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汽车搬运机器人控制系统的研究

2012-09-29 10:03
PokerJoker
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1 引言

  近年来,随着城市汽车拥有量的不断上升,停车难的问题也越来越严重。为了获得尽量多的车位,使原本只停一辆汽车的空间能停2~3辆汽车,甚至更多,为了解决城市停车空间的紧张和狭窄问题,各种各样的立体停车库和相应的控制系统应运而生。它们在汽车的搬运形式和仓储方式上,也是多种多样,其中比较具有代表性的就是采用汽车搬运机器人搬运形式的智能化立体停车库。

  智能化立体停车库是集各种高新技术为一体的智能化、立体化的汽车储运系统,它能够快速、可靠地完成汽车的存取以及相关信息的管理,如停车位、停车时间的记录,停车费的收取等。立体停车库可以建在地上,也可以建在地下。此类立体停车库的核心部件就是汽车搬运机器人,它是一种是集自动化技术、机器人技术、计算机技术为一体的高新技术产品。

  为了顺应市场的需求,我们研制开发了一种新型的汽车搬运机器人,应用在智能化立体停车库中。以下对其工作原理和软硬件设计加以介绍。

2 使用汽车搬运机器人的立体停车库

  2.1 立体停车库的机械搬运系统

  立体停车库的机械搬运系统一般由运输平台、自主引导行走机器人(即汽车搬运机器人)、出入口回转平台和快速卷帘门等部分组成。一般在立体停车库的汽车出入口设有回转定位平台,运输平台运行于立体停车库的巷道中,在运输平台上配备汽车搬运机器人,形成了一套完整的回转、运行、升降、交接工作装置。卷帘门分别设在回转平台、出入口的正面及两个内侧,将转台与车库、转台与出入口隔离。立体停车库的布置示意图如图1所示。

  2.2 立体停车库的电气控制系统

  立体停车库的电气控制系统一般由计算机信息管理系统、出入口控制系统和搬运控制系统等组成。搬运控制系统一般由可编程序控制器构成,包括搬运机器人控制系统和运输平台控制系统;出入口控制系统包括主控制器、计算机服务器和汽车停车位姿态检测系统;信息管理系统包括主计算机、热备份计算机以及若干台计算机操作终端。

3 汽车搬运机器人的结构及工作过程

  (1) 汽车搬运机器的结构

  汽车搬运机器人的外型为扁平长方体,高度为170mm,长宽为1750mm×1430mm。在其4个角上有4个嵌在内部的轮子用来做水平行走,由2台dc24v/370w的直流电机驱动,行走速度为20m/min。在机器人两侧各有两组夹持臂,即主夹持臂和辅夹持臂,分别由主、辅臂液压泵和液压换向阀门控制其推出和收回。主臂的动作为推出-举升,辅臂的动作为收回-夹紧,用来抱起汽车的4个车轮,使其抬离地面,从而达到搬运汽车的目的。液压泵选用意大利hydrapp产品,规格为dc24v/600w,换向阀选用德国bosch公司产品。主臂推力1.2t,辅臂握紧力200kg。机器人的行走定位由安装于其左、右侧面的dmp激光位置检测器完成。机器人的防撞检测由安装于其前、后端的dme激光检测开关完成。另外,在机器人的前后两面各有1组条状的led显示器,作为汽车搬运机器人运行和故障状态的监视。

  汽车搬运机器人在运行时,根据上位机的控制指令,行走到要搬运的汽车底盘下,伸出其夹持臂,将汽车的4个车轮抬起,运行到目的地后放下。汽车搬运机器人搬运汽车时的运行工况如图2所示。

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