CN116255038A - 一种搭载侧导向搬运器的子母停车机器人立体停车系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种搭载侧导向搬运器的子母停车机器人立体停车系统，包括母车、搬运器子车和多层停车层，每层停车层上设有多个停车位，子车进入母车后，由母车运载到目标停车层下方，再由母车升降子车，以使得子车进入不同层的停车层装卸车辆，每层停车层上均设有运行导轨，若干台子车设于运行导轨上，并沿运行导轨移动，运行导轨的高度小于子车底盘的离地间隙，母车的升降平台可供子车从不同方向进出，其上设有用于供子车对接运行导轨的对接导向机构，以导引子车进出升降平台；该系统采用母车搭载多方向移动的搬运器子车的方式，可从停车库的多个方向立体进行车辆存取，实现了立体停车库的高效密集存储。

Description

一种搭载侧导向搬运器的子母停车机器人立体停车系统

技术领域

本发明涉及有自动化停车技术领域，具体涉及一种搭载侧导向搬运器的子母停车机器人立体停车系统。

背景技术

目前，子母车形式的停车机器人，采用把机械式停车库纵向汽车搬运器作为子车移植到了停车机器人领域，由于纵向汽车搬运器只能实现两向搬运，存取汽车时只能实现先入先出或后入先出，队列式顺序或逆序取车，目标汽车处在队列中间位置时搬运效率低甚至无法搬运，难以在停车层上实现汽车的密集存储；而且这类停车机器人由于只能采用纵向存取汽车的方式，必须在各个存取站台或货架之间留出至少汽车长度的空间才能满足停车机器人自身运行和装卸汽车的需要，占用场地面积大。有效停车场地面积小、货架布局难度大、空间利用率不高、停车位少，存取效率低等问题普遍存在于现有子母停车机器人系统中，不适宜发挥立体停车库的密集存储优势。

发明内容

针对上述问题，发明人提供了一种搭载侧导向搬运器的子母停车机器人立体停车系统，子车采用简单可靠的导轨式导向设计，可以使侧导向搬运器沿预设导轨多个方向行驶，可在空载时在行驶路线上的车辆或机械结构下方快速穿梭，既避免了多台搬运器运行时的交通堵塞问题，又能够有效提高停车效率。母车采用带升降装置的轨道式四向穿梭车或自动导引车(AGV)或移动机器人(AMR)，布置轨道或规划路径可从多个方向对接停车库，配合停车库的设计，可从停车库的多个方向立体进行车辆存取，实现了立体停车库的高效密集存储。

本发明中，为了便于理解，将车辆或侧导向搬运器子车长度方向定义为纵向，宽度方向定义为横向，纵向凹槽导轨和横向凹槽导轨的定义随车辆或侧导向搬运器子车的方向而改变。实际工程应用中，可先定义全局坐标系再定义纵、横方向。平面指可承载侧导向搬运器子车运行的平面，平面高度不限于地平面，可以是平台、楼层等结构的地坪、地板等。

本发明提供了一种搭载侧导向搬运器的子母停车机器人立体停车系统，包括子母停车机器人和多层停车层，每层停车层上设有多个停车位；所述子母停车机器人包括母车和多台侧导向搬运器子车，侧导向搬运器子车进入母车后，由母车运载到目标停车层下方，再由母车升降侧导向搬运器子车，以使得侧导向搬运器子车进入不同层的停车层装卸车辆，每层停车层平面上均设有运行导轨，所述运行导轨包括：独立或交叉布置的横向导轨、纵向导轨和换向导轨；

所述运行导轨的高度小于搬运器底盘的离地间隙；

所述侧导向搬运器子车上设有由多个导向件构成的导向组件，所述导向件与纵向导轨/横向导轨/换向导轨的侧面相接触，导引侧导向搬运器子车沿纵向导轨/横向导轨/换向导轨移动，所述运行导轨相交处设有互通的空隙，供导向组件以及侧导向搬运器子车的行走机构通过；

所述母车的升降平台为侧面开口平台或四周无遮挡的全平台，其中，侧面开口平台设有多个用于供侧导向搬运器子车进出的开口；

所述升降平台和停车层上设有对接导向机构，所述对接导向机构用于对接运行导轨，以导引侧导向搬运器子车进出升降平台。

进一步地，所述侧导向搬运器子车的车体为长车体、短车体和伸缩车体中的任意一种。所述侧导向搬运器子车的车体高度小于其行驶路线上车辆的离地间隙或行驶路线上机械结构的离地间隙，所述的侧导向搬运器子车可在行驶路线上的车辆或机械结构之下，四向或多向穿梭行驶。

进一步地，所述运行导轨和导向组件的配合结构包括：

(1)侧面导轨的外侧面与导向组件的内侧接触；或者

(2)侧面导轨的内侧面与导向组件的外侧接触；或者

(3)两根运行导轨之间形成一条通道，导向组件以其外侧接触一根导轨的内侧面，或以其内侧接触另一根导轨的外侧面；

以上三种结构能设置于同一系统中，不同结构之间能平滑切换；

纵向导轨设置和横向导轨设置可采用不同结构组合，同一行驶方向也可设置为不同的结构；

其中，运行导轨朝向车体中心线的一侧面为运行导轨的内侧面，运行导轨背对车体中心线的一侧面为运行导轨的外侧面。

进一步地，所述两根纵向导轨和两根横向导轨为“井”字形交叉，在相交处设有互通的空隙，为一个导轨基础元件；所述导向组件包括：分别位于侧导向搬运器子车四角或靠近四角且对应相交处空隙位置的四个角部导向件，为一个导向基础元件；一个导轨基础元件和一个导向基础元件构成一个主纵横换向单元；

当侧导向搬运器子车沿纵向移动时，四个角部导向件与纵向导轨接触；

当侧导向搬运器子车沿横向移动时，四个角部导向件与横向导轨接触；

当侧导向搬运器子车纵向/横向换向时，四个角部导向件通过导轨相交处的空隙从接触纵向导轨转换为接触横向导轨，或者四个角部导向件通过导轨相交处的空隙从接触横向导轨转换为接触纵向导轨，完成行驶方向的转换。

进一步地，所述纵向导轨和横向导轨为“艹”字形交叉，在相交处设有互通的空隙，为一个基础元件；所述导向组件包括：分别位于侧导向搬运器子车上对应相交处空隙的两个导向件，两个导向件为一个基础元件；两个基础元件构成一个副纵横换向单元；

当侧导向搬运器子车沿纵向移动时，两个导向件与纵向导轨接触；

当侧导向搬运器子车沿横向移动时，两个导向件与横向导轨接触；

当侧导向搬运器子车纵向/横向换向时，两个导向件通过导轨相交处的空隙从接触纵向导轨转换为接触横向导轨，或者两个导向件通过导轨相交处的空隙从接触横向导轨转换为接触纵向导轨，完成行驶方向的转换。

进一步地，在纵向/横向换向时，设置一个主换向单元，或一个副换向单元，或者设置数个主换向单元和数个副换向单元的组合。

进一步地，所述导向组件还包括：位于侧导向搬运器子车上的可收放导向件及依设置安装的可收放导向件，保持任意时刻有两个或两个以上导向件与运行导轨接触，使侧导向搬运器子车稳定行驶或换向。在所需位置也可以用可收放导向件替换固定式安装的导向件。可收放导向件设置于搬运器上对应运行导轨和运行导轨相交处空隙的位置，如中部和四边/靠近四边等位置，依搬运器和总的运行导轨布局设置。

进一步地，所述换向导轨包括曲线导轨；两根所述曲线导轨保持间距相等形成一条曲线形带状通道，位于侧导向搬运器子车中部的两个可收放导向件放下处于低位，两个可收放导向件圆心之间的连线构成曲线形带状通道中心线的弦，两个可收放导向件随搬运器移动进入所述曲线形带状通道，为侧导向搬运器子车提供导向，以实现侧导向搬运器子车从一个方向到另一个方向的曲线转向。

进一步地，所述换向导轨包括斜向导轨；两根所述斜向导轨保持平行形成一条斜向通道，多个可收放导向件随侧导向搬运器子车移动进入所述斜向通道或到达斜向通道上方再放下处于低位进入所述斜向通道与斜向导轨接触，为侧导向搬运器子车提供导向，以实现侧导向搬运器子车沿斜向通道方向平移行驶。

进一步地，所述换向导轨还包括环形导轨；搬运器在运行导轨的导引下到达环形导轨上方，其多个对应环形导轨位置的可收放导向件处于低位，内侧均与环形导轨的外侧面接触，所述可收放导向件的外圆与环形导轨的外圆相切，相邻两个切点之间的连线构成的多边形是环形导轨外圆的内接多边形，可实现搬运器在环形导轨的导引下原地自旋换向。

进一步地，一段运行导轨或一段运行导轨的部分采用执行机构控制其立起或放平，构成活动导轨。

进一步地，所述对接导向机构为设于升降平台平面上且与所述运行导轨相同的对接导轨，或为布置在升降平台和停车层对接位置上的导航参照物；

其中，所述对接导轨与运行导轨对接后，所述导向组件与对接导轨/运行导轨相配合，导引多向搬运器子车进出升降平台；

所述侧导向搬运器子车上设有检测导航参照物的导引传感器，所述升降平台和停车层对接位置上的导航参照物对接后，导引传感器测量多向搬运器子车与导航参照物的相对位置传送给车载控制器校正控制侧导向搬运器子车的姿态行驶，导引侧导向搬运器子车进出升降平台，以及使所述导向组件与运行导轨准确配合。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)采用侧导向的导轨导引方式，搬运器子车可直接在停车层平面上行驶，相较传统专用轨道导引方式相对更为简单可靠，且相对专用轨道、搬运器换向机构等导引设施，维护难度、成本均能明显降低，在旧车库改造中，改造难度更低。

(2)导轨形式和驱动方式使得搬运器子车的行驶路径更为多样化，在实际调度控制中，可选路径更多，能够有效避让其他搬运器或避免行驶路径拥堵等问题，能有效提高停车效率。

(3)多种运行导轨和其组合形式多样化，在停车位的布局中可采用串并列式、矩阵式、圆环式等多种形式，可单层或多层或货架式布置，且具有纵横换向、斜向平移、曲线转向、自旋换向等多种路线转换功能，可以满足多种布局停车库的需要，高效利用停车场地。

(4)搬运器子车在存取车辆时，可选择纵向存取或横向存取或多向存取，运行兼具轨道搬运器的快速可靠和自动导引车的灵活多变等优点。既可以满足单、双工位货架式立体停车库的功能要求，也可以满足平面移动停车层的功能需求，更可以与母车联合运用从各个停车层的多个位置、多个方向进入，进行车辆存取或经规划导轨通道到达目标停车位，构建全面的智能立体停车系统，实现车辆的高效密集存储。

附图说明

图1为实施例1中的搭载侧导向搬运器的子母停车机器人立体停车系统的结构示意图；

图2为实施例1中的停车系统的平面示意图；

图3为实施例1中的侧导向搬运器子车的使用状态图；

图4为实施例1中的侧导向搬运器子车的结构示意图；

图5为实施例1中的侧导向搬运器子车的底部示意图；

图6为图2中的A处的局部放大图；

图7为实施例1中的侧导向搬运器子车沿导轨外侧面移动的原理图；

图8为实施例1中的侧导向搬运器子车沿导轨内侧面移动的原理图；

图9为实施例1中的母车的结构示意图；

图10为实施例1中的母车的工作示意图；

图11为图10中B处的局部放大图；

图12为实施例2中的侧导向搬运器子车沿通道导引移动的原理图；

图13为实施例3中的侧导向搬运器子车沿弧形通道导引移动的原理图；

图14为实施例4中的侧导向搬运器子车沿斜向通道导引移动的原理图；

图15为实施例5中的侧导向搬运器子车沿环形导轨导引移动的原理图；

图16为实施例6中的伸缩车体侧导向搬运器子车移动的原理图；

图17为实施例7中的停车系统的平面示意图。

附图标记：

11-纵向导轨；12-横向导轨；13-通道；131-弧形通道；132-斜向通道；15-活动导轨；16-环形导轨；17-停车架；2-侧导向搬运器子车；3-搬运执行装置；4-角部导向轮；41-可收放导向轮；42-副导向轮；5-母车；51-行走装置；52-升降机构；53-升降平台；54-对接导轨。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明中，为了便于理解，将车辆或搬运器长度方向定义为纵向，宽度方向定义为横向，纵向导轨和横向导轨的定义随车辆或搬运器的方向而改变。实际工程应用中，可先定义全局坐标系再定义纵、横方向。运行导轨均可导引搬运器穿梭移动。

实施例1

如图1所示，本发明提供了一种搭载侧导向搬运器的子母停车机器人立体停车系统，包括母车5、侧导向搬运器子车2和多层停车层，每层停车层上设有多个停车架17，每层停车层平面上设有纵横交叉的纵向导轨11和横向导轨12，车辆停放于停车架17上，停车架17下方的架空高度及停车架17之间的空间可供侧导向搬运器子车2空载时行驶。在本实施例中，如图2所示，纵向导轨11和横向导轨12为“井”字形交叉，纵向导轨11和横向导轨12的交叉处设有供导向组件和驱动组件通过的空隙。侧导向搬运器子车2进入母车5后，由母车5运载到目标停车层下方，再由母车5升降侧导向搬运器子车2，以使侧导向搬运器子车2进入不同层的停车层。母车5可运载侧导向搬运器子车2移动至货架不同的方位上进行车辆存取，货架间可布置单通道路径，多台母车5同时作业时可分别移动至货架的其他方位对接停车层，从而避免交通拥堵，减少场地占用，提高存储密集度和作业效率。

子母停车机器人的母车5采用全方位驱动的激光导航自动导引车(AGV)或移动机器人(AMR)，用四个舵轮驱动，可以实现直行、横行、平移、自旋等全方位移动按规划路径从各个方向与停车库对接。升降平台的升降机构可采用现有技术，例如：采用剪叉式升降机构升降四周无阻挡的全平台升降平台；或采用四组液压驱动或电力驱动的单桅柱伸缩机构配合链轮、吊挂链条升降四侧面开口的升降平台；或采用剪叉式升降装置联合一侧面液压油缸驱动的门架共同升降一侧为侧面开口的升降平台。侧导向搬运器子车2采用伸缩车体结构，其总高度小于车辆的最小离地间隙；车体处于伸出状态时长度大于车辆轴距；车体处于收缩状态时，其长度小于车辆轴距，总宽度小于车辆轮距，车辆的最小离地间隙高度及轮胎之间的空间可供侧导向搬运器子车2空载时四向行驶

如图3-图6所示，侧导向搬运器子车2包括车体、设于车体上的搬运执行装置3和行走机构。搬运执行装置3可采用梳齿式、夹抱式、车抬板式、维修点举升式等搬运器常用机构，在本实施例中，采用梳齿式机构，其主要采用升降机构带动梳齿架升降，与站台和立体车库的停车位上的梳齿架配合存取车辆，具体可采用剪叉式机构或其他顶升机构，可由液压缸或电动推杆等驱动，由于梳齿式升降机构已是成熟技术，本实施例中不进行详细概述。行走机构可采用单方向轮驱动方式或舵轮驱动(steering driving)方式或全方向轮驱动方式。单方向轮驱动方式分为全部轮驱动或部分轮驱动(部分轮无动力)，单个车轮由电机、减速器直接驱动，或者由主电机及减速器通过分动箱及离合器等机械装置分动驱动。单方向轮纵向行驶时驱动需要驱动的纵向车轮，横向行驶时驱动需要驱动的横向车轮，如中国专利申请CN112761396A中的结构，采用横纵切换的方式实现纵向和横向的移动。舵轮驱动(steering driving)方式，驱动轮为舵轮；全方向轮驱动方式，驱动轮为全向轮(omniwheel)或麦克纳姆轮(mecanum wheel)等全方向车轮；其他车轮为万向轮或全方向轮。舵轮和全向轮、麦克纳姆轮及其相应的控制为本领域技术人员基于该结构及常规舵轮和全向轮、麦克纳姆轮控制方式即可实现，在此不做赘述。在本实施例中，采用麦克纳姆轮(mecanum wheel)，取消横向车轮，可简化轮系切换装置和驱动装置；该结构为现有结构，在此不做赘述。

长车体是指其长度大于车辆轴距，短车体是指其长度小于车辆轴距，伸缩车体能根据工作状态利用伸缩装置调节车体长度，其长度在小于车辆轴距和车体最大长度之间伸缩变化。在本实施例中，采用长车体。

导向组件可以是滚轴、滚筒、滚轮等结构，用于在行驶过程中与设置在地面上的运行导轨相配合及接触，并受其约束，引导侧导向搬运器子车2的航向。具体地，在本实施例中，导向组件包括：分别位于侧导向搬运器子车2四角的四个角部导向轮4。运行导轨采用侧面导轨形式，即侧面导轨的外侧面与导向组件的内侧接触或侧面导轨的内侧面与导向组件的外侧接触。

如图7-图8所示，当侧导向搬运器子车2沿纵向移动时，四个角部导向轮4与纵向导轨11的内侧面或外侧面相接触。为提高角部导向轮4通过空隙的准确性，可在沿纵/横向分布的两个角部导向轮4之间设若干个可收放导向轮41，可收放导向轮41整体配置成可收放结构，即可采用转动或伸缩的方式，来接触/脱离导轨，在本实施例中，采用伸缩的方式来升降可收放导向轮41，以实现其与导轨的接触/脱离。

为实现四向行驶切换而分段设置的导轨之间的空隙的间距大于角部导向轮4轮廓线和驱动组件的对应方向的尺寸。纵向行驶时，麦克纳姆轮(mecanum wheel)沿径向和角部导向轮4依次通过横向导轨之间的空隙；横向行驶时，麦克纳姆轮(mecanum wheel)及其附属组件沿轴向和角部导向轮4依次通过纵向导轨之间的空隙；两处间隙是互通的。显然，在导轨交叉处纵向导轨分段之间的空隙大于纵向导轨分段之间的空隙，以便驱动组件：麦克纳姆轮(mecanum wheel)及其附属组件沿轴向通过。

显而易见的是，在为导向轮增加浮动压紧机构，使之保持与侧面导轨的有效接触，并且在导轨的衔接处和端头做倒角或圆角等导向处理，可以增加侧导向搬运器2行驶及方向转换时的稳定性、平顺性。

具体地，如图9-图11所示，在本实施例中，母车5主要由行走装置51、升降机构52、升降平台53等部件构成，升降平台53四侧面开口为开放式结构，以使得侧导向搬运器子车2可从四个方向上进出升降平台。在母车5上的侧导向搬运器子车2和停车位区域的运行导轨需要对接时，升降平台上设置有用于导引侧导向搬运器子车2进入运行导轨的对接导向机构为对接导轨54。如果母车5定位精度低则导轨对接精度差，将使侧导向搬运器子车2的过渡行驶出现卡滞等问题。因此，可采用自动导引车技术的无轨导向和有轨导向相结合的方法实现侧导向搬运器子车2的平稳过渡行驶。例如：在停车层出、入库站台和母车升降平台53上铺设导航参照物磁带替代一段运行导轨和对接导轨54，在侧导向搬运器子车2上安装磁导航传感器检测磁带。当母车5停位出现偏差时，即母车5的升降平台53和停车层出、入库站台的磁带之间也出现偏差，侧导向搬运器子车2上的磁导航传感器检测到自身与磁带的偏差，侧导向搬运器子车2的控制模块通过控制算法计算出修正偏差所需的控制侧导向搬运器子车2车身转动角度、移动距离、速度等控制量，然后进行运动控制，控制驱动装置使侧导向搬运器子车2校正姿态沿出、入库站台的磁带行驶，最终使母车5的停位偏差得到修正，使侧导向搬运器子车2上的导引组件顺利进入运行导轨，导引侧导向搬运器子车2沿运行轨道正常行驶，完成无轨导向向有轨导向的平稳切换。反之，侧导向搬运器子车2从停车位区域返回母车5时，侧导向搬运器子车2的导向件脱离停车库的运行导轨后，磁导航传感器检测磁带偏差，其控制模块控制驱动装置使侧导向搬运器子车2校正姿态从出、入库站台驶入升降平台，并在过渡行驶时沿升降平台上的磁带行驶，最终母车5的停位偏差得到修正，侧导向搬运器子车2可以准确停位在母车5上，完成有轨导向向无轨导向的平稳切换。从而提高所述子母停车机器人与停车库对接的容错性、适应性、准确性，进而保证所述子母停车机器人立体停车系统的可靠、安全、高效运行。同理，不设置专用导航参照物，所述侧导向搬运器子车2配置视觉传感器或激光雷达等传感器作为导引传感器用于检测导航参照物：母车升降平台或出、入库站台等的特征以及侧导向搬运器子车2与导航参照物的相对位置用于导引，也可采用其他自动导引车导引技术，经控制模块计算后控制驱动装置使侧导向搬运器子车2校正姿态进出升降平台或使侧导向搬运器子车2的导向组件接触运行导轨。此项对接方法也可用于停车层内不便设置运行导轨的路段，如防火隔断门等处，侧导向搬运器子车2脱离运行导轨导引通过该路段导航参照物无轨导引过渡行驶再接触运行导轨导引继续行驶。所述侧导向搬运器子车2的姿态校正、运动控制，结合其驱动方式，单方向轮驱动方式可采用差速驱动模式，舵轮及全方向轮驱动方式可采用全方位驱动模式，相应的自动导引车控制技术为本领域技术人员基于该结构及常规控制方式即可实现，在此不做赘述。

在本实施例中，对接导向机构54采用与纵向导轨11和横向导轨12相同布局的井”字形布局，采用导轨对接导轨的方式，导引侧导向搬运器子车2进入停车层的形式，以提高侧导向搬运器子车2从升降平台53进入停车层的快捷性。

实施例2

在本实施例中，如图12所示运行导轨采用两根平行的侧面导轨之间形成一条供导向组件通行的通道13的形式，纵向导轨11和横向导轨12交叉处设置有供导向组件及搬运器车轮通过的空隙，搬运器可采用中国专利申请CN112761396A中的搬运器，在该搬运器的基础上加装相应的导向件即可。

纵向行驶时，横向上的可收放导向轮41及横移轮组均处于高位，退出通道13；在切换方向时，进行横纵轮组切换的同时，纵向的可收放导向轮41升起，横向上的可收放导向轮41下降，沿横向的通道13移动。

实施例3

如图13所示，在本实施例中，运行导轨采用两根弧形导轨之间形成的一条供导向组件通行的弧形通道131，连接两个以搬运器纵向为参照互成90°的停车区域。搬运器2的9个导向轮都采用可收放导向轮41，在两侧纵向导轨11和通道13的导引下进入出发位置。收起与纵向导轨11接触的六个可收放导向轮41，沿纵向中心线布置的三个可收放导向轮41通过通道13开始进入弧形通道131时，其中一个收起处于高位脱离通道13，另两个处于低位的可收放导向轮41圆心之间的连线构成弧形通道131中心线(弧线)的弦，搬运器2采用单方向轮驱动方式，在纵向驱动轮组的差速模式驱动下，受到两个处于低位的可收放导向轮41沿弧形通道131的导引，转向到达呈90°布置的另一停车区域。活动导轨15在执行机构的带动下可以立起和放平，立起时可与导向轮接触提供导引，放平时可不阻挡车轮通过，布置在通道13和弧形通道131连接处，弧形通道131的两侧弧形导轨的一部分处于立起状态，到达位置的横向导轨12对应另一侧横向导轨的两个分段处于放平状态。搬运器2到达后，收起纵向中心线的可收放导向轮41处于高位脱离通道13。对应横向导轨的两个分段活动导轨15立起，弧形通道131两侧的活动导轨15放平可让角部导向轮4和横向可收放导向轮41以及横向车轮通过；搬运器放下横向车轮以及四个角部导向轮4和横向的可收放导向轮41，与对应的横向导轨12和活动导轨15接触即可横向行驶；纵向行驶则放下纵向车轮以及对应纵向导轨11的6个可收放导向轮41，即可纵向行驶。同理，采用类似的导轨布局，通过一条弧形通道131也可以连接两个以搬运器横向为参照互成90°的停车区域；通过其他曲线通道和舵轮驱动方式或全方向轮驱动方式可以使搬运器实现不同方向的转向。

弧形通道131和其他诸如“U”形、“S”形等曲线通道可以提供多种运行路线和停车位组合，使停车位布局更加合理，有效利用停车库场地。

实施例4

如图14所示，在本实施例中，搬运器2从出发位置如图14(a)所示行驶至转换位置如图14(b)所示完成纵向-斜向平移行驶转换，可沿斜向通道132斜向平移行驶。图例：“+”表示可收放导向轮41放下处于低位；“-”表示可收放导向轮41收起处于高位。搬运器纵向行驶纵向轮组采用舵轮驱动方式，横向行驶横向轮组采用单方向轮驱动方式，行驶方向转换时通过与实施例1中描述的相同方式切换纵向或横向轮组。九个导向轮均为可收放导向轮41。搬运器2在进入出发位置前，纵向中心线的三个可收放导向轮41收起处于高位，依靠角部和侧边的六个可收放导向轮41的内侧与纵向导轨11的外侧面接触导引纵向行驶。搬运器2开始进入出发位置时，纵向中心线的三个可收放导向轮41越过横向导轨12后依次放下处于低位进入通道13。搬运器2从出发位置驶往转换位置的过程中，依次收起即将与运行导轨发生干涉的可收放导向轮41，依次放下需要与运行导轨接触的可收放导向轮41，在通道13和纵向导轨11的接力衔接导引下，保持至少两个可收放导向轮41与运行导轨接触，行驶至转换位置如图14(b)所示。然后，纵向轮组的舵轮旋转至与斜向通道132平行的角度，对角线上的三个可收放导向轮41放下处于低位与斜向通道132接触，其他可收放导向轮41收起处于高位与运行导轨脱离，搬运器2即可沿斜向通道132斜向平移行驶。同理，通过布置不同倾斜角度的斜向通道和在搬运器上不同位置的可收放导向轮配合，搬运器可以实现从纵向或横向转换为不同方向的斜向平移行驶；也可以在到达位置布置类似布局的运行轨道与其他布局连接，使搬运器转换为纵向、横向等方向行驶。

实施例5

如图15所示，在本实施例中，搬运器2沿环形导轨16的导引逆时针转向90°。搬运器2上的十个导向轮均为可收放导向轮41，搬运器2依靠八个可收放导向轮41处于低位与纵向导轨11接触导引驶入转换位置，搬运器纵向中心线上的两个可收放导向轮41在与环形导轨16接触之前收起处于高位。到达如图12所示的转换位置后，中部的四个可收放导向轮41收起处于高位与对应的纵向导轨11脱离接触，角部的四个可收放导向轮41以及纵向中心线上的两个可收放导向轮41处于低位与环形导轨16接触，其接触点之间连线形成的六边形与环形导轨16外环的轮廓线-外圆内接，搬运器2切换为横向行驶，受环形导轨16导引并在放下处于低位的横向驱动轮差速驱动模式驱动下自旋转向90°完成转向。然后，搬运器2切换为纵向行驶，纵向中心线上的两个可收放导向轮41分别收起处于高位，中部的四个可收放导向轮41放下以及角部的四个可收放导向轮41处于低位继续与对应的纵向导轨11接触导引搬运器驶出转换位置。活动导轨15在搬运器2自旋转向时放平，使驱动组件和可收放导向轮41得以通过，待搬运器2自旋转向完成后立起与纵向导轨11衔接，使搬运器2的导引可以平顺过渡。同理，布置不同转向角度布局的驶入和驶出对应的纵向导轨11或横向导轨12，搬运器2可以沿环形导轨16实现从纵向或横向转到不同角度方向的自旋换向。

实施例6

如图16所示，在本实施例中，搬运器2采用伸缩车体，一个停车位布置为纵横换向站点，对应由一个主纵横换向单元和两个副纵横换向单元组成，搬运器2的本体上安装有四个角部导向轮4和分别安装在两个伸缩段上的四个副导向轮42。搬运器2空载时伸缩段收缩可在车辆下方四向穿梭行驶，主纵横换向单元起主要导引作用，纵向行驶时依靠四个角部导向轮4和四个副导向轮42，与纵向导轨11接触导引；横向行驶时依靠四个角部导向轮4与横向导轨12接触导引。搬运器2负载时伸缩段伸出，一个主纵横换向单元和两个副纵横换向单元共同作用，纵向行驶或横向行驶时四个角部导向轮4和四个副导向轮42分别与纵向导轨11或横向导轨12接触导引。

实施例7

如图17所示，本实施例提供了一种停车系统，其综合运用了实施例2、实施例3、实施例4和实施例5中的导轨布局以及行、列或矩阵式停车位布局，利用上述实施例中的导轨布局将停车位A区(A1-A7)、B区(B1-B4)、C区(C1-C3)和D区(D1-D6)连接起来。四台侧导向搬运器2在纵向和横向行驶时均是导向轮内侧与运行导轨外侧面接触受运行导轨导引，1号、2号侧导向搬运器2的主要导向轮安装在车体的四边，驱动轮设置在四边；3号、4号侧导向搬运器2的主要导向轮安装在车体的底部靠近四边，驱动轮设置在四个角部导向轮之前。四台侧导向搬运器2可以采用长车体或短车体或伸缩车体配置梳齿式、车抬板式、夹持轮胎式、维修点顶升式等搬运执行装置，在布置有运行导轨的停车位、运行路线中行驶搬运车辆。

具体地，举例来说，若需1号侧导向搬运器2将车辆搬运到B区B2停车位，负载搬运器沿纵向导轨11和通道13驶入A1停车位，放下与斜向通道132位置对应的三个可收放导向轮41进入斜向通道132，收起其他可收放导向轮41；四个纵向车轮(舵轮)转向与斜向通道平行，驱动1号侧导向搬运器2沿斜向通道132导引到达B3；转换对应的车轮组和收放对应的可收放导向轮41，转为纵向行驶经通道13导引到达B1，然后转为横向行驶到达B2，卸下车辆完成搬运任务。1号侧导向搬运器2到达B1后，还可以依靠通道中两个放下的可收放导向轮41，收起纵向中心线上的一个可收放导向轮41及其他可收放导向轮41，四个纵向车轮(舵轮)随动转向或差速转向，沿弧形通道131导引到达C2停车位；转换对应的车轮组和收放对应的可收放导向轮41，继而横向行驶到达C1或C3停车位。若需3号侧导向搬运器2将车辆搬运到C区C3停车位，负载搬运器在D1停车位的环形导轨16处放下与环形导轨16对应的六个可收放导向轮41与环形导轨16接触，切换为横向车轮差速转向，在环形导轨16导引下顺时针自旋换向90°；转换对应的车轮组和收放对应的可收放导向轮41，转换为纵向行驶到达C2停车位，再转为横向行驶到达C1停车位，卸下车辆完成搬运任务。2号侧导向搬运器2正在纵向导轨11的导引下从母车驶往A4停车位，4号侧导向搬运器2完成搬运任务从A7停车位沿横向导轨12驶往母车。

应当理解的是，侧导向搬运器子车2在平面上的运行不局限于一种方式，可采用多种组合方式实现点到点的移动，具体采用何种方式根据实际停车数量、车辆存放位置等因素进行考虑。

以上具体说明了侧导向搬运器子车2在停车层平面基于其功能可进行的该层内部调度搬运停车。本实施例还配置了两种型号的子母停车机器人，两种型号的行走装置51均配置为四舵轮全方位驱动，母车5为激光导航全方位移动机器人。如图10所示，型号I的升降机构52配置四套单桅柱液压伸缩臂及链轮、链条升降四侧面开口的升降平台53，升降平台53设置有呈“井”字形交叉的对接导轨54，侧导向搬运器子车2可四向进出升降平台53。型号II的升降机构52配置后侧双油缸液压举升门架和底部剪叉式升降机构联合升降三侧面升降平台53，与全平台升降区别在后侧有举升门架不可进出，升降平台53设置有呈“井”字形交叉的对接导轨54，侧导向搬运器子车2可三向进出升降平台53。I型子母停车机器人横向行驶到达目标A7停车位侧方，升降机构52升起升降平台53与A7停车位对接，对接导轨54与运行导轨的横向凹槽导轨12对齐，4号侧导向搬运器空载或载车在导向组件沿横向凹槽导轨12进入对接导轨54导引下驶入升降平台53，升降机构52降下升降平台53和侧导向搬运器子车2，母车运载侧导向搬运器子车2及车辆前往目标站台卸载。II型子母停车机器人纵向行驶到达目标A4停车位前方，完成与I型子母停车机器人相同动作，侧导向搬运器子车2在导向组件沿对接导轨54进入纵向凹槽导轨11导引下驶出升降平台53，将运载的车辆通过侧导向搬运器子车2输送、移载停放于A4停车位，然后回收侧导向搬运器子车2或直接前往下一目标点运载其他侧导向搬运器子车。

本实施例还配置有上位系统统一调度子母停车机器人和母车和侧导向搬运器子车2，上位系统由中控计算机和通讯模块组成，上位系统与子母停车机器人的母车、侧导向搬运器子车2通过无线网络进行通讯。立体停车库由呈矩阵或圆柱塔楼等多种形式分布的多层平台构成，本实施例采用如图1所示的梳齿式停车架立体停车库。系统中母车与侧导向搬运器子车2的数量根据运行环境配置，可以是1:1，也可以是a:b，母车数量比侧导向搬运器子车2多或比侧导向搬运器子车2少。系统运行过程如下：

1、驾驶人将车辆停至入库站台上，下车；

2、上位系统收到站台的车辆安全、到位信号，中控计算机通过通讯模块发送存车任务指令给空闲的子母停车机器人；

3、空闲的子母停车机器人行驶到站台位置，升降平台对准站台，上位系统或母车控制系统发送指令给侧导向搬运器子车2，侧导向搬运器子车2根据站台类型纵向或横向驶入梳齿式停车架下方，升起梳齿架与梳齿式停车架啮合将车辆抬起，驶回母车升降平台；

4、侧导向搬运器子车2降下梳齿架至低位，在升降平台驻车时，轮系切换装置使全部车轮处于低位与升降平台接触，避免侧导向搬运器子车2在母车行驶时滑动；侧导向搬运器子车2报告上位系统和母车控制系统装载任务完成。

5、上位系统发送目标位置给子母停车机器人，子母停车机器人行驶到目标平面位置，将升降平台提升对准平台，侧导向搬运器子车2升起梳齿架、切换轮系至需要行驶方向。

6、侧导向搬运器子车2在导向轨道系统中运行到目标停车位，降下梳齿架，车辆停在停车位梳齿式停车架上，侧导向搬运器子车2向上位系统和母车报告卸载任务完成。

7、侧导向搬运器子车2驶回母车，母车向上位系统报告存车任务指令完成，等待上位系统调度指令返回休息点或开始下一次搬运任务。

8、取车任务执行过程与存车相同。

在升降平台和侧导向搬运器子车2的四向行驶功能配合下可直接搬运通道周边停车位的车辆。根据母车升降平台是否安装梳齿架、子母停车机器人配置比例，当所取目标车辆位于中间区域停车位时，上位系统调度子母停车机器人或单独调度母车、侧导向搬运器子车2协同工作可以有多种模式或多种模式组合完成取车：

1、与通道之间间隔一个有车停车位，子母停车机器人先将障碍车辆搬运到所在区或其他区的空闲车位。再回来，侧导向搬运器子车2通过空车位形成的通道将目标车辆搬运到母车上，子母停车机器人再将目标车辆搬运到站台，完成取车；或者，由另一台子母停车机器人将目标车辆搬运到站台，完成取车。

2、与通道之间间隔一个有车停车位，无空闲停车位时，两台子母停车机器人协同工作，一台子母停车机器人将障碍车辆搬运到自身上暂存，另一台子母停车机器人将目标车辆取出送至站台，前一台子母停车机器人再将障碍车辆搬运至原目标车辆停车位，完成取车。

3、与通道之间间隔多个有车停车位，一台子母停车机器人或多台子母停车机器人按模式1、2或模式组合协同工作，完成取车。

4、与通道之间间隔多个有车停车位，同层平台有空闲车位。多台子母停车机器人可将各自携带的侧导向搬运器子车2放入同层平台。根据存取车任务的比例，当取车任务多时或侧导向搬运器子车2数量大于母车时，部分侧导向搬运器子车2可驻留立体车库。同平台的侧导向搬运器子车2在上位系统调度下，依次将障碍车辆搬运到空闲车位，为目标车辆打开搬运通道，再按模式1完成取车。同时，空闲母车可在上位系统调度下配合其他驻留侧导向搬运器子车2完成其他存取车任务。

5、与通道之间间隔多个有车停车位，同层平台无空闲车位。多台子母停车机器人可将各自携带的侧导向搬运器子车2放入同层平台与驻留侧导向搬运器子车2协同工作，上位系统调度母车到达需要位置，所有侧导向搬运器子车2在上位系统的调度下按同一节拍同时移动整行或整列的关联停车位上的障碍车辆，同时运用模式1、2，为目标车辆打开搬运通道，再按模式1完成取车。同时，空闲母车可在上位系统调度下配合其他驻留侧导向搬运器子车2完成其他存取车任务。以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (13)

1.一种搭载侧导向搬运器的子母停车机器人立体停车系统，包括子母停车机器人和多层停车层，每层停车层上设有多个停车位；所述子母停车机器人包括母车和多台侧导向搬运器子车，侧导向搬运器子车进入母车后，由母车运载到目标停车层下方，再由母车升降侧导向搬运器子车，以使得侧导向搬运器子车进入不同层的停车层装卸车辆，其特征在于：

每层停车层平面上均设有运行导轨，所述运行导轨包括：独立或交叉布置的横向导轨、纵向导轨和换向导轨；

所述运行导轨的高度小于搬运器底盘的离地间隙；

所述侧导向搬运器子车上设有由多个导向件构成的导向组件，所述导向件与纵向导轨/横向导轨/换向导轨的侧面相接触，导引侧导向搬运器子车沿纵向导轨/横向导轨/换向导轨移动，所述运行导轨相交处设有互通的空隙，供导向组件以及侧导向搬运器子车的行走机构通过；

所述母车的升降平台为侧面开口平台或四周无遮挡的全平台，其中，侧面开口平台设有多个用于供侧导向搬运器子车进出的开口；

所述升降平台和停车层对接位置上设有对接导向机构，所述对接导向机构用于对接运行导轨，以导引侧导向搬运器子车进出升降平台。

2.如权利要求1所述的搭载侧导向搬运器的子母停车机器人立体停车系统，其特征在于，所述侧导向搬运器子车的车体为长车体、短车体和伸缩车体中的任意一种。

3.如权利要求1所述的搭载侧导向搬运器的子母停车机器人立体停车系统，其特征在于，所述侧导向搬运器子车的车体高度小于其行驶路线上车辆的离地间隙或行驶路线上机械结构的离地间隙，所述的侧导向搬运器子车可在行驶路线上的车辆或机械结构之下，四向或多向穿梭行驶。

4.如权利要求1所述的搭载侧导向搬运器的子母停车机器人立体停车系统，其特征在于，所述运行导轨和导向组件的配合结构包括：

(1)侧面导轨的外侧面与导向组件的内侧接触；或者

(2)侧面导轨的内侧面与导向组件的外侧接触；或者

(3)两根运行导轨之间形成一条通道，导向组件以其外侧接触一根导轨的内侧面，或以其内侧接触另一根导轨的外侧面；

以上三种结构能设置于同一系统中，不同结构之间能平滑切换；

纵向导轨设置和横向导轨设置可采用不同结构组合，同一行驶方向也可设置为不同的结构；

其中，运行导轨朝向车体中心线的一侧面为运行导轨的内侧面，运行导轨背对车体中心线的一侧面为运行导轨的外侧面。

5.如权利要求1所述的搭载侧导向搬运器的子母停车机器人立体停车系统，其特征在于，所述两根纵向导轨和两根横向导轨为“井”字形交叉，在相交处设有互通的空隙，为一个导轨基础元件；所述导向组件包括：分别位于侧导向搬运器子车四角且对应相交处空隙位置的四个角部导向件，为一个导向基础元件；一个导轨基础元件和一个导向基础元件构成一个主纵横换向单元；

当侧导向搬运器子车沿纵向移动时，四个角部导向件与纵向导轨接触；

当侧导向搬运器子车沿横向移动时，四个角部导向件与横向导轨接触；

当侧导向搬运器子车纵向/横向换向时，四个角部导向件通过导轨相交处的空隙从接触纵向导轨转换为接触横向导轨，或者四个角部导向件通过导轨相交处的空隙从接触横向导轨转换为接触纵向导轨，完成行驶方向的转换。

6.如权利要求5所述的搭载侧导向搬运器的子母停车机器人立体停车系统，其特征在于，所述纵向导轨和横向导轨为“艹”字形交叉，在相交处设有互通的空隙，为一个导轨基础元件；所述导向组件包括：分别位于侧导向搬运器子车上对应相交处空隙的两个导向件，两个导向件为一个导向基础元件；一个导轨基础元件和一个导向基础元件构成一个副纵横换向单元；

当侧导向搬运器子车沿纵向移动时，两个导向件与纵向导轨接触；

当侧导向搬运器子车沿横向移动时，两个导向件与横向导轨接触；

当侧导向搬运器子车纵向/横向换向时，两个导向件通过导轨相交处的空隙从接触纵向导轨转换为接触横向导轨，或者两个导向件通过导轨相交处的空隙从接触横向导轨转换为接触纵向导轨，完成行驶方向的转换。

7.如权利要求6所述的搭载侧导向搬运器的子母停车机器人立体停车系统，其特征在于，在纵向/横向换向时，设置一个主换向单元，或一个副换向单元，或者设置数个主换向单元和数个副换向单元的组合。

8.如权利要求1所述的搭载侧导向搬运器的子母停车机器人立体停车系统，其特征在于，所述导向组件还包括：位于侧导向搬运器子车上的可收放导向件，保持任意时刻有两个或两个以上导向件与运行导轨接触，使侧导向搬运器子车稳定行驶或换向。

9.如权利要求1所述的搭载侧导向搬运器的子母停车机器人立体停车系统，其特征在于，所述换向导轨包括曲线导轨；两根所述曲线导轨保持间距相等形成一条曲线形带状通道，位于侧导向搬运器子车中部的两个可收放导向件放下处于低位，两个可收放导向件圆心之间的连线构成曲线形带状通道中心线的弦，两个可收放导向件随搬运器移动进入所述曲线形带状通道，为侧导向搬运器子车提供导向，以实现侧导向搬运器子车从一个方向到另一个方向的曲线转向。

10.如权利要求1所述的搭载侧导向搬运器的子母停车机器人立体停车系统，其特征在于，所述换向导轨包括斜向导轨；两根所述斜向导轨保持平行形成一条斜向通道，多个可收放导向件随侧导向搬运器子车移动进入所述斜向通道或到达斜向通道上方再放下处于低位进入所述斜向通道与斜向导轨接触，为侧导向搬运器子车提供导向，以实现侧导向搬运器子车沿斜向通道方向平移行驶。

11.如权利要求1所述的搭载侧导向搬运器的子母停车机器人立体停车系统，其特征在于，所述换向导轨还包括环形导轨；搬运器在运行导轨的导引下到达环形导轨上方，其多个对应环形导轨位置的可收放导向件处于低位，内侧均与环形导轨的外侧面接触，所述可收放导向件的外圆与环形导轨的外圆相切，相邻两个切点之间的连线构成的多边形是环形导轨外圆的内接多边形，可实现搬运器在环形导轨的导引下原地自旋换向。

12.如权利要求1所述的搭载侧导向搬运器的子母停车机器人立体停车系统，其特征在于，一段运行导轨或一段运行导轨的部分采用执行机构控制其立起或放平，构成活动导轨。

13.如权利要求1所述的搭载侧导向搬运器的子母停车机器人立体停车系统，其特征在于，所述对接导向机构为设于升降平台平面上且与所述运行导轨相同的对接导轨，或为布置在升降平台和停车层对接位置上的导航参照物；

其中，所述对接导轨与运行导轨对接后，所述导向组件与对接导轨/运行导轨相配合，导引多向搬运器子车进出升降平台；

所述侧导向搬运器子车上设有检测导航参照物的导引传感器，所述升降平台和停车层对接位置上的导航参照物对接后，导引传感器测量多向搬运器子车与导航参照物的相对位置传送给车载控制器校正控制侧导向搬运器子车的姿态行驶，导引侧导向搬运器子车进出升降平台，以及使所述导向组件与运行导轨准确配合。

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