CN111591263A - 一种全轮可转向汽车泊车搬运机器人 - Google Patents

一种全轮可转向汽车泊车搬运机器人 Download PDF

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余卓平
杭鹏
韩燕群
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Abstract

本发明涉及一种全轮可转向汽车泊车搬运机器人，所述的搬运机器人包括搬运底板、行走装置、控制组件和多个万向从动轮，所述的行走装置与控制组件电连接，所述的行走装置和多个万向从动轮均设于搬运底板的底部，所述的行走装置包括转向组件和主动轮组件，所述的转向组件包括转向电机、转向轴、传动件和转向主销，所述的转向电机与搬运底板固定连接，所述的转向电机的输出轴与转向轴的端部连接，所述的转向主销的顶部与搬运底板转动连接，所述的主动轮组件固定设于转向主销的底部，所述的传动件一端与转向轴连接，另一端与转向主销连接。与现有技术相比，本发明能够实现水平方向全轮转向移动，具有多种运动与转向模式，泊车机动性和灵活性大大提高。

Description

一种全轮可转向汽车泊车搬运机器人
技术领域
本发明涉及搬运机器人领域，尤其是涉及一种全轮可转向汽车泊车搬运机器人。
背景技术
随着经济的快速发展，人们对物质生活的要求不断提高，汽车正成为一般的代步工具走进人们的生活，近年来，汽车行业得到了蓬勃发展，汽车保有量不断上升，停车位少、停车难也正成为城市发展急需考虑的问题。智能化泊车方式能够有效解决上述难题，正在稳步发展。
智能化泊车方式主要有自动泊车和智能化车库两大类，自动泊车主要依赖于车辆自身的自动泊车系统，目前主要装配在高端豪华车上，成本较高且技术尚不成熟，难以推广到普通车辆；智能化车库主要依赖于汽车搬运机器人将车辆搬运至车库，实现智能泊车。目前汽车搬运机器人主要有梳齿式、车抬板式和夹轮胎式三种，但现有的汽车搬运机器人大都结构复杂，其转向和移动的灵活性都比较差。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种全轮可转向汽车泊车搬运机器人。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种全轮可转向汽车泊车搬运机器人，所述的搬运机器人包括搬运底板、行走装置、控制组件和多个万向从动轮，所述的行走装置与控制组件电连接，所述的行走装置和多个万向从动轮均设于搬运底板的底部，所述的行走装置包括转向组件和主动轮组件，所述的转向组件包括转向电机、转向轴、传动件和转向主销，所述的转向电机与搬运底板固定连接，所述的转向电机的输出轴与转向轴的端部连接，所述的转向主销的顶部与搬运底板转动连接，所述的主动轮组件固定设于转向主销的底部，所述的传动件一端与转向轴连接，另一端与转向主销连接，
使用时，所述的转向电机转动带动转向轴沿自身轴线转动，所述的转向轴通过传动件带动转向主销沿自身轴线转动，进而带动主动轮组件转动。
优选地，所述的传动件包括主动链轮、从动链轮和链条，所述的主动链轮固定于转向轴上，所述的从动链轮固定于转向主销上，所述的链条绕设于主动链轮和从动链轮上。
优选地，所述的转向组件还包括转向电机减速器、转向电机减速器支架，所述的转向电机减速器支架的顶部与搬运底板的底部固定连接，所述的转向电机减速器支架的底部固定设置转向电机减速器，所述的转向电机与转向电机减速器固定连接，所述的转向电机的输出轴与转向电机减速器的输入轴固定连接，所述的转向电机减速器的输出轴与转向轴的端部固定连接。
优选地，所述的主动轮组件包括转向节臂、主动轮、制动子组件和驱动子组件，所述的转向节臂的顶部与转向主销的底部固定连接，所述的驱动子组件固定设于转向节臂的底部，所述的主动轮与驱动子组件的输出轴固定连接，所述的制动子组件固定设于转向节臂的侧面，使用时，所述的驱动子组件的输出轴带动所述的主动轮转动，所述的制动子组件的输出轴限制所述的驱动子组件输出轴的转动。
优选地，所述的驱动子组件包括驱动电机、驱动电机减速器，所述的驱动电机减速器与转向节臂的底部固定连接，所述的驱动电机与驱动电机减速器固定连接，所述的驱动电机的输出轴与驱动电机减速器的输入轴固定连接，所述的驱动电机减速器的输出轴与主动轮固定连接。
优选地，所述的制动子组件包括制动盘、制动基板和沿远离转向节臂方向依次设置的制动电机、制动电机减速器、丝杠、滚珠螺母和制动钳，所述的制动盘设于驱动子组件的输出轴上，所述的制动基板的端部与转向节臂固定连接，所述的制动电机与转向节臂固定连接，所述的制动电机的输出端与制动电机减速器的输入端固定连接，所述的制动电机减速器的输出轴与丝杠固定连接，所述的滚珠螺母套设于丝杠的末端，所述的制动钳与所述的制动盘相邻设置，所述的制动钳的顶端与制动基板固定连接，所述的滚珠螺母的末端与制动钳的前端固定连接，
制动时，所述的制动电机运行带动所述丝杠转动，使滚珠螺母向丝杠远端移动挤压制动钳，所述的制动钳与制动盘接触摩擦，限制驱动子组件输出轴的转动。
优选地，所述的驱动电机为双轴驱动电机，所述的驱动电机包括第一输出轴和第二输出轴，所述的第一输出轴与驱动电机减速器的输入轴固定连接，制动子组件的输出轴限制第二输出轴的转动。
优选地，所述的驱动电机减速器为齿轮传动减速器、行星齿轮减速器、带传动减速器、链传动减速器中的一种。
优选地，所述的制动电机减速器为涡轮蜗杆减速器。
优选地，所述的控制组件包括导航定位器和主控制器，所述的导航定位器、主动轮组件和转向组件分别与主控制器连接。
优选地，所述的导航定位器采用激光导航、电磁导航、惯性导航方式中的一种。
优选地，所述的搬运机器人还包括电源组件，所述的电源组件分别与行走装置和控制组件连接。
优选地，所述的搬运机器人包括一个或多个行走装置，所述的行走装置设于搬运底板的中轴线上。
优选地，所述的万向从动轮为可停驻式万向轮。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明行走装置的转向组件通过转向电机、转向轴、传动件和转向主销结构配合，带动主动轮组件能在水平方向360度移动，进而使本发明的搬运机器人实现全轮转向的功能，机动性和灵活性高；
(2)本发明的转向电机、制动电机、驱动电机均通过对应减速器对外输出，可根据具体载荷及空间要求对减速器进行选配以达到最佳性能，节省设备空间；
(3)本发明的制动子组件通过丝杠、丝杠、滚珠螺母和制动钳配合制动，能够有效调节制动的反应速度和对应制动强度，提高搬运机器人运行的准确性；
(4)本发明采用可停驻式万向轮，便于本发明的搬运机器人停止使用时稳定停驻。
附图说明
图1为本发明的仰视图；
图2为本发明的主视图；
图3为本发明的侧视图；
图4为本发明的轴测图；
图5为本发明的行走装置的正视图；
图6为本发明的行走装置的仰视图；
图7为本发明的行走装置的侧视图；
图8为本发明的行走组件的轴测图。
其中，1、万向从动轮，2、行走装置，3、搬运底板，4、导航定位器，5、主控制器，6、电源组件，201、转向电机，202、转向电机减速器，203、转向电机减速器支架，204、主动链轮，205、转向轴，206、制动基板，207、制动钳，208、滚珠螺母，209、丝杠，210、制动电机减速器，211、制动电机，212、转向主销，213、从动链轮，214、转向节臂，215、主动轮，216、驱动电机减速器，217、驱动电机，218、制动盘，219、链条。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本发明并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本发明并不限定于以下的实施方式。
实施例
如图2所示，一种全轮可转向汽车泊车搬运机器人，包括搬运底板3、行走装置2、控制组件、电源组件6和多个万向从动轮1，行走装置2与控制组件电连接，所述的行走装置2包括转向组件和主动轮组件，行走装置2和多个万向从动轮1均设于搬运底板3的底部，电源组件6和控制组件设于搬运底板3上，搬运机器人使用时，汽车停放在搬运底板3上，搬运机器人包括一个或多个行走装置2，行走装置设于搬运底板的中轴线上。
如图5～8所示，具体地，本实施例中转向组件包括转向电机201、转向轴205、主动链轮204、从动链轮213、链条219、转动主销212、转向电机减速器202、转向电机减速器支架203，转向电机减速器支架203的顶部与搬运底板3的底部固定连接，转向电机减速器支架203的底部固定设置转向电机减速器202，转向电机201与转向电机减速器202通过螺栓固定连接，转向电机201的输出轴与转向电机减速器202的输入轴固定连接，转向电机减速器202的输出轴与转向轴205固定连接，主动链轮204固定于转向轴205上，转向主销212的顶部与搬运底板3转动连接，转向主销212的底部固定设有主动轮组件，从动链轮213固定于转向主销212上，链条219绕设在主动链轮204和从动链轮213上。
具体地，本实施例中主动轮组件包括转向节臂214、主动轮215、制动子组件和驱动子组件，转向节臂214的顶部与转向主销212的底部固定连接，驱动子组件固定设于转向节臂214的底部，主动轮215与驱动子组件的输出轴固定连接，制动子组件固定设于转向节臂214的侧面。
如图5～8所示，进一步，本实施例中驱动子组件包括驱动电机217、驱动电机减速器216，驱动电机减速器216与转向节臂214的底部固定连接，驱动电机217与驱动电机减速器216固定连接，驱动电机217为双轴驱动电机，驱动电机217包括第一输出轴和第二输出轴，第一输出轴与驱动电机减速器216的输入轴固定连接，驱动电机减速器216的输出轴与主动轮215固定连接；制动子组件包括制动盘218、制动基板206和沿远离转向节臂214方向依次设置的制动电机211、制动电机减速器210、丝杠209、滚珠螺母208和制动钳207，制动盘218固定设于第二输出轴上，制动基板206的端部与转向节臂214固定连接，制动电机211与转向节臂214固定连接，制动电机211与制动电机减速器210固定连接，并且制动电机211的输出端与制动电机减速器210的输入端固定连接，制动电机减速器210的输出轴与丝杠209固定连接，滚珠螺母208套设在丝杠209的末端，制动钳207与制动盘218相邻设置，并且制动钳207的顶端与制动基板206固定连接，滚珠螺母208的末端与制动钳207的前端固定连接。
本实施例中，驱动电机减速器216为齿轮传动减速器、行星齿轮减速器、带传动减速器、链传动减速器中的一种，具体地，本实施例的驱动电机减速器216采用齿轮传动减速器，制动电机减速器210为涡轮蜗杆减速器。
如图4所示，本实施例中的控制组件包括导航定位器4和主控制器5，导航定位器4、主动轮组件和转向组件分别与主控制器5连接，电源组件6分别与导航定位器4、主控制器5、主动轮组件和转向组件连接，导航定位器采用激光导航、电磁导航、惯性导航方式中的一种。
万向从动轮1为可停驻式万向轮，便于本发明的搬运机器人停止使用时稳定停驻。
如图1～3所示，本实施例中，为便于使用，搬运底板3的底部设有四个万向从动轮1，分别设于搬运底板3的四个角，并且搬运底板3的底部设有两个行走装置2，两个行走装置沿搬运底板3的中轴线设置。
本发明的一种全轮可转向汽车泊车搬运机器人使用时，所述主控制器5规划的泊车路径，结合导航定位器4给的搬运机器人的姿态与位置信息，控制行走装置2运行，在泊车过程中，主控制器4以减小泊车实际路径与预订路径的偏差为目标，调整发送给驱动电机217、转向电机201和制动电机211的指令信号，最终将车辆从起始位置搬运至目标车位。
具体地，搬运机器人直行时，驱动电机217通过驱动电机减速器216带动主动轮215转动；当搬运机器人减速制动或驻车制动时，制动电机211运行，带动丝杠209转动，丝杠209转动使滚珠螺母208向丝杠209的末端移动，滚珠螺母208的末端挤压制动钳207，制动钳207与制动盘218接触摩擦，制动盘218限制驱动电机217的转动，实现制动；当搬运机器人需要转向时，转向电机201运行，转向电机201通过转向电机减速器202带动转向轴205及主动链轮204沿自身轴线转动，主动链轮204带动链条219及从动链轮213及转向主销212沿自身轴线转动，带动与转向主销212底部连接的主动轮组件转动，从而使搬运机器人具有转向功能，该搬运机器人可实现360度转向，具有直行、斜行、横行、原地转向、前轮转向、后轮转向多种运动与转向模式，机动性和灵活性大大提高。
上述实施方式仅为例举，不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。

Claims (10)

1.一种全轮可转向汽车泊车搬运机器人，其特征在于，所述的搬运机器人包括搬运底板(3)、行走装置(2)、控制组件和多个万向从动轮(1)，所述的行走装置(2)与控制组件电连接，所述的行走装置(2)和多个万向从动轮(1)均设于搬运底板(3)的底部，所述的行走装置(2)包括转向组件和主动轮组件，所述的转向组件包括转向电机(201)、转向轴(205)、传动件和转向主销(212)，所述的转向电机(201)与搬运底板(3)固定连接，所述的转向电机(201)的输出轴与转向轴(205)的端部连接，所述的转向主销(212)的顶部与搬运底板(3)转动连接，所述的主动轮组件固定设于转向主销(212)的底部，所述的传动件一端与转向轴(205)连接，另一端与转向主销(212)连接，
使用时，所述的转向电机(201)转动带动转向轴(205)沿自身轴线转动，所述的转向轴(205)通过传动件带动转向主销(212)沿自身轴线转动，进而带动主动轮组件转动。
2.根据权利要求1所述的一种全轮可转向汽车泊车搬运机器人，其特征在于，所述的传动件包括主动链轮(204)、从动链轮(213)和链条(219)，所述的主动链轮(204)固定于转向轴(205)上，所述的从动链轮(213)固定于转向主销(212)上，所述的链条(219)绕设于主动链轮(204)和从动链轮(213)上。
3.根据权利要求1所述的一种全轮可转向汽车泊车搬运机器人，其特征在于，所述的转向组件还包括转向电机减速器(202)、转向电机减速器支架(203)，所述的转向电机减速器支架(203)的顶部与搬运底板(3)的底部固定连接，所述的转向电机减速器支架(203)的底部固定设置转向电机减速器(202)，所述的转向电机(201)与转向电机减速器(202)固定连接，所述的转向电机(201)的输出轴与转向电机减速器(202)的输入轴固定连接，所述的转向电机减速器(202)的输出轴与转向轴(205)的端部固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种全轮可转向汽车泊车搬运机器人，其特征在于，所述的主动轮组件包括转向节臂(214)、主动轮(215)、制动子组件和驱动子组件，所述的转向节臂(214)的顶部与转向主销(212)的底部固定连接，所述的驱动子组件固定设于转向节臂(214)的底部，所述的主动轮(215)与驱动子组件的输出轴固定连接，所述的制动子组件固定设于转向节臂(214)的侧面，使用时，所述的驱动子组件的输出轴带动所述的主动轮(215)转动，所述的制动子组件的输出轴限制所述的驱动子组件输出轴的转动。
5.根据权利要求4所述的一种全轮可转向汽车泊车搬运机器人，其特征在于，所述的驱动子组件包括驱动电机(217)、驱动电机减速器(216)，所述的驱动电机减速器(216)与转向节臂(214)的底部固定连接，所述的驱动电机(217)与驱动电机减速器(216)固定连接，所述的驱动电机(217)的输出轴与驱动电机减速器(216)的输入轴固定连接，所述的驱动电机减速器(216)的输出轴与主动轮(215)固定连接。
6.根据权利要求4所述的一种全轮可转向汽车泊车搬运机器人，其特征在于，所述的制动子组件包括制动盘(218)、制动基板(206)和沿远离转向节臂(214)方向依次设置的制动电机(211)、制动电机减速器(210)、丝杠(209)、滚珠螺母(208)和制动钳(207)，所述的制动盘(218)设于驱动子组件的输出轴上，所述的制动基板(206)的端部与转向节臂(214)固定连接，所述的制动电机(211)与转向节臂(214)固定连接，所述的制动电机(211)的输出端与制动电机减速器(210)的输入端固定连接，所述的制动电机减速器(210)的输出轴与丝杠(209)固定连接，所述的滚珠螺母(208)套设于丝杠(209)的末端，所述的制动钳(207)与所述的制动盘(218)相邻设置，所述的制动钳(207)的顶端与制动基板(206)固定连接，所述的滚珠螺母(208)的末端与制动钳(207)的前端固定连接，
制动时，所述的制动电机(211)运行带动所述丝杠(209)转动，使滚珠螺母(208)向丝杠(209)远端移动挤压制动钳(207)，所述的制动钳(207)与制动盘(218)接触摩擦，限制驱动子组件输出轴的转动。
7.根据权利要求5所述的一种全轮可转向汽车泊车搬运机器人，其特征在于，所述的驱动电机(217)为双轴驱动电机，所述的驱动电机(217)包括第一输出轴和第二输出轴，所述的第一输出轴与驱动电机减速器(216)的输入轴固定连接，制动子组件的输出轴限制第二输出轴的转动。
8.根据权利要求1所述的一种全轮可转向汽车泊车搬运机器人，其特征在于，所述的控制组件包括导航定位器(4)和主控制器(5)，所述的导航定位器(4)、主动轮组件和转向组件分别与主控制器(5)连接。
9.根据权利要求1所述的一种全轮可转向汽车泊车搬运机器人，其特征在于，所述的搬运机器人包括一个或多个行走装置，所述的行走装置设于搬运底板(3)的中轴线上。
10.根据权利要求1所述的一种全轮可转向汽车泊车搬运机器人，其特征在于，所述的万向从动轮(1)为可停驻式万向轮。
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