CN110284740A - 一种机械手式停车库及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械手式停车库及其使用方法，其通过设计升降运动、水平运动、伸缩运动、旋转运动和夹紧张开运动五个运动模块，支撑结构、栅状结构、夹紧连杆结构等结构模块，并通过例如压力传感器、微动开关等传感装置的信号感知模块，可完成存取车过程。本发明机械手式停车库能满足绝大多数家用车辆，同时可以够根据不同需要，对结构进行改造，以满足不同的要求。本发明适用于狭小地方的停车设备建设，很好地解决停车难问题。

Description

一种机械手式停车库及其使用方法

技术领域

本发明属于立体停车设备技术领域，具体涉及一种机械手式停车库及其使用方法。

背景技术

随着经济的发展，越来越多的家庭拥有了私家车，随之对于车库的需求也就越来越大。但是车库数量的增长速度却没有车辆增长的速度快，并且停车费用高昂，管理难度加大，因此停车难，停车乱，停车贵，成为城市发展过程中重大的问题之一。

目前国内城市中的停车场还是普遍采用的地面平面式停车场，在一些新建的高层建筑下可能设有地下平面停车场。平面停车场有其优点：例如，停车方便，建设方便等。但是，这类停车设备占地面积较大，不能对土地进行很好地利用。尤其是在寸土寸金的大城市，新建大型的停车场十分的困难。同时，随着大城市人口越来越密集，停车位日益紧张。这样会引发一系列的社会矛盾。除此之外，平面停车场没有完善的闭锁系统，不能给予车辆完好的防护，同时不能实现自动化，不够方便。所以，研发一种新型的停车库来解决城市停车难问题尤为重要。

自动立体停车装备系统在世界各地的发展是极不均衡的，德国开发最早，技术居于领先地位，在二层及多层平面式立体停车库系列中，它已发展了H型、U型和V型。日本由于国土面积小而应用最广，自从1959年引进了建造机械式立体停车库技术之后，到1983年，就已经在本土上共建造了25454座多种形式的机械式车库，平均每座容车量达到十辆左右，最多的能达到百辆以上。我国发展较为缓慢，早期研究开发工作是从80年代中期开始，90年代开始引进和生产停车设备，目前也研制开发了多种停车设备。但并未大规模应用。所以，设计一种符合我国实际情况的停车设备显得十分重要。

发明内容

本发明的目的是针对现有的停车方法和停车装置的不足，设计一种新的、便捷的机械手式停车库及其使用方法。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种机械手式停车库，包括支撑结构、水平运动结构、升降运动结构、伸缩运动结构、旋转运动结构和夹紧装置；其中，

支撑结构包括整体支撑架、栅状支撑架和支撑板，整体支撑架采用采用立柱结构，并在各立柱中间搭载有若干层支撑板，使其成为能够存放车辆的盒装结构，支撑板上用于放置栅状支撑架，栅状支撑架来支撑停放车辆，配合夹紧装置来存取车辆；

升降运动结构设置在支撑结构的整体支撑架外侧，水平运动结构连接在升降运动结构下方，并能够通过升降运动结构带动水平运动结构在整体支撑架外侧上下移动，伸缩运动结构连接在水平运动结构下方，并能够通过水平运动结构带动伸缩运动结构在水平方向上移动，旋转运动结构连接在伸缩运动结构下方，并能够通过伸缩运动结构带动旋转运动结构沿着支撑板的停车方向上移动，夹紧装置连接在旋转运动结构下方，并能够通过旋转运动带动夹紧装置转动，夹紧装置通过四连杆机构的运动保证下方与栅状支撑架闭合。

本发明进一步的改进在于，升降运动结构包括左右对称设置在整体支撑架外侧的两个升降滑轨，设置在整体支撑架外侧的升降滑轮及缠绕在升降滑轮上的升降同步带，设置在整体支撑架上的升降电机及升降电机齿轮，以及与两个升降滑轨配合使用且与升降同步带连接的两个升降滑块；升降运动通过升降电机把力传递给升降电机齿轮，升降电机齿轮和升降同步带啮合带动升降同步带运动，升降同步带运动时左右升降滑块在升降滑轨上移动保证水平运动结构升降运动。

本发明进一步的改进在于，水平运动结构包括两端分别与两个升降滑块连接的水平运动支撑架，以及设置在水平运动支撑架上的水平驱动电机、水平滑轨、水平滑块、水平运动齿轮和水平同步带，其通过水平驱动电机带动水平运动齿轮转动进而带动水平同步带运动，水平同步带运动使得水平滑块能够在水平滑轨上运动，来满足水平方向的运动。

本发明进一步的改进在于，伸缩运动结构包括设置在水平滑块下方的伸缩支撑结构以及设置在伸缩支撑结构上的伸缩电机、伸缩电机齿轮、伸缩同步带及配合使用的伸缩外滑轨和伸缩内滑轨，伸缩运动结构通过伸缩电机驱动伸缩电机齿轮和伸缩同步带，伸缩电机齿轮和伸缩同步带把运动传递给伸缩外导轨，其在伸缩内滑轨上运动。

本发明进一步的改进在于，旋转运动结构设置在伸缩外导轨下方，包括旋转舵机和齿轮组，旋转运动结构通过旋转舵机转动，并通过齿轮组带动下方的夹紧装置旋转。

本发明进一步的改进在于，夹紧装置包括夹紧舵机和夹紧结构，夹紧装置通过夹紧舵机带动夹紧结构运动，通过四连杆机构的运动保证下方与栅状支撑架闭合。

一种机械手式停车库的使用方法，存车时，首先车主自行把车停到地面栅状支撑架上，然后车主离开，通过RFID或者是手机的APP与单片机进行通信，存车过程开启；单片机控制相应的电机驱动器来控制升降电机和水平驱动电机运动，并通过编码器和微动开关的反馈确定末端夹紧装置到达待停车辆上方；通过传感器检测确定车辆挺好和保证周围环境安全后，单片机控制旋转舵机旋转90度，同时控制夹紧舵机带动夹紧结构张开，张开之后升降电机下降保证夹紧装置下端到达车辆底部，之后夹紧舵机带动夹紧结构闭合，升降电机上升保证夹紧装置上的栅状结构和地面栅状支撑架交叉分开；之后单片机控制旋转舵机反向旋转90度，之后升降电机和水平驱动电机运动车辆到达指定的空位停车位前；单片机控制伸缩电机驱动伸缩电机齿轮和伸缩同步带，使车辆到达指定车位上方；升降电机运动通过传动装置使车辆放置到停车位上的栅状支撑架上，当力传感器感知到车辆承载到车位支撑结构上时，伸缩电机反向运动，到达预定停车位置，存车动作完成。

一种机械手式停车库的使用方法，取车时，单片机收到取车指令后，确定相应的停车位序号信息，之后升降电机和水平驱动电机运动带动机械手到达停车位前方，编码器和传感器调整电机运动保证在竖直方向上机械手的底部在停车位支撑结构之下，之后伸缩电机运动，机械手装置到达车辆正下方，升降电机控制机械手上车，车辆移动到机械手上，之后伸缩电机反向运动，机械手脱离停车位，升降电机和水平驱动电机运动，到达指定取车位置上方，机械手下降通过栅状支撑结构把车停放到下方停车支撑结构上，之后夹紧舵机带动夹紧结构张开，升降电机带机械手上升到安全位置后，夹紧舵机反向运动带动夹紧结构闭合，之后升降电机和水平驱动电机运动带动机械手到达预定存取车位置，完成取车。

本发明具有如下有益的技术效果：

本发明提供的一种机械手式停车库，不需要车主精确入库，机械手都能够抓取。对于不同的小区，对于车库的数量要求不一，该机械手式停车库能够根据不同需要，对结构进行改造，以满足不同的要求。车库机械手的可张开可夹紧的功能，很好的解决了这个存取车时间长的问题，当上一辆车在进库时，车主只需要把车停在地上的停车平台上，即可下车离开，机械手完成上一辆车运输后，就会来抓取下一辆车，大大节约车主的时间，高效性更适合社会的发展。机械手式停车库可以针对所有小区，不需要深挖或者改造，建造难度低。可以有效地利用小区内存在的很多狭小空间，其只需要占用两个停车位，不需要格外的入库空间。同时车库对汽车的大小，性能没有要求，可以适应各种汽车，适用范围较广。车库通过机械手来停车，减小了和别车碰、刮的概率，同时能够很好的保护汽车，避免了被偷的现象，更加安全。

本发明提供的一种机械手式停车库的使用方法，通过单片机对整个运动过程进行控制，其运动过程大致可分为存车和取车两个部分。同时，本发明采用同步带运动方式，运动精确，可以保证位置可靠。另外，本发明造价相对便宜，适用于多种复杂的情况，并且可以在狭小的区域适用，土地的利用率较高，同时可以，可以积木化组合停车层数或加装防风雨设施与太阳能板，提供更多的辅助功能。

附图说明

图1是本发明机械手式停车库的结构示意图；

图2是图1的一个主视图；

图3是图1的一个俯视图；

图4是本发明机械手式停车库的控制原理图。

附图标记说明：

1、整体支撑架，2、升降同步带，3、升降滑轮，4、水平运动支撑架，5、升降滑块，6、水平驱动电机，7、升降滑轨，8、水平滑轨，9、水平滑轮，10、升降电机，11、升降电机齿轮，12、栅状支撑架，13、支撑板，14、伸缩电机，15、伸缩电机齿轮，16、伸缩支撑结构，17、夹紧舵机，18、伸缩同步带，19、第一齿轮，20、夹紧结构，21、伸缩外滑轨，22、伸缩内滑轨，23、旋转舵机，24、水平运动齿轮，25、水平同步带，26、第二齿轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图3所示，本发明提供的一种机械手式停车库，包括整体支撑架1、升降同步带2、升降滑轮3、水平运动支撑架4、升降滑块5、水平驱动电机6、升降滑轨7、水平滑轨8、水平滑轮9、升降电机10、升降电机齿轮11、栅状支撑架12、支撑板13、伸缩电机14、伸缩电机齿轮15、伸缩支撑结构16、夹紧舵机17、伸缩同步带18、第一齿轮19、夹紧结构20、伸缩外滑轨21、伸缩内滑轨22、旋转舵机23、水平运动齿轮24、水平同步带25和第二齿轮26。

其中，本发明机械手式停车库按功能可分为支撑结构、水平运动结构、升降运动结构、伸缩运动结构、旋转运动结构和夹紧结构组成，各结构依次连接，保证装置可以在多自由度运动；其中，支撑结构由整体支撑架1、栅状支撑架12和支撑板13组成；水平运动结构由水平运动支撑架4、水平驱动电机6、水平滑轨8、水平滑轮9、水平运动齿轮24和水平同步带25组成；升降运动结构由升降同步带2、升降滑轮3、升降滑块5、升降滑轨7、升降电机10和升降电机齿轮11组成；伸缩运动结构由伸缩电机14、伸缩电机齿轮15、伸缩支撑结构16、伸缩同步带18、伸缩外滑轨21和伸缩内滑轨22组成；旋转运动结构由第一齿轮19、旋转舵机23和第二齿轮26组成；夹紧装置由夹紧舵机17和夹紧结构20组成。

其中，支撑结构采用立柱结构，并在各立柱中间搭载有若干层支撑板13，使其成为能够存放车辆的盒装结构，支撑板13上用于放置栅状支撑架12，配合夹紧结构20来存取车辆；升降运动通过升降电机10把力传递给升降电机齿轮11，并且在末端安装卧式轴承保证稳定性，升降电机齿轮11和升降同步带2啮合带动升降同步带2运动，升降滑块5和升降同步带2一部分固定，升降同步带2运动时左右升降滑块5在升降滑轨7上移动保证装置升降运动；水平运动支撑架4安装在升降滑块5上，其通过水平驱动电机6带动水平运动齿轮24转动进而带动水平同步带25运动，水平同步带25运动使得水平滑块9能够在水平滑轨8上运动，来满足水平方向的运动；伸缩运动结构通过伸缩电机14驱动伸缩电机齿轮15和伸缩同步带8，伸缩电机齿轮15和伸缩同步带8把运动传递给伸缩外导轨21，其在伸缩内滑轨22上运动；旋转运动结构通过旋转舵机23转动，由第一齿轮19和第二齿轮26带动连接齿轮旋转，从而带动下方的夹紧装置旋转；夹紧装置通过夹紧舵机17带动夹紧结构20运动，通过四连杆机构的运动保证下方与栅状支撑架12闭合。

如图4所示，本发明通过STM32单片机对整个运动过程进行控制，其运动过程大致可分为存车和取车两个部分。下面针对其控制动作过程具体介绍：

存车过程：首先车主自行把车停到地面栅状支撑架12上，然后车主离开，通过RFID或者是手机的APP与单片机(STM32)进行通信，存车过程开启。单片机控制相应的电机驱动器来控制升降电机10和水平驱动电机6运动，并通过编码器和微动开关的反馈确定末端夹紧装置到达待停车辆上方。通过传感器检测确定车辆挺好和保证周围环境安全后，单片机控制旋转舵机23旋转90度，同时控制夹紧舵机17带动夹紧结构20张开，张开之后升降电机10下降保证夹紧装置下端到达车辆底部，之后夹紧舵机17带动夹紧结构20闭合，升降电机10上升保证夹紧装置上的栅状结构和地面栅状支撑架12交叉分开。之后单片机控制旋转舵机23反向旋转90度，之后升降电机10和水平驱动电机6运动车辆到达指定的空位停车位前。单片机控制伸缩电机14驱动伸缩电机齿轮15和伸缩同步带8，使车辆到达指定车位上方。升降电机10运动通过传动装置使车辆放置到停车位上的栅状支撑架12上，当力传感器感知到车辆承载到车位支撑结构上时，伸缩电机14反向运动，到达预定停车位置，存车动作完成。

取车过程：单片机(STM32)收到取车指令后，确定相应的停车位序号信息，之后升降电机10和水平驱动电机6运动带动机械手到达停车位前方，编码器和传感器调整电机运动保证在竖直方向上机械手的底部在停车位支撑结构之下，之后伸缩电机14运动，机械手装置到达车辆正下方，升降电机10控制机械手上车，车辆移动到机械手上，之后伸缩电机14反向运动，机械手脱离停车位，升降电机10和水平驱动电机6运动，到达指定取车位置上方，机械手下降通过栅状支撑结构把车停放到下方停车支撑结构上，之后夹紧舵机17带动夹紧结构20张开，升降电机10带机械手上升到安全位置后，夹紧舵机17反向运动带动夹紧结构20闭合，之后升降电机10和水平驱动电机6运动带动机械手到达预定存取车位置，完成取车。

实施例

本发明可适用于多种情况下，对于不同的小区、对于车库数量要求不一和对停车设备大小有限的多种情况，机械手式停车库可以根据不同的需要对结构进行改造。在此以如图所示的两个停车位上所建造的五层停车场为例，具体描述一下停车设备的工作流程。停车时，用户通过刷卡或者APP预约订单，用户把车辆开到地面的栅状支撑架12上后便可离开，此时控制系统核对刷卡信息，栅状支撑架12上的压力传感器感应到车辆停放，通过红外传感器感应到旁边环境安全时，机械手通过X、Y、Z和旋转四个自由度的运动，到达车辆的停放位置上方，此时，舵机转动，带动四连杆机构运动，夹紧机构20张开，同时竖直方向上同步带运动，夹紧机构下移，到达车辆底部，舵机反转，夹紧机构闭合，与地面上的停车平台的栅状支撑架12精确啮合，实现对车辆的抓取。竖直抬升把在地面栅状支撑架上的车辆抬起来；抓取到车辆后通过水平和竖直方向的运动，保证车辆到达空位的停车位置。由于本发明采用齿轮同步带传动，传动精度较高，可以准确的到达指定位置。到达指定位置后伸缩方向的电机工作使机械手进入车位。竖直方向电机再次工作，使机械手通过停车平台上的梳齿下沉，车辆平稳落到停车平台上。伸缩方向电机工作，使机械手从停车平台下侧的滑道退出车库。完成一次停车。

停车完成后，如客户取车，首先机械手运动到相应的车辆存放位置，竖直方向运动，保证夹紧装置的栅状结构位于停放层的栅状结构之下，然后伸缩方向通过滑块导轨运动使夹紧装置到达车辆下方，保证两个栅状结构对应好后竖直方向上升少许，保证车辆从停放位置脱离到达机械手上，伸缩方向平移，车辆离开车库，同时旋转舵机转动，通过第一齿轮和第二齿轮带动与夹紧机构相连的齿轮转动，使车辆旋转90度，同时竖直水平方向同时下降，在保证下方安全的情况下，把车辆放到地面上的栅状结构上，完成取车。如果此时有存取车命令，则机械手旋转回到合适位置，继续完成存取车行动，如果没有则返回待机状态；

本发明适用于中小型车辆的停放，适用于大多数的家用轿车。车库适用钢结构、硬性连接，安全可靠。同时采用同步带运动方式，运动精确，可以保证位置可靠。造价相对便宜，适用于多种复杂的情况，并且可以在狭小的区域适用，土地的利用率较高，同时可以，可以积木化组合停车层数或加装防风雨设施与太阳能板，提供更多的辅助功能。

以上的所述乃是本发明的具体实施例及所运用的技术原理，若依本发明的构想所作的改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，仍应属本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种机械手式停车库，其特征在于，包括支撑结构、水平运动结构、升降运动结构、伸缩运动结构、旋转运动结构和夹紧装置；其中，

支撑结构包括整体支撑架(1)、栅状支撑架(12)和支撑板(13)，整体支撑架(1)采用采用立柱结构，并在各立柱中间搭载有若干层支撑板(13)，使其成为能够存放车辆的盒装结构，支撑板(13)上用于放置栅状支撑架(12)，栅状支撑架(12)来支撑停放车辆，配合夹紧装置来存取车辆；

升降运动结构设置在支撑结构的整体支撑架(1)外侧，水平运动结构连接在升降运动结构下方，并能够通过升降运动结构带动水平运动结构在整体支撑架(1)外侧上下移动，伸缩运动结构连接在水平运动结构下方，并能够通过水平运动结构带动伸缩运动结构在水平方向上移动，旋转运动结构连接在伸缩运动结构下方，并能够通过伸缩运动结构带动旋转运动结构沿着支撑板(13)的停车方向上移动，夹紧装置连接在旋转运动结构下方，并能够通过旋转运动带动夹紧装置转动，夹紧装置通过四连杆机构的运动保证下方与栅状支撑架(12)闭合。

2.根据权利要求1所述的一种机械手式停车库，其特征在于，升降运动结构包括左右对称设置在整体支撑架(1)外侧的两个升降滑轨(7)，设置在整体支撑架(1)外侧的升降滑轮(3)及缠绕在升降滑轮(3)上的升降同步带(2)，设置在整体支撑架(1)上的升降电机(10)及升降电机齿轮(11)，以及与两个升降滑轨(7)配合使用且与升降同步带(2)连接的两个升降滑块(5)；升降运动通过升降电机(10)把力传递给升降电机齿轮(11)，升降电机齿轮(11)和升降同步带(2)啮合带动升降同步带(2)运动，升降同步带(2)运动时左右升降滑块(5)在升降滑轨(7)上移动保证水平运动结构升降运动。

3.根据权利要求2所述的一种机械手式停车库，其特征在于，水平运动结构包括两端分别与两个升降滑块(5)连接的水平运动支撑架(4)，以及设置在水平运动支撑架(4)上的水平驱动电机(6)、水平滑轨(8)、水平滑块(9)、水平运动齿轮(24)和水平同步带(25)，其通过水平驱动电机(6)带动水平运动齿轮(24)转动进而带动水平同步带(25)运动，水平同步带(25)运动使得水平滑块(9)能够在水平滑轨(8)上运动，来满足水平方向的运动。

4.根据权利要求3所述的一种机械手式停车库，其特征在于，伸缩运动结构包括设置在水平滑块(9)下方的伸缩支撑结构(16)以及设置在伸缩支撑结构(16)上的伸缩电机(14)、伸缩电机齿轮(15)、伸缩同步带(18)及配合使用的伸缩外滑轨(21)和伸缩内滑轨(22)，伸缩运动结构通过伸缩电机(14)驱动伸缩电机齿轮(15)和伸缩同步带(8)，伸缩电机齿轮(15)和伸缩同步带(8)把运动传递给伸缩外导轨(21)，其在伸缩内滑轨(22)上运动。

5.根据权利要求4所述的一种机械手式停车库，其特征在于，旋转运动结构设置在伸缩外导轨(21)下方，包括旋转舵机(23)和齿轮组，旋转运动结构通过旋转舵机(23)转动，并通过齿轮组带动下方的夹紧装置旋转。

6.根据权利要求5所述的一种机械手式停车库，其特征在于，夹紧装置包括夹紧舵机(17)和夹紧结构(20)，夹紧装置通过夹紧舵机(17)带动夹紧结构(20)运动，通过四连杆机构的运动保证下方与栅状支撑架(12)闭合。

7.权利要求6所述的一种机械手式停车库的使用方法，其特征在于，存车时，首先车主自行把车停到地面栅状支撑架(12)上，然后车主离开，通过RFID或者是手机的APP与单片机进行通信，存车过程开启；单片机控制相应的电机驱动器来控制升降电机(10)和水平驱动电机(6)运动，并通过编码器和微动开关的反馈确定末端夹紧装置到达待停车辆上方；通过传感器检测确定车辆挺好和保证周围环境安全后，单片机控制旋转舵机(23)旋转90度，同时控制夹紧舵机(17)带动夹紧结构(21)张开，张开之后升降电机(10)下降保证夹紧装置下端到达车辆底部，之后夹紧舵机(17)带动夹紧结构(20)闭合，升降电机(10)上升保证夹紧装置上的栅状结构和地面栅状支撑架(12)交叉分开；之后单片机控制旋转舵机(23)反向旋转90度，之后升降电机(10)和水平驱动电机(6)运动车辆到达指定的空位停车位前；单片机控制伸缩电机(14)驱动伸缩电机齿轮(15)和伸缩同步带(8)，使车辆到达指定车位上方；升降电机(10)运动通过传动装置使车辆放置到停车位上的栅状支撑架(12)上，当力传感器感知到车辆承载到车位支撑结构上时，伸缩电机(14)反向运动，到达预定停车位置，存车动作完成。

8.权利要求6所述的一种机械手式停车库的使用方法，其特征在于，取车时，单片机收到取车指令后，确定相应的停车位序号信息，之后升降电机(10)和水平驱动电机(6)运动带动机械手到达停车位前方，编码器和传感器调整电机运动保证在竖直方向上机械手的底部在停车位支撑结构之下，之后伸缩电机(14)运动，机械手装置到达车辆正下方，升降电机(10)控制机械手上车，车辆移动到机械手上，之后伸缩电机(14)反向运动，机械手脱离停车位，升降电机(10)和水平驱动电机(6)运动，到达指定取车位置上方，机械手下降通过栅状支撑结构把车停放到下方停车支撑结构上，之后夹紧舵机(17)带动夹紧结构(20)张开，升降电机(10)带机械手上升到安全位置后，夹紧舵机(17)反向运动带动夹紧结构(20)闭合，之后升降电机(10)和水平驱动电机(6)运动带动机械手到达预定存取车位置，完成取车。