动，升降时两个齿轮向外摆动到一条直线上；当不需要升降时每组齿轮向内折叠在一起；

在三向搬运机器人本体的左右两侧壁上开有凹槽，纵向移动轮通过伸缩杆固定在凹槽内，纵向移动轮共有四组，每组包括两个轮系，在左右侧壁凹槽的两端分别固定一组轮系，伸缩杆带动纵向移动轮实现伸缩，沿着升降机的两条“凹”型轨道纵向移动；收缩时，纵向移动轮与三向移动机器人的左右侧壁外部齐平；

在三向搬运机器人本体的前后侧壁底部开有凹槽，横向移动轮共四组，通过伸缩杆固定在凹槽内，每组包括两个三角V型轮，分别固定于凹槽的两端，卡在巷道的“△”形轨道上，伸缩杆带动横向移动轮实现伸缩，实现三向移动机器人沿巷道横向移动；

无动力跟随轨道车包括两组“凹”型纵向轨道，两组连接板和四个无动力轮；无动力轮分别设置在“凹”型纵向轨道的两端，卡在巷道的“△”型轨道上；连接板一端固定在一组“凹”型纵向轨道的下方，另一端固定在另一组“凹”型纵向轨道的下方；且两个连接板之间的距离小于巷道的宽度；

货架包括货架轨道和停车位，货架的两条轨道呈“凹”型，与无动力跟随轨道车的两组“凹”型纵向轨道和升降机上的两条“凹”型轨道宽度一致，保证三向移动搬运机器人的纵向移动，到达停车位。

2.如权利要求1所述的一种新型三向移动搬运机器人立体车库装置，其特征在于，所述的三向移动搬运机器人自带蓄电池，集成各种检测传感器。

3.如权利要求1所述的一种新型三向移动搬运机器人立体车库装置，其特征在于，所述的停车位根据承载车辆的形式不同，设置成梳齿式或平板式；三向移动搬运机器人对应设置不同的承载机构。

4.如权利要求1所述的一种新型三向移动搬运机器人立体车库装置，其特征在于，所述的三向移动搬运机器人进一步设置旋转功能，能够携带车辆转向；两台三向搬运机器人能实现协作搬运；三向搬运器机器人使用视觉定位系统实现定位。

5.如权利要求1所述的一种新型三向移动搬运机器人立体车库装置，其特征在于，所述的三向搬运机器人立体车库装置实现车辆存取的具体过程为：

车辆存入时，首先三向搬运机器人载有入库车辆进入升降轨道地面层，此时升降移动轮伸出、纵向移动轮和横向移动轮缩回，通过齿轮齿条方式沿着升降方向上下移动，搬运汽车到指定货位层；

然后，三向搬运机器人伸出纵向移动轮，缩回升降移动轮，三向搬运机器人沿着升降机上的两条“凹”型轨道移动，进入巷道上等待的无动力跟随轨道车上的两条“凹”型轨道中，此时三向搬运机器人完全从升降机对接到无动力跟随轨道车；

当三向搬运机器人进入无动力跟随轨道车后，伸出横向移动轮卡在巷道的“△”型轨道上，保持纵向移动轮伸出不变，三向搬运机器人带动无动力跟随轨道车一起沿巷道运行，到指定货位；

三向搬运机器人运行到指定货位后，无动力跟随轨道车“凹”型轨道与货架“凹”型轨道对齐后，收起横向移动轮，三向搬运机器人沿着货架“凹”型轨道纵向移动，把车辆送入货位，完成存入过程；

车辆取出时，无动力跟随轨道车与三向搬运机器人首先移动到指定出库的停车位对齐时，三向搬运机器人伸出纵向移动轮从无动力跟随轨道车的“凹”型纵向轨道对接卡到货架的两条“凹”型轨道上，同时缩回横向移动轮，进入货位取出车辆，按照车辆存入的反过程实现车辆的取出操作。