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標題: 机器人技术在平面移动类机械停车设备中的应用! [打印本頁]

作者: admin 時間: 2019-6-5 19:20
標題: 机器人技术在平面移动类机械停车设备中的应用!
择要：海内汽车产量比年来呈逐年增加态势，估计本年天下产量可跨越 2 920 万辆。被称为阳光财产的泊车装备制造行业也随之得到了成长机会。今朝机器式泊车装备的品种已从普及型的起落横移类、轮回类、简略单纯起落类等型式向空间操纵率和主动化水平都较高的垂直起落类和平面挪动类等型式成长。出格是采纳机器手互换情势的平面挪动类泊车装备是比年来业内企业争相看好的品种。鉴于此，文中就机器手利用于平面挪动类泊车装备的成长进程及若何设计开展会商。

搬运汽车的机器手就其根基动作和节制方法来讲，按 GB/T 126431997《呆板人与呆板人设备辞汇》的界说：工业呆板人是指能主动节制、可反复、多功效、多自由度的操作机，能搬运质料、工件或筹划东西来完成各类功课的装配，无疑应属于工业呆板人范围。就其布局情势来讲，按 JB/T 50632014《搬运呆板人通用技能前提》的界说，则应属于超重型搬运呆板人。是起重机械连系微电子技能、信息处置技能、传感技能等而构成的综合集成技能，具备必定的繁杂水平。

1 工业呆板人技能利用于泊车装备的成长进程

机器手式平面挪动类泊车装备也和其他电机一体化的产物同样，有个不竭改良和提高的进程。最先提出这一设计思惟的应首推 20 世纪 80 年月以色列人兹华迪(Cvadi) 师长教师。他所设计的上悬式机器手，以如今的评价，可能一眼就发明它具备诸多缺点。但简直他是工业呆板人技能利用于机器泊车装备的首开先河者。图 1 是采纳上悬式机器手完成汽车互换步伐的车库示意。在车位上方留有汽车收支库的通道，上悬式机器手吊挂在库位上方的轨道上。机器手除具备行走驱动的功效外，其机器臂具备主动抓取功效。在收支库操作中，其折叠式机器手行走到出库汽车的上方，第一个动作是将手臂开展; 第二个动作是手臂迟钝向车体挨近并在接触车体以前遏制;第三个动作是手段伸出并进入汽车先后轮之间的底盘下方，然后将汽车抬升，平移进入起落机通道。在起落机上，上述步伐反向操作，机器手回复复兴。汽车由起落机输送达到收支口。

采纳上悬式机器手的泊车装备的显著错误谬误：1)空间操纵率很低，层高必要 3.6 m 以上;2)机器手的腕部出力点在汽车先后轮间的底盘上，有时会接触到汽车的其他部件，不敷平安。这类布局的泊车装备固然在海内未获推行，但在其节制体系中已利用了现代工业呆板人的所有认址、对位、测距、辨认、主动调解姿态等技能，属于第一代的利用工业呆板人技能的泊车装备。

真正能付诸适用的机器手式泊车装备呈现在 20 世纪 90 年月初的德国。由 Palis 公管库格曼(Kugmann) 师长教师初次提出机器手进入汽车底盘下方操作，并采纳夹持车轮以抬升汽车的方法，解决上悬式机器手的上述两项重大缺点，其布局如图 2 所示。

这类泊车装备的特色：1)扁平狭长的机体，其总高度仅为 140 妹妹，夹持臂收拢时的总宽度仅为 1 020妹妹，是以可以从汽车火线或后方进入汽车底盘如下事情。2)采纳液压体系鞭策四对机器臂，以抬升汽车车体。然后以机电驱动的行走装配完成从收支口移送到起落机或从起落机移送到库位的使命。3)采纳分体式机体。在法兰克福的原型机中，汽车入库时操纵激光测距仪测出汽车的先后轮距，然后对应其轮距挪动两部门机体的间隔。使四对机器臂的中间都能瞄准车轮。采纳路径指导技能行驶到方针位置，已具有了所有如今平面挪动类泊车装备机器手的功效。

可是其缺点也是不言而喻的：因为采纳液压鞭策，其动力源没法紧缩到 140 妹妹的机体内。是以只能在厥后方设置一组超过跨过机体不少的液压动力元件和油箱。也就是说机器手只能在一个标的目的进入汽车下方;此外一个标的目的是遭到油箱拦截的。如需将汽车输送到双方的车位上，就要增长一套转盘装配。此外，140 妹妹的高度其实不能顺应所有汽车，有至关一部门轿车底盘离地高度小于 140 妹妹，使机器手的利用遭到限定。

本世纪初，深圳一和公司、深圳中集天达公司、杭州友佳紧密机器有限公司等企业的技能职员别离研发了由机器传动夹持式机器臂和带导向槽的泊车位，从而很好地解决了车体高度和汽车底盘离地间隙之间的抵牾，使机器手技能在海内很快得到推行，其布局如图 3 所示。

图 3 所示为机器手带着抬升的汽车进入泊车位的示意。机器手因为改用了机器传动的抬升装配，其总高度到达 170~180 妹妹。但因为导向槽的深度为 70 妹妹或 70妹妹以上，使机器手总高度一部门下沉到导向槽内。其事情范畴就根基涵盖了所有轿车的离地高度。

整体布局中除取缔了液压动力部件外，仍沿用減肥方法,了Palis 公司的分体式设计。图 4 所示为分体式机构中先后机体以齿条毗连的状况：

以上所述几项办法，对 Palis 公司的液压夹持臂式机器手做了适用性的，但倒是关头性的改良，使机器手式的平面挪动类泊车装备得以很快在海内得到推行。相干企业经通知布告后都已获发现专利授权。

2 机器传动式夹持臂的根基布局

机器臂从液压传动改成机器传动，如上所述是很关头的一步。如今在利用的夹持臂大多采纳了如图 5 所示的齿轮式布局。

机器手的臂部是直接握持工件的部件。但对付搬运汽车的机器手，它的工尴尬刁难象是汽车的轮胎。并且它的事情方法也并不是通用式机器手的夹钳的情势。而是所谓夹抬的情势。即经由过程夹的动作而到达抬起的目标。这是极其特别的一种机器手，必需依照特定工件(汽车轮胎)的外形请求而肯定其活动方法、得当的驱动力、必定的开闭范畴和对分歧尺寸轮胎的通用性等。

凡是的机器手履行部件的活动方法分为平移型和反转展转型两种。平移型的手臂伸开闭合靠手臂的平行挪动，在夹持分歧尺寸的工件时不会引发中间位置的偏移，但其动作要先伸出夹持臂再举行平移，布局相对于比力繁杂。反转展转型手臂的伸开闭合寄托手臂根部的反转展转活动完成。所述机器手采纳双支点反转展转型，即两个标的目的同时向中间反转展转而夹起工件的情势。这类布局的手臂机构较简略，形状紧凑。只是夹持分歧工件时会发生位置误差。在搬运汽车的机器手中，可采纳辊道式手臂及摆布轮胎对称式动作以解除其影响。

辊道的安插则摹拟汽车轮胎的外周外形，在两组辊道构成双支点反转展转，并同时作闭合动作时汽车轮胎即被托起抬升，如图 6 所示。而夹持臂的程度标的目的驱动力计较，因为采纳了辊道而可简化为平凡的楔形面的计较问题。

设轿车质量为2 000 kg，其单个轮胎所经受重力(按先后 4:6)G =6 000 N，肯定其综合平安系数K =1.2。将已知前提代入得F =KG tg24=3 355.2 N。即程度标的目的推力类似为 3 400 N。

大都机器手的臂长设计约为 550 妹妹，如许即可进一步计较所需的机电输着力矩。

如请求机器臂的全程活动时候(即 0.25 转)为 6 s，则机器臂的反转展转速率n =0.25/0.1=2.5 r/min，机器臂在离反转展转中间 300 妹妹处的推力类似为 3400 N ，即请求机器臂反转展转中间的输出扭矩N =3 4000.3=1 020 Nm

因为减速机电和齿轮之间的传动体系中可设置 1:3的附加减速比，故选用的减速机电输出转速为2.53=7.5r/min、输出扭矩为 1 0203=340 N m 的制品减速机电。查表后，可选用伺服机电或住友等品牌的 0.4 kW小型平凡减速机电。

3 行走驱念头构的组成

Palis 公司设计的机器手采纳了分体式布局。它的感化是，便于按照在收支口所测出的汽车先后轮距而调解机器手 A/B 两个组件之间的间隔，为机器臂后续的夹持抬升步伐作筹备。调解的法子是 A/B 组件中此中一组制动，另外一组的行走驱动动作，A/B 两组机器手带有各自的行走驱动。行走驱动装配如图 7 所示。

如图 7，机电经由过程传动轴传动双方的车轮，并安插从动车轮，其情势为先后安插。为了完成机器手对方针位置的辨认、果断和主动调解姿态等步伐，机体内安插有至关数目的传感、扫描、测距等部件，这些部件轻易受振后发生移位乃至毁坏，而且在机器手从收支口到起落机，从起落机到平移台车，再从平移台车到库位，此中需超过几道约 10~30 妹妹宽的间隙。车轮先后双轮安插的情势可大大低落振动量，低落妨碍率。

行走驱动装配的摆布火线各安插了侧领导轮。其感化是使机器手能始终在库位上或台车上、收支口上的导向槽内挪动。

4 机器手的节制体系

泊车装备机器手本色上应是一种轮式挪动呆板人，凡是由三个体系构成。除驱动体系、履行机构的硬件安插如上所述外，其感知和节制体系占据很大比例。如今较多采纳的体系为：PLC+ 活动节制器 + 伺服机电的情势，一般地采纳通用软件。各体系之间的互相瓜葛如图 8 所示。

节制体系安排着机器手按步伐运行，并影象人们赐与机器手的指令信息。机器隔熱紙,手平面挪动类泊车装备的事情流程如图 9 所示。

经由过程对上述事情流程的阐发可知，与通用的工业机器手分歧点是两项外部信息的获得对付机器手的正常事情是很是关头的：

1) 入库汽车先后轮的轮距中间尺寸的检测;

2) 入库汽车先后轮所处位置的检测。

入库汽车轮距中间尺寸的检测瓜葛到机器手准确调解姿态，从而使四对机器臂能切确瞄准汽车先后轮中间。如发生误差，则机器臂作闭合动作时，将引发汽车在机器臂上扭动而发生偏斜，紧张时夹持抬升动作失败。请求到达的检测精度和动作精度为 3 妹妹。检测法子较多采纳光栅式测距，其道理是经由过程检测红外光源被车轮遮挡的部门而测出轴距。德国 SICK 公司有顺应此量程和精度的产物。固然也可使用能知足其精度请求的光电或红外等测距法子。

先后轮位置的检测则瓜葛到机器手驱动的方针位置简直定。若是机器手是从汽车的火线进入底盘下方，那末汽车的后轮中间即是机器手驱动的方针位置。机器手A 组分体的机器臂中间应与方针位置重合。也有些厂家，无论机器手从汽车的火线或后方进入底盘下方，始终以汽车前轮为方针位置。

此外值得注重的是：机器手的驱动行程常常是定值。比方从收支口到起落机，从起落机到横移台车，再从横移台车到库位，其行走路径由遍地的导向槽限定;而其行走旅程则都在 6 m 摆布。这对付节制体系的电源设计、传感器安插、及时数据收集等将发生必定影响。

因为感知和节制体系集中了节制技能、人机界面技能、图形技能、数据库技能和通信技能、是以信息的交融显得十分首要。此中包括动态显示、丈量体系、及时数据的通信和互换和功率活动节制体系。

5结论

如上所述，泊车装备机器手是一种专用工业呆板人。它的功效除按照指令请求将入库汽车从一个站点运送到另外一个站点外，同时@具%932ah%备对方%27FUB%针@位置的辨认、果断和主动调解姿态等能力。因为采纳了地面设置导向槽等办法，使机器手翰化了通用型移开工业呆板人必需具有的路径计划和扶引体系，也提高了事情的靠得住性。

上述机器手在现实利用中与横移台车、起落机配套组合而成的平面挪动类泊车装备的重要上风在于：1) 较低的层高：约为 2 m，比梳齿式装备低 0.1 m/ 层。2) 简便的库位安插，库位上除导向槽外无其他举措措施。其总本钱比梳齿低 10% 摆布，比板式低 25% 摆布。是以在主动化水平较高的平面挪动类泊车装备中具备很强的竞争力。

挪动版：呆板人技能在平面挪动类机器泊车装备中的利用！

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