[发明专利]共享单车智能停车库机器人系统及其控制方法

摘要

一种共享单车智能停车库机器人系统，包括机械结构相同和智能电控系统；所述机械结构相同包括停车库钢构储存仓、电源配电室、车库相同设备主控室、车库扫码终端设备安装室、车库相同监控室、共享工具用具室车库消防仓及消防设备控制室和停车机器人系统；所述停车机器人系统又包括垂直移动机构、水平移动机构、旋转移动机构和机械手臂伸缩及紧松机构；所述智能电控系统包括人机对话系统、远程无线通信系统、数据采集与反馈系统、控制系统、机构执行控制系统和消防安全控制系统。本发明极大地提升停车装备的技术性能，拓展了停车设备的多用功能，为实现绿色智慧城市、智慧交通提供了智能装备。

主权项

1.一种共享单车智能停车库机器人系统，包括机械结构系统和智能电控系统；所述机械结构系统包括停车库钢构储存仓、电源配电室、出库系统设备主控室、出库扫码终端设备安装室、车库系统监控室、共享工具用具室、车库消防仓及消防设备控制室和停车机器人系统；所述停车机器人系统又包括垂直移动机构、水平移动机构、旋转移动机构和机械手臂伸缩及紧松机构；所述智能电控系统包括人机对话系统、远程无线通信系统、数据采集与反馈系统、控制系统、机构执行控制系统和消防安全控制系统；其特征在于：所述垂直移动机构是由垂直移动导轨、机架上翼总成Ⅰ、导轮A张紧机构连杆总成、机架A总成、齿条A、减速器总成RV1、机架下翼总成、导轮架总成B及其自动张紧机构、导轮B、导轮A、导轮架总成A、导轮架总成D及其自动张紧机构、垂直导轨连接螺栓、导轮A销轴总成、导轮A机构与导轮架总成A连接销轴座、垂直导轨间隙调整螺杆、伺服电机SM1、伺服电机SM11与减速器RV11、伺服电机SM12及减速器RV12、导轮架总成A与机架上翼总成Ⅰ连接销轴、导轮架总成C与机架上翼总成Ⅱ连接销轴、导轮架总成C、导轮D销轴总成、减速器总成RV2、伺服电机SM2、齿条B、机架A总成与机架B总成连接板、齿条A/齿条B安装板组成，其中，垂直移动导轨是用螺栓连接安装在旋转机架立柱总成上，齿条A、齿条B分别用螺栓连接固定在齿条A/齿条B安装板上，齿条A/齿条B安装板用螺栓连接固定在旋转机架立柱总成上，导轮A通过导轮A销轴总成安装在导轮架总成A上，导轮A张紧机构连杆总成两端分别连接在导轮A机构与导轮架总成A连接销轴座与伺服电机SM11与减速器RV11上，而伺服电机SM11与减速器RV11通过螺栓连接固定在机架上翼总成Ⅰ上，导轮架总成A通过导轮架总成A与机架上翼总成Ⅰ连接销轴与机架上翼总成Ⅰ连接，机架上翼总成Ⅰ用螺栓连接并固定在机架A总成上，导轮B安装在导轮架总成B及其自动张紧机构上，导轮架总成B及其自动张紧机构与机架下翼总成以及机架A总成连接，伺服电机SM1及减速器总成RV1安装在机架A总成上，同理，导轮架总成C与机架上翼总成Ⅱ连接销轴、导轮架总成C、导轮D销轴总成、减速器总成RV2、伺服电机SM2、导轮架总成D及其自动张紧机构、伺服电机SM12及减速器RV12也是按照同样的连接固定方式安装，机架A总成与机架B总成的连接是通过机架A总成与机架B总成连接板用高强螺栓连接固定的；所述水平移动机构是由机架C总成、自锁式直线轴承导轨总成Ⅱ、减速器总成RV4、电源电缆/信号线束总成托架、齿轮间隙调节器、机架C总成移动导向托架、机架B总成、伺服电机SM3、减速器总成RV3、机架C总成与直线轴承导轨Ⅰ连接螺栓、机架B与机架C总成移动导向托架连接板Ⅰ、自锁式直线轴承导轨总成Ⅰ与机架C总成移动导向托架连接板、齿条C、伺服电机SM4及减速器总成RV4、电源线缆/信号线束总成拖链A、电源线缆/信号线束总成拖链B、电源线缆/线束总成、齿条D、自锁式直线轴承导轨总成Ⅱ与机架C总成移动导向托架连接板、机架B与机架C总成移动导向托架连接板Ⅱ、自锁式直线轴承导轨总成Ⅰ组成，机架B总成与机架C总成是通过机架B与机架C总成移动导向托架连接板Ⅰ和机架B与机架C总成移动导向托架连接板Ⅱ连接固定的，机架C总成与机架B总成是通过自锁式直线轴承导轨总成Ⅰ与机架C总成移动导向托架连接板和自锁式直线轴承导轨总成Ⅱ与机架C总成移动导向托架连接板连接固定的，自锁式直线轴承导轨总成Ⅰ和自锁式直线轴承导轨总成Ⅱ上下端面分别用螺栓固定在机架C总成与机架C总成移动导向托架之间，齿条C与齿条D分别用螺栓连接紧固在机架C总成移动导向托架的两内侧，并分别与安装在机架C总成两边的伺服电机SM3、减速器总成RV3、伺服电机SM4及减速器总成RV4上的齿轮啮合，其啮合间隙的调整是通过安装在机架C总成移动导向托架上的齿轮间隙调节器实现的，电源电缆/信号线束总成托架用螺栓连接安装在机架C总成的侧面，电源线缆/信号线束总成拖链A、电源线缆/信号线束总成拖链B包裹着电源线缆/线束总成并放置于电源电缆/信号线束总成托架中；所述旋转移动机构是由旋转机架总成、旋转机架立柱总成、旋转机架横梁总成、旋转机架爬梯总成、回转齿轮Ⅰ、回转中心导电滑环、回转支承总成、旋转机架底板总成、回转齿轮Ⅱ、回转中心导电滑环安装架、旋转机架下支座、回转支承安装座、伺服电机SM5及减速器总成RV5、伺服电机SM6及减速器总成RV6组成，回转支承总成用高强螺栓安装紧固在旋转机架下支座与回转支承安装座之间，伺服电机SM5及减速器总成RV5与伺服电机SM6及减速器总成RV6用高强螺栓分别对称连接于回转支承安装座上，且回转齿轮Ⅰ和回转齿轮Ⅱ分别对称与回转支承总成的大齿轮啮合，回转中心导电滑环用螺栓连接安装在回转中心导电滑环安装架上，回转中心导电滑环安装架用螺栓连接安装在回转支承总成上，旋转机架立柱总成、旋转机架横梁总成、旋转机架爬梯总成、旋转机架底板总成相互用高强螺栓连接装配构成旋转机架总成，旋转机架底板总成用高强螺栓连接并紧固在旋转机架下支座上，这样当伺服电机SM5及减速器总成RV5与伺服电机SM6及减速器总成RV6转动时，通过回转齿轮Ⅰ和回转齿轮Ⅱ带动回转支承总成转动，从而实现旋转机架总成的旋转；所述机械手臂伸缩及紧松机构是由柔性夹紧板、夹紧机械手臂总成安装座、伺服电机SM7及减速器RV7、夹紧机械手臂总成、伺服电机SM8及减速器RV8、夹紧机械手臂连杆、伺服电机SM9及减速器RV9、齿条F、齿条E、伺服电机SM10及减速器总成RV10组成，其中柔性夹紧板通过销轴与夹紧机械手臂总成连接，夹紧机械手臂连杆两端分别通过销轴与夹紧机械手臂总成和伺服电机SM9及减速器RV9连接，且夹紧机械手臂连杆与伺服电机SM9及减速器RV9是用螺栓连接并固定在夹紧机械手臂总成安装座上，同理，伺服电机SM10及减速器总成RV10的连接安装方式与伺服电机SM9及减速器RV9一样，伺服电机SM7及减速器RV7与伺服电机SM8及减速器RV8用螺栓连接安装在夹紧机械手臂总成安装座上，并分别与安装在机架C总成上的齿条E和齿条F啮合，这样当伺服电机SM9及减速器RV9与伺服电机SM10及减速器总成RV10转动时，通过减速器齿轮与齿条F、齿条E的齿轮与齿条副传动，从而实现机械手臂的伸缩运动，当伺服电机SM7及减速器RV7与伺服电机SM8及减速器RV8转动时，通过减速器齿轮副以及夹紧机械手臂连杆的传动，从而实现机械手臂的夹紧与松开的运动；所述人机对话系统是由主程序控制器CPU、LED液晶显示模块DM1、DM2、DM3、DM4、二维码显示器LED1、车位状态显示器LED2、系统工况参数显示器LED3、车库监控显示器LED4组成，且二维码显示器LED1与LED液晶显示模块DM1连接，LED液晶显示器DM1通过CAN2与主程序控制器连接，LED2、LED3、LED4分别与LED液晶显示模块DM2、DM3、DM4连接，DM2、DM3、DM4通过CAN5与主程序控制器CPU连接，从而可适时显示或调整智能停车库各系统运行中的各技术参数和运行状态；/n所述远程无线通信系统是由智能手机摄像头、智能手机中的SIM通讯模块、GPS定位模块、机器人系统中的SIM通讯模块、GPS定位模块、LED显示模块DM1、二维码显示器LED1、高清红外摄像仪、二维码识别模块组成，其中，机器人系统中的SIM通讯模块、GPS定位模块通过CAN1与DSP主程序控制器CPU连接，二维码显示器与LED显示模块DM1连接并通过CAN2与DSP主程序控制器(CPU)连接，高清红外摄像仪与二维码识别模块连接并通过CAN3与DSP主程序控制器CPU连接，从而实现智能停车库系统与该物联网各终端的远程通讯；/n所述数据采集与反馈系统，由超声波车位探测器、车位编码识别模块、区域控制器、位置传感器Vn、位置传感器Ln、回转编码器、压力传感器、温度传感器、红外传感器组成，其中，超声波车位探测器、车位编码识别模块分别与区域控制器连接，而区域控制器通过CAN4与DSP主程序控制器CPU连接，位置传感器Vn、位置传感器Ln、回转编码器、压力传感器、温度传感器、红外传感器分别与DSP主程序控制器CPU连接，从而实现车库机器人系统的各种数据采集与反馈；/n所述控制系统是由区域控制器、DSP主程序控制器CPU组成，两者是通过CAN4连接，组成一个计算机处理中枢，对停车库中的各个系统进行精准的控制；/n所述机构执行控制系统，是由车锁驱动模块、车锁机构、伺服驱动模块SD1、SD2、SD3、SD4、SD5、SD6、SD7、SD8、SD9、SD10、SD11、SD12，伺服电机SM1、SM2、SM3、SM4、SM5、SM6、SM7、SM8、SM9、SM10、SM11、SM12，光电编码器EN1、EN2、EN3、EN4、EN5、EN6、EN7、EN8、EN9、EN10、EN11、EN12，RV减速器RV1、RV2、RV3、RV4、RV5、RV6、RV7、RV8、RV9、RV10、RV11、RV12，以及垂直移动机构、水平移动机构、回转机构、夹臂伸缩机构、夹臂启闭机构、导轮调节机构组成，其中车锁机构与车锁驱动模块连接，并通过CAN6与DSP主程序控制器CPU连接，垂直移动机构与减速器RV1、RV2连接，RV1、RV2分别依次与光电编码器EN1、EN2、伺服电机SM1、SM2、伺服驱动模块SD1、SD2连接，再通过CAN7总线与DSP主程序控制器CPU连接，水平移动机构与减速器RV3、RV4连接，RV3、RV4分别依次与光电编码器EN3、EN4、伺服电机SM3、SM4、伺服驱动模块SD3、SD4连接，再通过CAN7总线与DSP主程序控制器CPU连接，回转机构与减速器RV5、RV6连接，RV5、RV6分别依次与光电编码器EN5、EN6、伺服电机SM5、SM6、伺服驱动模块SD5、SD6连接，再通过CAN7总线与DSP主程序控制器CPU连接，夹臂伸缩机构与减速器RV7、RV8连接，RV7、RV8分别依次与光电编码器EN7、EN8、伺服电机SM7、SM8、伺服驱动模块SD7、SD8连接，再通过CAN7总线与DSP主程序控制器CPU连接，夹臂启闭机构与减速器RV9、RV10连接，RV9、RV10别依次与光电编码器EN9、EN10、伺服电机SM9、SM10、伺服驱动模块SD9、SD10连接，再通过CAN7总线与DSP主程序控制器CPU连接，导轮调节机构与减速器RV11、RV12连接，RV11、RV12别依次与光电编码器EN11、EN12、伺服电机SM11、SM12、伺服驱动模块SD11、SD12连接，再通过CAN7总线与DSP主程序控制器CPU连接，从而实现各执行机构的各种运动状态，进而实现自行车的出库与入库、存放与取车的各种动作；/n所述消防安全控制系统是由消防泵阀单元、消防泵阀启闭机构、消防泵阀驱动模块、烟感传感器组成，其中，消防泵阀启闭机构与消防泵阀单元连接，消防泵阀单元与消防泵阀驱动模块连接，再通过CAN8总线与DSP主程序控制器CPU连接，烟感传感器与DSP主程序控制器CPU连接；从而实现消防安全系统中泵阀的开启与关闭。/n