CN214659181U - 一种新型双齿式泊车机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于泊车机器人技术领域，公开一种新型双齿式泊车机器人。所述机器人包括：呈横梁、一对结构对称相同的左叉臂和右叉臂、一对固定架和一对舵轮；两个固定架导轨结构与横梁相连接，其一侧与一个舵轮固定连接，另一侧与左叉臂或右叉臂固定连接；左叉臂和右叉臂上分别安装一个万向轮；左叉臂和右叉臂上分别安装一个万向轮，所述万向轮的中心点在水平面上的投影与舵轮的中心点在水平面上的投影一起围成一个矩形。本实用新型通过将舵轮与叉臂向连接，让舵轮带动左叉臂或右叉臂移动，简化了泊车机器人旋转时的计算过程，只需要计算一个角度即可获得四个轮子应当旋转的角度，只需要计算一个计算角度即可获得两个舵轮应当旋转的角度。

Description

一种新型双齿式泊车机器人

技术领域

本实用新型属于泊车机器人技术领域，涉及一种停车场用将车辆航运到或搬离停车位的自动化设备，具体地说是一种新型双齿式泊车机器人及其移动方法。

背景技术

目前，停车场的单层航运机器人基本上都采用四爪结构，左、右各一个行走臂加中间两根夹持臂，通过一个行走臂和一个夹持臂的运动将车辆轮胎夹起来通过行走臂的移动实现车辆的搬运。这种机构需要单独为中间的两个夹持臂各设计一套移动机构，不仅增加了结构的复杂程度，而且增加重量和制造成本，有必要加以改进。

目前已经出现了双齿式泊车机器人，该机器人的两个叉臂上安装有万向轮，可在一字形的车架上移动。这种泊车机器人在搬运车辆时，根据车辆轴距的不同，两个万向轮之间、万向轮和舵轮之间的位置关系不同，四个轮子连线呈梯形(不一定是等腰梯形)。因此，这种泊车机器人在搬运车辆搬运机器人是重新寻找运动的中心点，并进行复杂的计算，对每个轮子进行分别控制，尤其在搬起车辆转弯或旋转时，每个轮子之间旋转的角度和转速都是需要分别计算和控制，一旦其中一个数据出错，就会造成停机或发生事故。

发明内容

鉴于现有技术中存在上述技术问题，本实用新型的目的是针对现有的双齿式泊车机器人存在运动中心点不断变化，算法复杂，不易控制，容易出错的问题，设计一种新型双齿式泊车机器人。

本实用新型的技术方案如下所述：

本实用新型提供一种新型双齿式泊车机器人，所述机器人包括：呈一字形结构的横梁100、一对结构对称相同的左叉臂200和右叉臂300、一对固定架110和一对舵轮120；两个所述固定架110通过一个或数个导轨结构130与横梁100的左侧、右侧、上侧或下侧相连接，所述固定架110的一侧与一个舵轮120固定连接，另一侧与左叉臂200或右叉臂300固定连接；左叉臂200和右叉臂300分别安装在横梁100的同一侧；左叉臂200和右叉臂300上分别安装一个万向轮340，所述万向轮340的中心点在水平面上的投影与舵轮120的中心点在水平面上的投影一起围成一个矩形；所述横梁100的中点安装有联动机构150，所述联动机构150 分别与左叉臂200和右叉臂300相连接，使得左叉臂200与横梁100的中心点之间的距离和右叉臂300与横梁100的中心点之间的距离保持相同的状态。

在上述技术方案中，直接使用舵轮作为左叉臂200和右叉臂300在横梁上移动的驱动结构，使得左叉臂200或右叉臂300在移动时，其上的万向轮340和对应的舵轮120的相对位置不变。同时，联动机构150使得左叉臂200与横梁100的中心点之间的距离和右叉臂300与横梁100的中心点之间的距离保持相同的状态。如此，在左叉臂200移动时，右叉臂300 就向相反的方向移动相同的位移。这样无论左叉臂200和右叉臂300如何沿着横梁100移动，所述万向轮340的中心点在水平面上的投影与舵轮120的中心点在水平面上的投影一起围成一个矩形，该矩形的与横梁100的延伸方向相同的一对边的长度随着变化，但是，该矩形的对角线的交点的位置相对于横梁100一直不变，且该交点的位置大概在整个泊车机器人的中心位置。因此，如果泊车机器人的移动一直参考该交点计算万向轮或舵轮的转速和转动角度，那么就不需要每次计算都重新寻找运动的中心点，直接计算万向轮或舵轮转动角度和转速即可。

特别是，当泊车机器人搬起车辆旋转时，由于运行的中心点位于四个轮子围成的矩形的中心点，如图6所示，只要万向轮或舵轮以此点为圆心，顺时针或逆时针转动一定角度α，使车轮前进方向与圆心和车轮的连线相垂直，并以相同的移动速度驱动，泊车机器人就能够围绕上述圆心发生转动，移动不同的距离转动的角度不同。

在进一步的技术方案中，所述联动机构150包括左齿条151、右齿条152和中心齿轮153；所述左齿条151与左叉臂200固定连接且水平放置，所述右齿条152与右叉臂300固定连接且水平放置，所述中心齿轮153固定安装在横梁100的中心点上；所述左齿条151和右齿条152均水平放置，且均与中心齿轮153啮合。

在进一步的技术方案中，所述左叉臂200和右叉臂300对应轮胎的位置设有轮毂限位座 330，所述轮毂限位座330中安装有轮胎托架331。

在更进一步的技术方案中，所述轮胎托架331包括滚动组件332、固定块334和弹簧335。所述滚动组件332包括滚动轴套336、滚子轴337和轴架338。所述滚动轴套336套在滚子轴 337上，所述滚子轴337排成两排或两排以上安装在轴架338上。所述轴架338包括一个横向支架3381、两个第一纵向支架3382和一个或多个第二纵向支架3383。所述横向支架3381位于滚动组件332的后侧。所有第一纵向支架3382和第二纵向支架3383相互平行。所述第一纵向支架3382为两个转动连接的片状结构，分别为第一后侧支架3384和前侧支架3385，所述第二纵向支架3383为两个转动连接的片状结构，分别为第二后侧支架3386和前侧支架3385。第一后侧支架3384位于滚动组件332的左右两侧，第二后侧支架3386位于滚动组件332的中部，且都与横向支架3381固定连接。所述滚子轴337安装在两个纵向支架之间。所述第一纵向支架3382的第一后侧支架3384端的外侧固定安装有第一固定块3341，其前侧支架3385端的外侧固定安装第三固定块3343，其前侧支架3385靠近转动连接结构的位置的外侧固定安装有第二固定块3342。片状的所述弹簧335的一端固定在第一固定块3341上，并穿过第二固定块3342和第三固定块3343。

在再进一步的技术方案中，所述轮胎托架331通过第一后侧支架3384与轮毂限位座330 固定连接。再进一步的，全部或者远离横向支架3381的两排或两排以上所述滚动轴套336的直径随着与横向支架3381间的距离增加而逐渐减小。再进一步的，所述轮胎托架331的上表面与左叉臂200或右叉臂300的上表面之间存在≥10mm的高度差。再进一步的，最外面一排滚动轴套336为三角形的垫块339。再进一步的，所述横向支架3382为块状结构，所述第一后侧支架3384和第二后侧支架3386的底部设置了一个或多个横向的固定支架333。

在更进一步的技术方案中，所述左叉臂200的辊毂限位座330位于其左侧，右叉臂300 的辊毂限位座330位于其右侧，将车辆抬离地面时左叉臂200和右叉臂300作相离运动；或者左叉臂200的辊毂限位座330位于其右侧，右叉臂300的辊毂限位座330位于其左侧，将车辆抬离地面时左叉臂200和右叉臂300作相对运动。前一种方式，将车辆抬离地面时，左叉臂200和右叉臂300插入车辆的两排车轮之间，左叉臂200和右叉臂300作相离运动，将两排轮胎都抬离地面；后一种方式，将车辆抬离地面时，左叉臂200和右叉臂300插入车辆的两排车轮外侧，左叉臂200和右叉臂300作相对运动，将两排轮胎都抬离地面。

在进一步的技术方案中，所述横梁100上与左叉臂200和右叉臂300同侧的中间设有光电感应器140，用于检测车辆的位置和车辆轮胎距等参数。

上述新型双齿式泊车机器人的移动方法包括如下内容：

当泊车机器人沿着直线移动时，转动舵轮和万向轮，使它们朝向前进方向，并使两个舵轮以相同的转速转动；

当泊车机器人原地旋转时，记轮子朝向横梁延伸方向时为初始状态，与左叉臂相连的舵轮沿逆时针方向旋转角度α，与右叉臂相连的舵轮沿顺时针方向旋转角度α，左叉臂上的万向轮沿顺时针方向旋转角度α，右叉臂上的万向轮沿逆时针方向旋转角度α；

当泊车机器人以β角度转弯时，泊车机器人首先沿直线移动到转弯的拐点，然后在原地整体旋转β角度，最后沿直线移动移动；

其中，角度α的计算公式如下：

α＝arctan(L/D)

其中，α为泊车机器人原地旋转时舵轮或万向轮旋转的角度，L为两个舵轮的中心点之间的距离或两个万向轮的中心点之间的距离，D为同一个叉臂上的舵轮的中心点和万向轮的中心点之间的距离。

在进一步的技术方案中，当泊车机器人原地旋转角度β时舵轮或万向轮转动的角度δ的计算公式如下：

其中，δ为泊车机器人原地旋转角度β时舵轮或万向轮转动的角度，L为两个舵轮的中心点之间的距离或两个万向轮的中心点之间的距离，D为同一个叉臂上的舵轮的中心点和万向轮的中心点之间的距离，r为舵轮或万向轮轮子的半径。

本实用新型具有如下有益效果：上述泊车机器人中通过将舵轮与叉臂向连接，让舵轮带动左叉臂或右叉臂移动，并使得叉臂的万向轮的中心点在水平面上的投影与舵轮的中心点在水平面上的投影一起围成一个矩形，简化了泊车机器人旋转时的计算过程，只需要计算一个角度即可获得四个轮子应当旋转的角度，只需要计算一个计算角度即可获得两个舵轮应当旋转的角度。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的泊车机器人的俯视图；

图2为本实用新型实施例1的泊车机器人的侧视图；

图3为本实用新型泊车机器人轮转旋转原理示意图；

图4为本实用新型实施例的泊车机器人叉臂的一个轮胎托架的立体结构图；

图5为本实用新型实施例的泊车机器人叉臂的另一个轮胎托架的仰视图；

图6为本实用新型泊车机器人轮转旋转原理示意图；

图7为本实用新型实施例2的泊车机器人的俯视图；

其中，100为横梁，110为固定架，120为舵轮，130为导轨结构，140为光电感应器，150为联动机构，151为左齿条，152为右齿条，153为中心齿轮，200为左叉臂，300为右叉臂，330为轮毂限位座，331为轮胎托架，332为滚动组件，333为固定支架，334为固定块， 3341为第一固定块，3342为第二固定块，3343为第三固定块，335为弹簧，336为滚动轴套， 337为滚子轴，338为轴架，3381为横向支架，3382为第一纵向支架，3383为第二纵向支架， 3384为第一后侧支架，3385为前侧支架，3386为第二后侧支架，339为垫块，340为万向轮。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将结合具体实施例和附图进行说明，显而易见地，下面描述中的实施例仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些实施例获得其他的实例。

实施例1

如图1-5所示，本实施例涉及一种新型双齿式泊车机器人，所述机器人包括：呈一字形结构的横梁100、一对结构对称相同的左叉臂200和右叉臂300、一对固定架110和一对舵轮120；两个所述固定架110通过一个或数个导轨结构130与横梁100的左侧、右侧、上侧或下侧相连接，所述固定架110的一侧与一个舵轮120固定连接，另一侧与左叉臂200或右叉臂300固定连接；左叉臂200和右叉臂300分别安装在横梁100的同一侧；左叉臂200和右叉臂300上分别安装一个万向轮340，所述万向轮340的中心点在水平面上的投影与舵轮120 的中心点在水平面上的投影一起围成一个矩形；所述横梁100的中点安装有联动机构150，所述联动机构150分别与左叉臂200和右叉臂300相连接，使得左叉臂200与横梁100的中心点之间的距离和右叉臂300与横梁100的中心点之间的距离保持相同的状态。

所述联动机构150包括左齿条151、右齿条152和中心齿轮153；所述左齿条151与左叉臂200固定连接且水平放置，所述右齿条152与右叉臂300固定连接且水平放置，所述中心齿轮153固定安装在横梁100的中心点上；所述左齿条151和右齿条152均水平放置，且均与中心齿轮153啮合

所述左叉臂200和右叉臂300对应轮胎的位置设有轮毂限位座330，所述轮毂限位座330 中安装有轮胎托架331。

所述轮胎托架331包括滚动组件332、固定块334和弹簧335。所述滚动组件332包括滚动轴套336、滚子轴337和轴架338。所述滚动轴套336套在滚子轴337上，所述滚子轴337排成两排或两排以上安装在轴架338上。所述轴架338包括一个横向支架3381、两个第一纵向支架3382和一个或多个第二纵向支架3383。所述横向支架3381位于滚动组件332的后侧。所有第一纵向支架3382和第二纵向支架3383相互平行。所述第一纵向支架3382为两个转动连接的片状结构，分别为第一后侧支架3384和前侧支架3385，所述第二纵向支架3383为两个转动连接的片状结构，分别为第二后侧支架3386和前侧支架3385。第一后侧支架3384位于滚动组件332的左右两侧，第二后侧支架3386位于滚动组件332的中部，且都与横向支架3381固定连接。所述滚子轴337安装在两个纵向支架之间。所述第一纵向支架3382的第一后侧支架3384端的外侧固定安装有第一固定块3341，其前侧支架3385端的外侧固定安装第三固定块3343，其前侧支架3385靠近转动连接结构的位置的外侧固定安装有第二固定块3342。片状的所述弹簧335的一端固定在第一固定块3341上，并穿过第二固定块3342和第三固定块3343。

所述轮胎托架331通过第一后侧支架3384与轮毂限位座330固定连接。再进一步的，全部或者远离横向支架3381的两排或两排以上所述滚动轴套336的直径随着与横向支架3381 间的距离增加而逐渐减小。再进一步的，所述轮胎托架331的上表面与左叉臂200或右叉臂300的上表面之间存在≥10mm的高度差。再进一步的，最外面一排滚动轴套336为三角形的垫块339。再进一步的，所述横向支架3382为块状结构，所述第一后侧支架3384和第二后侧支架3386的底部设置了一个或多个横向的固定支架333。

所述左叉臂200的辊毂限位座330位于其左侧，右叉臂300的辊毂限位座330位于其右侧，将车辆抬离地面时左叉臂200和右叉臂300作相离运动。将车辆抬离地面时，左叉臂200 和右叉臂300插入车辆的两排车轮之间，左叉臂200和右叉臂300作相离运动，将两排轮胎都抬离地面。

所述横梁100上与左叉臂200和右叉臂300同侧的中间设有光电感应器140，用于检测车辆的位置和车辆轮胎距等参数。

实施例2

本实施例涉及一种新型双齿式泊车机器人，其结构与实施例1基本相同，只有左叉臂200 和右叉臂300、万向轮340的结构略有不同。

如图3-5和7所示，左叉臂200的辊毂限位座330位于其右侧，右叉臂300的辊毂限位座330位于其左侧，将车辆抬离地面时左叉臂200和右叉臂300作相对运动。将车辆抬离地面时，左叉臂200和右叉臂300插入车辆的两排车轮外侧，左叉臂200和右叉臂300作相对运动，将两排轮胎都抬离地面。

实施例3

本实施例涉及实施例1或实施例2中新型双齿式泊车机器人的移动方法，如图6所示，所述方法包括如下内容：

当泊车机器人沿着直线移动时，转动舵轮和万向轮，使它们朝向前进方向，并使两个舵轮以相同的转速转动；

当泊车机器人原地旋转时，记轮子朝向横梁延伸方向时为初始状态，与左叉臂相连的舵轮沿逆时针方向旋转角度α，与右叉臂相连的舵轮沿顺时针方向旋转角度α，左叉臂上的万向轮沿顺时针方向旋转角度α，右叉臂上的万向轮沿逆时针方向旋转角度α；

当泊车机器人以β角度转弯时，泊车机器人首先沿直线移动到转弯的拐点，然后在原地整体旋转β角度，最后沿直线移动移动；

其中，角度α的计算公式如下：

α＝arctan(L/D)

其中，α为泊车机器人原地旋转时舵轮或万向轮旋转的角度，L为两个舵轮的中心点之间的距离或两个万向轮的中心点之间的距离，D为同一个叉臂上的舵轮的中心点和万向轮的中心点之间的距离。

在进一步的技术方案中，当泊车机器人原地旋转角度β时舵轮转动的角度δ的计算公式如下：

其中，δ为泊车机器人原地旋转角度β时舵轮转动的角度，L为两个舵轮的中心点之间的距离或两个万向轮的中心点之间的距离，D为同一个叉臂上的舵轮的中心点和万向轮的中心点之间的距离，r为舵轮轮子的半径。

本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种新型双齿式泊车机器人，其特征在于，所述机器人包括：呈一字形结构的横梁、一对结构对称相同的左叉臂和右叉臂、一对固定架和一对舵轮；两个所述固定架通过一个或数个导轨结构与横梁的左侧、右侧、上侧或下侧相连接，所述固定架的一侧与一个舵轮固定连接，另一侧与左叉臂或右叉臂固定连接；左叉臂和右叉臂分别安装在横梁的同一侧；左叉臂和右叉臂上分别安装一个万向轮，所述万向轮的中心点在水平面上的投影与舵轮的中心点在水平面上的投影一起围成一个矩形；所述横梁的中点安装有联动机构，所述联动机构分别与左叉臂和右叉臂相连接，使得左叉臂与横梁的中心点之间的距离和右叉臂与横梁的中心点之间的距离保持相同的状态。

2.根据权利要求1所述的新型双齿式泊车机器人，其特征在于，所述联动机构包括左齿条、右齿条和中心齿轮；所述左齿条与左叉臂固定连接且水平放置，所述右齿条与右叉臂固定连接且水平放置，所述中心齿轮固定安装在横梁的中心点上；所述左齿条和右齿条均水平放置，且均与中心齿轮啮合。

3.根据权利要求1所述的新型双齿式泊车机器人，其特征在于，所述左叉臂和右叉臂对应轮胎的位置设有轮毂限位座，所述轮毂限位座中安装有轮胎托架。

4.根据权利要求3所述的新型双齿式泊车机器人，其特征在于，所述轮胎托架包括滚动组件、固定块和弹簧；所述滚动组件包括滚动轴套、滚子轴和轴架；所述滚动轴套套在滚子轴上，所述滚子轴排成两排或两排以上安装在轴架上；所述轴架包括一个横向支架、两个第一纵向支架和一个或多个第二纵向支架；所述横向支架位于滚动组件的后侧；所有第一纵向支架和第二纵向支架相互平行；所述第一纵向支架为两个转动连接的片状结构，分别为第一后侧支架和前侧支架，所述第二纵向支架为两个转动连接的片状结构，分别为第二后侧支架和前侧支架；第一后侧支架位于滚动组件的左右两侧，第二后侧支架位于滚动组件的中部，且都与横向支架固定连接；所述滚子轴安装在两个纵向支架之间；所述第一纵向支架的第一后侧支架端的外侧固定安装有第一固定块，其前侧支架端的外侧固定安装第三固定块，其前侧支架靠近转动连接结构的位置的外侧固定安装有第二固定块；片状的所述弹簧的一端固定在第一固定块上，并穿过第二固定块和第三固定块。

5.根据权利要求4所述的新型双齿式泊车机器人，其特征在于，所述轮胎托架通过第一后侧支架与轮毂限位座固定连接，全部或者远离横向支架的两排或两排以上所述滚动轴套的直径随着与横向支架间的距离增加而逐渐减小；所述轮胎托架的上表面与左叉臂或右叉臂的上表面之间存在≥10mm的高度差；最外面一排滚动轴套为三角形的垫块；所述横向支架为块状结构，所述第一后侧支架和第二后侧支架的底部设置了一个或多个横向的固定支架。

6.根据权利要求3所述的新型双齿式泊车机器人，其特征在于，所述左叉臂的辊毂限位座位于其左侧，右叉臂的辊毂限位座位于其右侧，将车辆抬离地面时左叉臂和右叉臂作相离运动；或者左叉臂的辊毂限位座位于其右侧，右叉臂的辊毂限位座位于其左侧，将车辆抬离地面时左叉臂和右叉臂作相对运动。

7.根据权利要求1所述的新型双齿式泊车机器人，其特征在于，所述横梁上与左叉臂和右叉臂同侧的中间设有光电感应器。

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