一种可伸缩叉臂及具有其的车辆搬运机器人

技术领域

本发明属于智能泊车技术领域，涉及一种智能泊车机器人，具体涉及一种可伸缩叉臂及具有其的车辆搬运机器人。

背景技术

立体停车设备自从引入中国，已经过了十几年的发展，目前由于城市土地越来越稀缺，导致停车日益紧张。随着人们生活水平的提高，对占地面积小、自动化水平高的立体车库的需求逐渐增加。全自动立体停车库中最重要的设备就是车辆搬运机器人。目前市场上已经出现了多种不同结构的车辆搬运机器人，其中采用叉臂夹抱车辆轮胎促使车辆脱离地面的车辆搬运机器人，因为具有体积小、运动灵活、不需场地改造或建造大型设备，而具有广阔的应用前景。

但是，现有的车辆搬运机器人上采用的叉臂在使用中发现，车辆搬运机器人需要从侧面插入车辆底部，车辆搬运机器人的叉臂长度都是大于车辆宽度的，如果车辆是并排停放在停车位上，那么需要在车辆旁边留出很大的一个空间用于车辆搬运机器人搬运车辆时使用。这就不利于在停车场布局中设计更多的停车位，空间利用率降低。

发明内容

鉴于现有技术中存在上述技术问题，本发明的目的是针对现有的车辆搬运机器人空载时宽度太大，需要预留出较大空间用于搬运车辆的准备工作的技术问题，设计一种可以伸缩的车辆搬运机器人用叉臂及车辆搬运机器人。

本发明采用的技术方案如下所述：

本发明提供一种可伸缩叉臂1，所述叉臂1包括叉臂前部2和叉臂后部3，叉臂前部2和叉臂后部3之间通过伸缩结构4相连接。所述叉臂前部2包括叉臂前板5和万向轮6，所述叉臂后部3包括叉臂后板7、与叉臂后板7相垂直的叉臂固定板8，所述叉臂通过叉臂固定板 8与车辆搬运机器人的横梁固定连接。所述拉伸结构4包括电动伸缩推杆9和交叉滚子导轨10，所述电动伸缩推杆9的一端与叉臂前板5相连接，另一端与叉臂后板7相连接。所述叉臂前板5与叉臂后板7之间安装有交叉滚子导轨10。

在上述技术方案中，当电动伸缩推杆9伸长时，推动叉臂前部2沿着交叉滚子导轨10移动，使叉臂1伸长；当电动伸缩推杆9缩短时，拉动叉臂前部2压着交叉滚子导轨10移动，使叉臂1缩短。

在进一步的技术方案中，所述叉臂1对应轮胎的位置设有轮毂限位座11，所述轮毂限位座11中安装有轮胎托架12。所述轮胎托架12包括滚动组件13、固定块14和弹簧15。所述滚动组件13包括滚动轴套16、滚子轴17和轴架18。所述滚动轴套16套在滚子轴17上，所述滚子轴17排成两排或两排以上安装在轴架18上。所述轴架18包括一个横向支架19、两个第一纵向支架20和一个或多个第二纵向支架21。所述横向支架19位于滚动组件13的后侧。所有第一纵向支架20和第二纵向支架21相互平行。所述第一纵向支架20为两个转动连接的片状结构，分别为第一后侧支架22和前侧支架23，所述第二纵向支架21为两个转动连接的片状结构，分别为第二后侧支架24和前侧支架23。第一后侧支架22位于滚动组件13 的左右两侧，第二后侧支架24位于滚动组件13的中部，且都与横向支架19固定连接。所述滚子轴17安装在两个纵向支架之间。所述第一纵向支架20的第一后侧支架22端的外侧固定安装有第一固定块25，其前侧支架23端的外侧固定安装第三固定块26，其前侧支架23靠近转动连接结构的位置的外侧固定安装有第二固定块27。所述片状的弹簧15的一端固定在第一固定块24上，并穿过第二固定块27和第三固定块26。

在再进一步的技术方案中，所述轮胎托架12通过第一后侧支架22与轮毂限位座11固定连接。再进一步的，全部或者远离横向支架19的两排或两排以上所述滚动轴套16的直径随着与横向支架19间的距离增加而逐渐减小。再进一步的，最外面一排滚动轴套16为三角形的垫块28。再进一步的，所述横向支架19为块状结构，所述第一后侧支架22和第二后侧支架24的底部设置了一个或多个横向的固定支架29。

在进一步的技术方案中，所述万向轮6，包括轮子30、旋转体31、锥齿轮组32和电机33；所述锥齿轮组32包括水平放置的环状齿轮34和由电机33驱动的小齿轮35；所述轮子 30位于旋转体31的中心孔内，且所述旋转体31的内圈和环状齿轮34内侧分别与轮子30的轮毂36固定连接，驱动电机33通过带动锥齿轮组32带动轮子30主动转向。

在更进一步的技术方案中，所述万向轮6的轮子30安装在轮轴37上，所述轮轴37通过固定件38固定安装在轮毂36内，所述旋转体31为交叉滚子轴承，所述交叉滚子轴承的外圈固定在叉臂上，所述电机33通过减速器39驱动小齿轮35，并安装在电机固定架40上，所述电机固定架40安装在叉臂上，所述锥齿轮为弧齿螺旋锥齿轮，所述小齿轮35的中心轴与环状齿轮34的中心轴的夹角为90°。

在上述万向轮6使用时，所述旋转体31的外圈固定安装在设备的底座上。电机33未启动时，旋转体31的内圈与外圈相对静止，万向轮不能随意转动。当电机33启动，且电机33带动小齿轮35转动，小齿轮35带动环状齿轮34转动角度α时，环状齿轮34带动旋转体31 的内圈和轮毂36转动角度α，而旋转体31的外圈由于固定在设备底座上，不会发生转动。其中，角度α的范围是0°≤α≤360°。并且，调整电机33的速率和运行时间可以随意控制α的大小，实现任意方向转动轮子的滚动方向的目的。

本发明还提供一种车辆搬运机器人，所述车辆搬运机器人安装有上述可伸缩叉臂。

本发明所述的可伸缩叉臂或车辆搬运机器人的工作过程如下所述：车辆搬运机器人在空载时叉臂在为缩短状态，等到车辆搬运机器人停在车辆旁边时，所占用的空间就大大减少了。当车辆搬运机器人将叉臂伸入到车辆底部时，控制电动伸缩推杆伸长，带动叉臂伸长，使叉臂能够同时抬起车辆的四个轮胎。当叉臂移动到轮胎靠近地面的部分，在叉臂上的自适应轮胎托架接触到轮胎以后，继续向轮胎施加挤压力；在挤压力的作用下，轮胎托架靠近轮胎的部分向地面方向发生一定偏转(由于前侧支架和后侧支架是以转动连接的，靠近轮胎的前侧支架会受到向下的压力，从而使前侧支架部分向下转动一定角度)；轮胎在挤压力的作用下爬到轮胎托架上，轮胎托架发生的偏转在弹簧的作用下也恢复一部分，从而使轮胎脱离地面，托起车辆。特别是，最外层的滚动轴套为三角形的垫块，其三角形的其中一个圆角能够塞到轮胎与地面之间的夹角中，与圆形滚动轴套相比，其边缘与地面之间的落差明显减小。也就是说，相对于仅用圆形滚动轴套的轮胎托架，用三角形垫块的轮胎托架能够更加省力的将轮胎抬离地面。同时，由于全部或者远离横向支架的几排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，使得三角形垫块伸出的尖角的角度更加小，使抬起轮胎时轮胎需要爬上的坡度更加平缓，从而进一步降低将车辆抬离地面所需的能量。

在上述工作过程中，轮胎托架自动发生了向下的偏转，这种偏转降低了轮胎托架与地面之间的高低差，滚动组件也能将轮胎与轮胎托架之间的滑动摩擦转变为滚动摩擦，大大降低了使车辆脱离地面所需的挤压力，也大大减小了将轮胎夹爆胎的风险。而当车辆脱离地面后轮胎托架发生的偏转在弹簧的作用下自动恢复一部分；当放下车辆后，轮胎托架发生的偏转将在弹簧的作用下自动全部恢复。也就是说，本发明的轮胎托架存在自适应效应。

本发明具有下述有益效果：

1、所述叉臂可伸缩，大大减少了空载时的占用空间，当需要并排放置车辆时，只需要不大的空间就能够使车辆搬运机器人进入，完成搬车工作，提高了停车场的空间利用率；

2、本发明所述轮胎托架在接触到轮胎后可以向地面发生一定偏转，降低轮胎爬上轮胎托架所需的力，能够轻松抬起较重的车辆或前后配重相差较大的车辆；

3、本发明设计的轮胎托架是一种自适应结构，不需要另外设计驱动装置，节约能源，降低成本；

4、使用具有尖角的三角形垫块替换最外缘的滚动轴套，能够塞到轮胎与地面的缝隙中，使轮胎能够在尖角面形成的缓坡的辅助下，轻松爬上轮胎托架；

5、全部或者远离横向支架的几排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，使抬起轮胎时轮胎需要爬上的坡度更加平缓，从而进一步降低将车辆抬离地面所需的能量。

附图说明

图1为本发明的实施例1中叉臂的俯视图；

图2为本发明的实施例1中叉臂的侧视图；

图3为本发明的实施例1中万向轮的结构示意图；

图4为本发明的实施例1中万向轮的剖视图；

图5为本发明的实施例2中一个轮胎托架的结构示意图；

图6为本发明的实施例2中另一个轮胎托架的仰视图；

图7为本发明的实施例2中滚动轴套直径渐变示意图；

其中，1为叉臂，2为叉臂前部，3为叉臂后部，4为伸缩结构，5为叉臂前板，6为万向轮，7为叉臂后板，8为叉臂固定板，9为电动伸缩推杆，10为交叉滚子导轨，11为轮毂限位座，12为轮胎托架，13为滚动组件，14为固定块，15为弹簧，16为滚动轴套，17为滚子轴，18为轴架，19为横向支架，20为第一纵向支架，21为第二纵向支架，22为第一后侧支架，23为前侧支架，24为第二后侧支架，25为第一固定块，26为第三固定块，27为第二固定块，28为垫块，29为固定支架，30为轮子，31为旋转体，32为锥齿轮组，33为电机，34 为环状齿轮，35为小齿轮，36为轮毂，37为轮轴，38为固定件，39为减速器，40电机固定架。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，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发明的一些实施例，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和图2所示，本实施例涉及一种可伸缩叉臂，所述叉臂1包括叉臂前部2和叉臂后部3，叉臂前部2和叉臂后部3之间通过伸缩结构4相连接。所述叉臂前部2包括叉臂前板5和万向轮6，所述叉臂后部3包括叉臂后板7、与叉臂后板7相垂直的叉臂固定板8，所述叉臂通过叉臂固定板8与车辆搬运机器人的横梁固定连接。所述拉伸结构4包括电动伸缩推杆9和交叉滚子导轨10，所述电动伸缩推杆9的一端与叉臂前板5相连接，另一端与叉臂后板7相连接。所述叉臂前板5与叉臂后板7之间安装有交叉滚子导轨10。

如图3和图4所示，所述万向轮6，包括轮子30、旋转体31、锥齿轮组32和电机33；所述锥齿轮组32包括水平放置的环状齿轮34和由电机33驱动的小齿轮35；所述轮子30位于旋转体31的中心孔内，且所述旋转体31的内圈和环状齿轮34内侧分别与轮子30的轮毂 36固定连接，驱动电机33通过带动锥齿轮组32带动轮子30主动转向。

所述万向轮6的轮子30安装在轮轴37上，所述轮轴37通过固定件38固定安装在轮毂 36内，所述旋转体31为交叉滚子轴承，所述交叉滚子轴承的外圈固定在叉臂上，所述电机 33通过减速器39驱动小齿轮35，并安装在电机固定架40上，所述电机固定架40安装在叉臂上，所述锥齿轮为弧齿螺旋锥齿轮，所述小齿轮35的中心轴与环状齿轮34的中心轴的夹角为90°。

所述叉臂1对应轮胎的位置设有轮毂限位座11，所述轮毂限位座11中安装有轮胎托架 12。

当电动伸缩推杆9伸长时，推动叉臂前部2沿着交叉滚子导轨10移动，使叉臂1伸长；当电动伸缩推杆9缩短时，拉动叉臂前部2压着交叉滚子导轨10移动，使叉臂1缩短。

在上述万向轮6使用时，所述旋转体31的外圈固定安装在设备的底座上。电机33未启动时，旋转体31的内圈与外圈相对静止，万向轮不能随意转动。当电机33启动，且电机33带动小齿轮35转动，小齿轮35带动环状齿轮34转动角度α时，环状齿轮34带动旋转体31 的内圈和轮毂36转动角度α，而旋转体31的外圈由于固定在设备底座上，不会发生转动。其中，角度α的范围是0°≤α≤360°。并且，调整电机33的速率和运行时间可以随意控制α的大小，实现任意方向转动轮子的滚动方向的目的。

本实施例还涉及一种车辆搬运机器人，所述车辆搬运机器人安装有上述可伸缩叉臂1。

实施例2

本实施例涉及一种可伸缩叉臂1，所述叉臂1具有与实施例1中的叉臂1的所有结构特征，同时，还具备下述结构特征：

如图5-7所示，所述轮胎托架12包括滚动组件13、固定块14和弹簧15。所述滚动组件 13包括滚动轴套16、滚子轴17和轴架18。所述滚动轴套16套在滚子轴17上，所述滚子轴17排成两排或两排以上安装在轴架18上。所述轴架18包括一个横向支架19、两个第一纵向支架20和一个或多个第二纵向支架21。所述横向支架19位于滚动组件13的后侧。所有第一纵向支架20和第二纵向支架21相互平行。所述第一纵向支架20为两个转动连接的片状结构，分别为第一后侧支架22和前侧支架23，所述第二纵向支架21为两个转动连接的片状结构，分别为第二后侧支架24和前侧支架23。第一后侧支架22位于滚动组件13的左右两侧，第二后侧支架24位于滚动组件13的中部，且都与横向支架19固定连接。所述滚子轴17安装在两个纵向支架之间。所述第一纵向支架20的第一后侧支架22端的外侧固定安装有第一固定块25，其前侧支架23端的外侧固定安装第三固定块26，其前侧支架23靠近转动连接结构的位置的外侧固定安装有第二固定块27。所述片状的弹簧15的一端固定在第一固定块24 上，并穿过第二固定块27和第三固定块26。

所述轮胎托架12通过第一后侧支架22与轮毂限位座11固定连接。全部或者远离横向支架19的两排或两排以上所述滚动轴套16的直径随着与横向支架19间的距离增加而逐渐减小。最外面一排滚动轴套16为三角形的垫块28。所述横向支架19为块状结构，所述第一后侧支架22和第二后侧支架24的底部设置了一个或多个横向的固定支架29。

本发明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发明。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发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明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。