CN113233381A - 一种智能无人移车机器人及其运行工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能无人移车机器人及其运行工艺，该机器人包括两个底盘、四个车轮铲臂、轴距调节装置和铲臂推杆装置，两个底盘之间通过轴距调节装置相连，四个车轮铲臂通过铲臂推杆装置分别设置于两个底盘的两端，分别对应车辆的四个轮胎。底盘的底部中央设置有驱动装置，所述驱动装置为舵轮状；底盘内设有锂电池组和工控机；车轮铲臂的前段设有托举装置，所述托举装置为滚柱结构；车轮铲臂的底部设有万向轮；车轮铲臂的前段一侧设有激光雷达和摄像头；轴距调节装置为剪刀式折叠推杆机构；铲臂推杆装置为电动导轨装置。该机器人具有自动识别违停车辆，自动取证，自动将违停车辆移至指定地点的功能。

Description

一种智能无人移车机器人及其运行工艺
技术领域
本发明属于社区道路移车技术领域，具体涉及一种智能无人移车机器人及其运行工艺。
背景技术
随着汽车的日益普及，驾车人员为了自己的方便，违停现象也越来越常见。城市交通交通***复杂庞大，伴随人民物质生说水平的提高，私家车保有量逐年提高，交通拥堵问题日益严重；社区内不乏车辆乱停乱放现象，有的停在他人门前、有的停在交通路口，还有的甚至非法堵塞消防通道，妨碍消防车通行，导致火灾事故时消防车难以及时到达火灾现场，严重影响火灾扑救。违停引发社会治安事件也屡不见鲜，已成为影响社会稳定因素之一。因此亟需智能的挪车机器人，实现无人自动挪车。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种智能无人移车机器人及其运行工艺，具有自动识别违停车辆，自动取证，自动将违停车辆移至指定地点的功能。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种智能无人移车机器人，包括两个底盘、四个车轮铲臂、轴距调节装置和铲臂推杆装置，所述两个底盘之间通过所述轴距调节装置相连，所述四个车轮铲臂通过所述铲臂推杆装置分别设置于所述两个底盘的两端，分别对应车辆的四个轮胎；
所述底盘的高度不高于一般汽车的底盘，所述底盘的底部中央设置有驱动装置，所述驱动装置为舵轮状，包括回转支承、双驱动轮及相应的电机，所述回转支承的外圈固定于所述底盘的底部中央，所述回转支承的内圈径向固定有板块，所述板块的中央设置有双驱动轮及相应的电机；所述底盘内设有锂电池组和工控机，所述锂电池组为机器人整体供电，所述工控机用于控制机器人的整体运作；
所述车轮铲臂的前段设有托举装置，所述托举装置包括滚柱结构和车轮挡，所述滚柱结构采用两根扁钢制成卡槽，再将一根以上的滚柱的两端固定于所述两根扁钢的卡槽中形成转轴构成；所述滚柱结构末端的滚柱与所述车轮铲臂轴向连接，可带动所述滚柱结构向下倾斜，所述车轮挡固定于所述滚柱结构的末端；所述车轮铲臂的底部设有万向轮；所述车轮铲臂的前段一侧设有激光雷达和摄像头；
所述轴距调节装置包括一根以上的推杆，两根推杆在中点处铰接形成剪刀架，一个以上的剪刀架再相互铰接形成剪刀式折叠推杆机构，所述剪刀式折叠推杆机构的两端分别连接所述两个底盘的侧面中部，连接处设置有电动丝杆；
所述铲臂推杆装置包括伸缩导轨和电动推杆，所述伸缩导轨的一端固定于所述车轮铲臂的后段，另一端与电动推杆相连，所述电动推杆设置于所述底盘的两侧。
优选地，所述机器人的材质为钢材，所述双驱动轮和所述万向轮的材质为橡胶或聚氨酯。
优选地，所述回转支承的内圈上还设置有转向限位阻挡件。
优选地，所述双驱动轮的直径为100mm，轮毂可更换，单只额定承载力为400kg；所述双驱动轮的电机可搭载DC/AC/BLDC/PMSM，电压为DC12V-300V或AC220V/380V，功率为0.2KW～3.0KW。
优选地，所述车轮挡上设置有车轮定位传感器和压力传感器。
优选地，所述激光雷达和所述摄像头仅设置于一个车轮铲臂上。
优选地，所述摄像头为双目摄像头。
优选地，还包括超声雷达，所述超声雷达设置于所述两个底盘的靠外侧和尾侧，用于检测障碍物。
一种智能无人移车机器人的运行工艺，包括以下步骤：
步骤1)当机器人处于运动状态时，由激光雷达和摄像头采集周围环境信息，由工控机中的软件自动识别，控制机器人自动行驶；机器人在工控机的控制下按设定路径巡查，当摄像头识别到违停车辆时，发送信号给工控机，工控机操纵机器人可从前、后、左、右方向驶入违停车辆底部，通过摄像头识别车辆车轮位置，工控机通过控制电动丝杆及剪刀式折叠推杆机构和双驱动轮左右横向移动两个底盘，实现将四个车轮铲臂对准车辆前后四个车轮；
步骤2)对准位置后，工控机控制电动推杆向外推动伸缩导轨，带动车轮铲臂向外运动，车轮铲臂的托举装置接触轮胎后向下倾斜，利用形成倾斜角的滚柱结构和铲臂底部的万向轮减小摩擦便于将车辆的车轮铲起；
步骤3)车辆的车轮到达车轮挡处时，工控机停止电动推杆，此时车辆的四个车轮已被车轮铲臂铲起，托举装置恢复水平状态，工控机再控制双驱动轮的电机运作，通过电机让回转支承的内圈旋转，带动回转支承的外圈转动，从而使底盘整体转向，实现机器人的360°全向移动，将违停车辆挪到指定地点。
本发明的有益效果如下：
本发明的智能无人移车机器人使用自动驾驶技术，可以从车辆的前后左右四个方向进入车辆底部，将车辆铲起并移至指定停车场地，无需人工干预，具有自动识别违停车辆，自动取证，自动将违停车辆移至指定地点的功能。
附图说明
图1为智能无人移车机器人的整体示意图；
图2为智能无人移车机器人的结构示意图；
图3为驱动装置的结构示意图；
图4为驱动装置的主视图(a)和仰视图(b)；
图5为智能无人移车机器人的侧面平视图；
图6为托举装置水平状态(a)和倾斜状态(b)的示意图；
图7为车轮铲臂的仰视图；
图中：1、底盘；
2、车轮铲臂；2-1、滚柱结构；2-1-1、扁钢；2-1-2、滚柱；2-2、车轮挡；2-2-1、车轮定位传感器；2-2-2、压力传感器；2-3、万向轮；
3、轴距调节装置；3-1、剪刀式折叠推杆机构；3-2、电动丝杆；
4、铲臂推杆装置；4-1、伸缩导轨；4-2、电动推杆；
5、驱动装置；5-1、回转支承；5-1-1、外圈；5-1-2、内圈；5-1-3、板块；5-1-4、转向限位阻挡件；5-2、双驱动轮；5-3、电机；
6、锂电池组；7、工控机；8、激光雷达；9、摄像头。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
一种智能无人移车机器人，整体材质为钢材。如图1所示，包括两个底盘1、四个车轮铲臂2、轴距调节装置3和铲臂推杆装置4，所述两个底盘1之间通过所述轴距调节装置3相连，所述四个车轮铲臂2通过所述铲臂推杆装置4分别设置于所述两个底盘1的两端，分别对应车辆的四个轮胎。
如图2所示，所述底盘1为超低底盘，高度不高于一般汽车的底盘，两个底盘1左右对称分布，用钢材焊接而成，意在保护机体内部各个模块的安全运作。
如图2所示，所述底盘1的底部中央设置有驱动装置5，如图3、图4所示，所述驱动装置5为舵轮状，包括回转支承5-1、双驱动轮5-2及相应的电机5-3，所述回转支承5-1的外圈5-1-1固定于所述底盘1的底部中央，所述回转支承5-1的内圈5-1-2径向固定有板块5-1-3，所述板块5-1-3的中央设置有双驱动轮5-2及相应的电机5-3。
一种优选的方案，如图3所示，所述回转支承5-1的内圈5-1-2上还可以设置转向限位阻挡件5-1-4，若双驱动轮5-2采用有线驱动，则需要设置该装置防止绕线；若双驱动轮采用无线驱动，则不需要安装该装置。
在运送车辆时，通过调整两个底盘1的驱动装置5的角度及速度，可以使车辆在不转动车头的情况下实现变道、转向等动作，甚至可以实现沿任意点为半径的转弯运动，有很强的灵活性。双驱动轮5-2装有驱动电机和转向电机及其动力传动装置，兼有方位驱动和回旋驱动，通过转向电机让回转支承5-1的内圈5-1-2旋转，带动回转支承5-1的外圈5-1-1转动，从而使底盘1整体转向。驱动装置5通过回转支承5-1固定于底盘1的底部中央，可以承受较大的载荷。双驱动轮5-2的材料可选橡胶或聚氨酯，轮子直径为100mm，轮毂可简易更换，单只额定承载力为400kg，电机可搭载DC/AC/BLDC/PMSM，电压为DC12V-300V或AC220V/380V，功率为0.2KW～3.0KW，可配置多种反馈单元。双驱动轮5-2包含驱动电机及其速度反馈、传动机构、制动机构和支承机构等，具有性能可靠、方便安装、轻量化、高承载、大扭矩、高速度等特点。
如图2所示，所述底盘1内设有锂电池组6和工控机7，所述锂电池组6为机器人整体供电，所述工控机7可设置于其中一个底盘上，用于控制机器人的整体运作。
如图5、图6所示，所述车轮铲臂2的前段设有托举装置，所述托举装置包括滚柱结构2-1和车轮挡2-2。
如图6所示，所述滚柱结构2-1采用两根扁钢2-1-1制成卡槽，再将一根以上的滚柱2-1-2的两端固定于所述两根扁钢2-1-1的卡槽中形成转轴构成，滚柱2-1-2在与汽车轮胎发生摩擦时会转动，从而减小摩擦，不损伤轮胎，更利于将汽车抬起。所述滚柱结构2-1末端的滚柱与所述车轮铲臂2轴向连接，可带动所述滚柱结构2-1向下倾斜。托举装置未工作时呈水平状态，如图6(a)所示，接触轮胎开始受力时产生倾斜角，如图6(b)所示，在铲臂推杆装置4的作用下“铲”起汽车，铲起汽车后托举装置又恢复水平状态。
如图2、图6所示，所述车轮挡2-2固定于所述滚柱结构2-1的末端，其上设置有车轮定位传感器2-2-1和压力传感器2-2-2，车轮定位传感器2-2-1用于检测车轮位置，当车轮到达车轮挡2-2处时，压力传感器2-2-2检测到压力信号并传输给工控机7，工控机7即停止铲臂推杆装置4的运作。
如图5、图7所示，所述车轮铲臂2的底部设有万向轮2-3，设计目的是用于铲起车辆的车轮，利用滚柱结构和滑轮减小摩擦便于将汽车铲起。
如图2所示，所述车轮铲臂2的前段一侧设有激光雷达8和摄像头9，所述摄像头9可采用双目摄像头。在本实施例中，所述激光雷达8和所述摄像头9仅设置于一个车轮铲臂上。
如图2所示，所述轴距调节装置3包括若干根推杆，两根推杆在中点处铰接形成剪刀架，多个剪刀架再相互铰接形成剪刀式折叠推杆机构3-1，所述剪刀式折叠推杆机构3-1的两端分别连接所述两个底盘1的侧面中部，连接处设置有电动丝杆3-2。
如图2、图6、图7所示，所述铲臂推杆装置4为电动导轨装置，包括伸缩导轨4-1和电动推杆4-2，所述伸缩导轨4-1的一端固定于所述车轮铲臂2的后段，另一端与电动推杆4-2相连，所述电动推杆4-2设置于所述底盘1的两侧。
一种优选的方案，该智能无人移车机器人还包括超声雷达，所述超声雷达设置于所述两个底盘1的靠外侧和尾侧，每侧两个，一共六个，用于检测障碍物。
一种智能无人移车机器人的运行工艺，具体步骤如下：
(1)当机器人处于运动状态时，由激光雷达和摄像头采集周围环境信息，由工控机中的软件自动识别，控制机器人自动行驶；机器人在工控机的控制下按设定路径巡查，当摄像头识别到违停车辆时，发送信号给工控机，工控机操纵机器人可从前、后、左、右方向驶入违停车辆底部，通过摄像头识别车辆车轮位置，工控机通过控制电动丝杆及剪刀式折叠推杆机构和双驱动轮左右横向移动两个底盘，实现将四个车轮铲臂对准车辆前后四个车轮。
(2)对准位置后，工控机控制电动推杆向外推动伸缩导轨，带动车轮铲臂向外运动，车轮铲臂的托举装置接触轮胎后向下倾斜，利用形成倾斜角的滚柱结构和铲臂底部的万向轮减小摩擦便于将车辆的车轮铲起。
(3)车辆的车轮到达车轮挡处时，车轮定位传感器检测到车轮的位置信息，压力传感器检测到车轮挡处的压力信号，传感器将信号传输给工控机，工控机停止电动推杆，此时车辆的四个车轮已被车轮铲臂铲起，托举装置恢复水平状态，工控机再控制双驱动轮的电机运作，通过电机让回转支承的内圈旋转，带动回转支承的外圈转动，从而使底盘整体转向，实现机器人的360°全向移动，将违停车辆挪到指定地点。

Claims (9)

1.一种智能无人移车机器人，其特征在于，包括两个底盘、四个车轮铲臂、轴距调节装置和铲臂推杆装置，所述两个底盘之间通过所述轴距调节装置相连，所述四个车轮铲臂通过所述铲臂推杆装置分别设置于所述两个底盘的两端，分别对应车辆的四个轮胎；
所述底盘的高度不高于一般汽车的底盘，所述底盘的底部中央设置有驱动装置，所述驱动装置为舵轮状，包括回转支承、双驱动轮及相应的电机，所述回转支承的外圈固定于所述底盘的底部中央，所述回转支承的内圈径向固定有板块，所述板块的中央设置有双驱动轮及相应的电机；所述底盘内设有锂电池组和工控机，所述锂电池组为机器人整体供电，所述工控机用于控制机器人的整体运作；
所述车轮铲臂的前段设有托举装置，所述托举装置包括滚柱结构和车轮挡，所述滚柱结构采用两根扁钢制成卡槽，再将一根以上的滚柱的两端固定于所述两根扁钢的卡槽中形成转轴构成；所述滚柱结构末端的滚柱与所述车轮铲臂轴向连接，可带动所述滚柱结构向下倾斜，所述车轮挡固定于所述滚柱结构的末端；所述车轮铲臂的底部设有万向轮；所述车轮铲臂的前段一侧设有激光雷达和摄像头；所述轴距调节装置包括一根以上的推杆，两根推杆在中点处铰接形成剪刀架，一个以上的剪刀架再相互铰接形成剪刀式折叠推杆机构，所述剪刀式折叠推杆机构的两端分别连接所述两个底盘的侧面中部，连接处设置有电动丝杆；
所述铲臂推杆装置包括伸缩导轨和电动推杆，所述伸缩导轨的一端固定于所述车轮铲臂的后段，另一端与电动推杆相连，所述电动推杆设置于所述底盘的两侧。
2.根据权利要求1所述的一种智能无人移车机器人，其特征在于，所述机器人的材质为钢材，所述双驱动轮和所述万向轮的材质为橡胶或聚氨酯。
3.根据权利要求1所述的一种智能无人移车机器人，其特征在于，所述回转支承的内圈上还设置有转向限位阻挡件。
4.根据权利要求1所述的一种智能无人移车机器人，其特征在于，所述双驱动轮的直径为100mm，轮毂可更换，单只额定承载力为400kg；所述双驱动轮的电机可搭载DC/AC/BLDC/PMSM，电压为DC12V-300V或AC220V/380V，功率为0.2KW～3.0KW。
5.根据权利要求1所述的一种智能无人移车机器人，其特征在于，所述车轮挡上设置有车轮定位传感器和压力传感器。
6.根据权利要求1所述的一种智能无人移车机器人，其特征在于，所述激光雷达和所述摄像头仅设置于一个车轮铲臂上。
7.根据权利要求1所述的一种智能无人移车机器人，其特征在于，所述摄像头为双目摄像头。
8.根据权利要求1所述的一种智能无人移车机器人，其特征在于，还包括超声雷达，所述超声雷达设置于所述两个底盘的靠外侧和尾侧，用于检测障碍物。
9.权利要求1所述的一种智能无人移车机器人的运行工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)当机器人处于运动状态时，由激光雷达和摄像头采集周围环境信息，由工控机中的软件自动识别，控制机器人自动行驶；机器人在工控机的控制下按设定路径巡查，当摄像头识别到违停车辆时，发送信号给工控机，工控机操纵机器人可从前、后、左、右方向驶入违停车辆底部，通过摄像头识别车辆车轮位置，工控机通过控制电动丝杆及剪刀式折叠推杆机构和双驱动轮左右横向移动两个底盘，实现将四个车轮铲臂对准车辆前后四个车轮；
步骤2)对准位置后，工控机控制电动推杆向外推动伸缩导轨，带动车轮铲臂向外运动，车轮铲臂的托举装置接触轮胎后向下倾斜，利用形成倾斜角的滚柱结构和铲臂底部的万向轮减小摩擦便于将车辆的车轮铲起；
步骤3)车辆的车轮到达车轮挡处时，工控机停止电动推杆，此时车辆的四个车轮已被车轮铲臂铲起，托举装置恢复水平状态，工控机再控制双驱动轮的电机运作，通过电机让回转支承的内圈旋转，带动回转支承的外圈转动，从而使底盘整体转向，实现机器人的360°全向移动，将违停车辆挪到指定地点。
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