CN111608446A - 一种差速制动协调转向汽车搬运机器人 - Google Patents

一种差速制动协调转向汽车搬运机器人 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种差速制动协调转向汽车搬运机器人，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，行走装置与控制组件电连接，行走装置和多个万向从动轮均设于搬运底板的底部，行走装置包括转向组件和两个主动轮组件，转向组件包括转向轴和转向轴制动器，转向轴包括转向连接座，转向连接座固定于转向轴的中部，转向轴的两端对称设置主动轮组件，转向连接座的顶部与搬运底板转动连接，转向轴制动器固定于搬运底板的底部，转向轴制动器的输出轴限制所述转向轴的转动。与现有技术相比，本发明利用差速运行的主动轮组件、转向轴和转向轴制动器配合，能够进行360度转向，并且搬运底板能够调整方向，机器人的泊车机动性和灵活性高。

Description

一种差速制动协调转向汽车搬运机器人
技术领域
本发明涉及搬运机器人领域，尤其是涉及一种差速制动协调转向汽车搬运机器人。
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，汽车搬运机器人的转向及移动灵活性较差。
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差速制动协调转向汽车搬运机器人。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种差速制动协调转向汽车搬运机器人，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两个主动轮组件，所述的转向组件包括转向轴和转向轴制动器，所述的转向轴包括转向连接座，所述的转向连接座固定于转向轴的中部，所述的转向轴的两端对称设置所述的主动轮组件，所述的转向连接座的顶部与搬运底板转动连接，所述的转向轴制动器固定于搬运底板的底部，所述的转向轴制动器的输出轴限制所述转向轴的转动，
当所述的搬运机器人直行时，所述的转向轴制动器限制所述转向轴停转，所述的搬运机器人转向时，所述的转向轴制动器释放所述转向轴，所述的两个主动轮组件差速运行带动转向轴转动至目标角度，然后所述的转向轴制动器限制所述转向轴停转。
优选地，所述的转向连接座呈倒T型，所述的转向制动盘固定于转向连接座的顶部，所述的转向轴制动器包括制动主缸、转向制动钳、转向制动基板和转向制动盘，所述的转向制动基板与搬运底板的底部固定连接，所述的转向制动钳固定于转向制动基板上，所述的制动主缸的输出管路与制动钳连接，所述的制动主缸运行推动转向制动钳贴紧转向制动盘，所述的制动钳限制转向制动盘及转向连接座的转动。
优选地，所述的转向组件还包括呈U型的转向固定座，所述的转向固定座的顶部与搬运底板的底部固定连接，所述的转向固定座的底部开设有通孔，所述的转向连接座的顶部穿过通孔与转向固定座形成转动副。
优选地，所述的转向轴还包括两个转向连接轴，所述的转向连接座底部的两端分别与两个转向连接轴固定连接。
优选地，所述的主动轮组件包括主动轮、制动子组件和驱动子组件，所述的驱动子组件与转向轴的端部固定连接，所述的主动轮与驱动子组件的输出轴固定连接，制动子组件固定设于驱动子组件上，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。
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轴的端部固定连接，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、制动基板和沿远离驱动子组件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驱动子组件固定连接，所述的制动电机与驱动子组件固定连接，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，所述的制动电机减速器为涡轮蜗杆减速器。
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)本发明的行走装置的转向组件通过转向轴制动器与差速运行的主动轮组件配合，带动转向轴水平方向360度旋转，并且差速运行的主动轮组件能够带动搬运底板转向，搬运机器人的机动性和灵活性高；
(2)本发明的制动电机、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结构图；
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、转向连接座，202、制动盘，203、驱动电机，204、驱动电机减速器，205、主动轮，206、制动电机，207、制动电机减速器，208、丝杠，209、滚珠螺母，210、制动钳，211、制动基板，212、转向连接轴，213、转向固定座，214、转向制动盘，215、转向制动钳，216、转向制动基板。
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
一种差速制动协调转向汽车搬运机器人，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，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，行走装置2包括转向组件和两个主动轮组件，控制组件和电源组件6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。
如图5～8所示，具体地，本实施例中，转向组件包括转向轴和转向轴制动器，转向轴包括呈倒T型的转向连接座20和两个转向连接轴212，转向连接座201底部的两端分别与两个转向连接轴212固定连接，转向轴的两端对称设置主动轮组件，转向连接座201的顶部与搬运底板3转动连接，转向轴制动器固定于搬运底板3的底部，转向轴制动器的输出轴限制所述转向轴的转动。
进一步地，本实施例具体实施时，转向组件还包括呈U型的转向固定座213，转向固定座213的顶部与搬运底板3的底部固定连接，转向固定座213的底部开设有通孔，转向连接座201的顶部穿过通孔与转向固定座213形成转动副，本实施例中，转向制动盘213固定于转向连接座201的顶部，转向轴制动器包括制动主缸、转向制动钳215、转向制动基板216和转向制动盘213，转向制动基板216与搬运底板3的底部固定连接，转向制动钳215固定于转向制动基板216上，制动主缸的输出管路与制动钳210连接，制动主缸运行推动转向制动钳215贴紧转向制动盘213，制动钳210限制转向制动盘213及转向连接座201的转动。
进一步地，如图5所示，转向连接轴212沿远离转向连接座201的方向向上弯曲，便于固定主动轮组件。
具体地，本实施例中，主动轮组件包括主动轮205、制动子组件和驱动子组件，驱动子组件与转向轴的端部固定连接，主动轮205与驱动子组件的输出轴固定连接，制动子组件固定设于驱动子组件上。
如图5～8所示，进一步，驱动子组件包括驱动电机203、驱动电机减速器204，驱动电机减速器204与转向轴的端部固定连接，驱动电机203与驱动电机减速器204固定连接，驱动电机203的输出轴与驱动电机减速器204的输入轴固定连接，驱动电机减速器204的输出轴与主动轮205固定连接，驱动电机203为双轴驱动电机203，驱动电机203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204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，制动子组件包括制动盘202、制动基板211和沿远离驱动子组件方向依次设置的制动电机206、制动电机减速器207、丝杠208、滚珠螺母209和制动钳210，制动盘202设于第二输出轴上，制动基板211的端部与驱动子组件固定连接，制动电机206与驱动子组件固定连接，制动电机206的输出端与制动电机减速器207的输入端固定连接，制动电机减速器207的输出轴与丝杠208固定连接，滚珠螺母209套设于丝杠208的末端，制动钳210与制动盘202相邻设置，制动钳210的顶端与制动基板211固定连接，滚珠螺母209的末端与制动钳210的前端固定连接。
本实施例中，驱动电机减速器204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204采用齿轮传动减速器，制动电机减速器207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的底部中心设有一个行走装置2。
本发明的一种水平全方向移动的同轴双轮汽车搬运机器人使用时的行动方式为利用两个主动轮组件差速运行调整搬运机器人的移动方向，主动轮组件运行时，驱动电机203通过驱动电机减速器204带动主动轮205转动；当搬运机器人减速制动或驻车制动时，制动电机206运行，带动丝杠208转动，丝杠208转动使滚珠螺母209向丝杠208的末端移动，滚珠螺母209的末端挤压制动钳210，制动钳210与制动盘202接触摩擦，制动盘202限制驱动电机203的转动，实现制动；当搬运机器人需要换向时，制动主缸运行使转向制动钳215远离转向制动盘213，制动钳210不限制转向制动盘213及转向连接座201的转动，驱动电机203差速运行，带动转向轴转动至目标角度，然后制动主缸运行推动转向制动钳215贴紧转向制动盘213，制动钳210限制转向制动盘213及转向连接座201的转动；搬运机器人也可以通过两个主动轮组件的驱动电机203的差速运行实现搬运底板3的转向。该搬运机器人可以在水平方向内向任意方向移动，搬运底板3也能任意角度转向，机动性和灵活性强。
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)

1.一种差速制动协调转向汽车搬运机器人，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)包括转向组件和两个主动轮组件，所述的转向组件包括转向轴和转向轴制动器，所述的转向轴包括转向连接座(201)，所述的转向连接座(201)固定于转向轴的中部，所述的转向轴的两端对称设置所述的主动轮组件，所述的转向连接座(201)的顶部与搬运底板(3)转动连接，所述的转向轴制动器固定于搬运底板(3)的底部，所述的转向轴制动器的输出轴限制所述转向轴的转动，
当所述的搬运机器人直行时，所述的转向轴制动器限制所述转向轴停转，所述的搬运机器人转向时，所述的转向轴制动器释放所述转向轴，所述的两个主动轮组件差速运行带动转向轴转动至目标角度，然后所述的转向轴制动器限制所述转向轴停转。
2.根据权利要求1所述的一种差速制动协调转向汽车搬运机器人，其特征在于，所述的转向连接座(201)呈倒T型，所述的转向制动盘(213)固定于转向连接座(201)的顶部，所述的转向轴制动器包括制动主缸、转向制动钳(215)、转向制动基板(216)和转向制动盘(213)，所述的转向制动基板(216)与搬运底板(3)的底部固定连接，所述的转向制动钳(215)固定于转向制动基板(216)上，所述的制动主缸的输出管路与制动钳(210)连接，所述的制动主缸运行推动转向制动钳(215)贴紧转向制动盘(213)，所述的制动钳(210)限制转向制动盘(213)及转向连接座(201)的转动。
3.根据权利要求1所述的一种差速制动协调转向汽车搬运机器人，其特征在于，所述的转向组件还包括呈U型的转向固定座(213)，所述的转向固定座(213)的顶部与搬运底板(3)的底部固定连接，所述的转向固定座(213)的底部开设有通孔，所述的转向连接座(201)的顶部穿过通孔与转向固定座(213)形成转动副。
4.根据权利要求2所述的一种差速制动协调转向汽车搬运机器人，其特征在于，所述的转向轴还包括两个转向连接轴(212)，所述的转向连接座(201)底部的两端分别与两个转向连接轴(212)固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种差速制动协调转向汽车搬运机器人，其特征在于，所述的主动轮组件包括主动轮(205)、制动子组件和驱动子组件，所述的驱动子组件与转向轴的端部固定连接，所述的主动轮(205)与驱动子组件的输出轴固定连接，制动子组件固定设于驱动子组件上，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。
6.根据权利要求5所述的一种差速制动协调转向汽车搬运机器人，其特征在于，所述的驱动子组件包括驱动电机(203)、驱动电机减速器(204)，所述的驱动电机减速器(204)与转向轴的端部固定连接，所述的驱动电机(203)与驱动电机减速器(204)固定连接，所述的驱动电机(203)的输出轴与驱动电机减速器(204)的输入轴固定连接，所述的驱动电机减速器(204)的输出轴与主动轮(205)固定连接。
7.根据权利要求5所述的一种差速制动协调转向汽车搬运机器人，其特征在于，所述的制动子组件包括制动盘(202)、制动基板(211)和沿远离驱动子组件方向依次设置的制动电机(206)、制动电机减速器(207)、丝杠(208)、滚珠螺母(209)和制动钳(210)，所述的制动盘(202)设于驱动子组件的输出轴上，所述的制动基板(211)的端部与驱动子组件固定连接，所述的制动电机(206)与驱动子组件固定连接，所述的制动电机(206)的输出端与制动电机减速器(207)的输入端固定连接，所述的制动电机减速器(207)的输出轴与丝杠(208)固定连接，所述的滚珠螺母(209)套设于丝杠(208)的末端，所述的制动钳(210)与所述的制动盘(202)相邻设置，所述的制动钳(210)的顶端与制动基板(211)固定连接，所述的滚珠螺母(209)的末端与制动钳(210)的前端固定连接，
制动时，所述的制动电机(206)运行带动所述丝杠(208)转动，使滚珠螺母(209)向丝杠(208)远端移动挤压制动钳(210)，所述的制动钳(210)与制动盘(202)接触摩擦，限制驱动子组件输出轴的转动。
8.根据权利要求6所述的一种差速制动协调转向汽车搬运机器人，其特征在于，所述的驱动电机(203)为双轴驱动电机(203)，所述的驱动电机(203)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(204)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。
9.根据权利要求1所述的一种差速制动协调转向汽车搬运机器人，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。
10.根据权利要求6所述的一种差速制动协调转向汽车搬运机器人，其特征在于，所述的驱动电机减速器(204)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。
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