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停车机器人设计--泊车系统结构设计.doc
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停车机器人设计--泊车系统结构设计.doc
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1
停车机器人设计--泊车系统设计
通过对国内外需求的未来方向的了解和发展进程的了解,本次设计对一个机器人应
该具备的功能需求做出确定,并就此在对机器人的车身结构,驱动方式,导航方式,充
电方式做出了相关整理和计算,并对相关关键零件做出选型。
基于 CAD 完成了对机器人的二维图结构设计,基于 proe 完成了对机器人的三维结
构设计,并计算各种极端条件下机器人的承受极限,即在满载情况下的最大爬坡角度时
所需要的驱动力,计算机器人行进过程中受到的摩擦阻力,和机器人需要克服的最大阻
力需求,同时对包括电池的承受能力和续航问题做出说明。
基于以上各种基本车架的确定,选择包括各种传感器如位置检测传感器,摄像头,
边灯,防触变传感器等附加功能,加装 LCD 操作面板,自动充电功能等智能化需求的模
块。
关键词:结构设计 驱动系统 导航选择 智能化
Structure design of parking system
2
Through the understanding of the future direction and development process of
domestic and foreign demands, this design determines the functional requirements that an
AGV should have, and makes relevant sorting and calculation on the body structure, driving
structure, navigation mode and charging mode of AGV, and makes selection of relevant key
parts.
Based on CAD, the two-dimensional structure design of AGV is completed, based on
PROE, the three-dimensional structure design of AGV is completed, and the bearing limit of
AGV under various extreme conditions is calculated, that is, the driving force required for
the maximum climbing angle under full load, the friction resistance encountered in the
process of AGV travel, and the maximum resistance demand that AGV needs to overcome
are calculated.At the same time, the bearing capacity and endurance of the battery are
explained.
Based on the determination of the above various basic frame, the selection includes
various sensors such as position detection sensor, camera, side lamp, anti thixotropic sensor
and other additional functions, adding LCD operation panel, automatic charging function and
other intelligent modules.
Key words: structural design , driving system , Navigation selection ,
Intelligence.
目录
1. 绪论........................................................................................................................................5
1.1. 研究的意义...................................................................................................................................5
3
1.2. 国内外的发展概况 ......................................................................................................................6
1.2.1. 国内发展现状:....................................................................................................................................6
1.2.2. 国外发展现状:....................................................................................................................................7
1.2.3. 机器人停车机器人发展趋势:............................................................................................................8
1.2.4. 研究目的..............................................................................................................................................10
2. 停车机器人设计方案..........................................................................................................11
2.1. 泊车机器人设计 ........................................................................................................................11
3. 泊车机器人的布局..............................................................................................................12
3.1. 设计要求.....................................................................................................................................12
3.2. 日常工作和布局说明: ............................................................................................................13
3.2.1. 布局说明..............................................................................................................................................13
3.2.2. 日常工作说明......................................................................................................................................15
4. 车架模块设计......................................................................................................................15
4.1. 功能要求:.................................................................................................................................15
4.1.1. 机器人各面板设计:..........................................................................................................................17
4.1.2. 车身上板部分:..................................................................................................................................17
4.1.3. 车身侧板设计:..................................................................................................................................18
4.1.4. 车后板设计:......................................................................................................................................18
5. 关键零部件设计..................................................................................................................19
5.1. 驱动部分的选择与设计 ............................................................................................................19
5.2. 蓄电池的选型: ........................................................................................................................21
5.3. 驱动轮胎的选择: ....................................................................................................................21
6. 驱动模块设计......................................................................................................................22
6.1. 三轮结构.....................................................................................................................................22
6.2. 四轮结构.....................................................................................................................................23
6.3. 六轮结构.....................................................................................................................................23
6.4. 驱动电机的选型和计算 ............................................................................................................24
6.4.1. 对摩擦阻力的计算:..........................................................................................................................25
6.4.2. 空气的阻力计算:..............................................................................................................................26
6.4.3. 爬坡阻力计算:..................................................................................................................................26
6.4.4. 驱动电机参数计算..............................................................................................................................27
6.4.5. 转向及减震机构的设计:..................................................................................................................28
7. 自动充电设计......................................................................................................................30
参考文献...................................................................................................................................31
1. 绪论
4
1.1. 研究的意义
这篇文章引用智云大数据平台的数据,大数据平台上的汽车保有量显示,一直到
2018 年的年末为止来说,在中国的汽车保有量的数据是 167349763 台。得益于经济的
发展人民生活水平也在提高,譬如在交通方式上私家车数量近年也在一直增加,外出时
的停车位问题开始影响人们出行的便捷。用深圳市交通运输局的数据,数据显示了深圳
的停车位和车辆的关系,在 2017 年 4 月的时候,深圳在道路外的停车位有 191.6 万个。
可是就现在深圳的汽车保有量就超过了 335 万辆,目前市内可供停车的位子和居民的汽
车比值是 0.57∶1。停车困难和难以管控也算是政府工作的大难题,市民对于停车的需
求大,但是车位数量不足,效率也不高,以前的停车效率和车位利用率已经解决不了问
题了。前几年深圳的人大代表秦钢说:“在深圳高昂的土地成本里,应该问空中要空间,
立体才是解决停车麻烦的未来。” 在将来深圳大力支持机械立体车库的建设,用最大程
度发挥深圳的空间资源。有一样想法的有深圳市的人大代表谢呼,他的想法是希望深圳
快速的将市内停车场,然后接入统一大数据平台,这个平台可以向社会开放,政府可以
运用大数据的手段,在解决城市停车这样的问题上更加方便。做到改善和促进停车场的
智能化建设的进程,更快的改善停车环境。
在以前的方法不能满足要求后,比较智能的泊车机器人开始出现,这几年来慢慢为
人所知。在 5G 时代的慢慢接近生活的时候,物联网这个名词已经进入了大家的生活,
譬如 2017 年无人公交上路,试行工作开始推进,智能泊车机器人被人们重视,怎么样
把网络和智能机器人更好一点配合使用,也成为了人们开始想的事情。
1.2. 国内外的发展概况
1.2.1. 国内发展现状:
机器人(Automated Guided Vehicle),名字的意思就是自动导引运输车,一般来看他
的叫法和名字一般是机器人机器人或移动机器人。它最早的诞生在 50 年代,是美国一
家物料搬运的研究所。设计的一种无人驾驶卡车的方向,在当时只是一个设计概念。发
展的过程一直到了现在,才慢慢因为发展的原因才进入生产生活领域。
至于我国内的汽车工业起步本来就晚,在国内的机器人相关的领域发展迅速。到现
在已有近 20 家企业开始做这个智能机器人的实物。有以前做立体车库的企业,也有做
工业/物流机器人的企业。比较有代表性的有深圳怡丰,具体它的方案是采用激光导航+
梳齿交换技术,是第一个在国内成功研发梳齿型停车机器人和车台板停车机器人。使用
梳齿型结合传统梳齿型交换技术的方案,就不在使用车台板,这样做有利于提高运行效
5
率。国内的首个项目当属南京夫子庙地铁 P+R 停车库,它是国内第一家,真正用机器人
停车的项目。一直到现在来讲,我国的很多企业已经开始布局机器人停车机器人领域,
名气大的有:海康机器人、昆船智能、深圳怡丰、西子智能、松灵机器人这些。
在海康威视的方案里,采用的是仓储机器人上很成熟的方案,使用视觉+惯性双导航
技术,来做的海康威视的泊车机器人。海康威视打算,智能泊车机器人和自己的其它项
目合作,譬如覆盖停车场管理、出入口、辅助设备、诱导停车这些方案,形成一个完整
停车生态闭环系统操作。今日海康威视的停车机器人,已经可以在第三届互联网大会期
间落地乌镇投入应用。
对西子&极木科技来讲,曾制造过一款基于麦克纳姆轮的机器人停车机器人。这种
机器人的方案是采用 2 台激光+视觉导航的技术,能够实现分体式的机器人小车,这个
小车配备 4 个机械臂来夹持汽车的轮胎;设计上它的底盘是采用小型全向移动功能的麦
克纳姆轮,用于机器人实现全向移动,旁边设置了多个万向脚轮帮助承载;从整个机器
人来看高度较低,能够胜任从直接进入车底的要求,还可以对汽车做夹持举升和运输的
工作。
转到传统做工业/物流机器人的企业,这些企业包括云南昆船、沈阳机器人、上海汇
聚等,他们占据原始的机器人技术的优势,可以对原有机器人进行结构和功能的改变,
这些产品的初代多采用车台板交换方式。在多年前就做立体车库的企业,主要企业譬如
航天汇信、青岛茂源等,在这个领域已经有多年的车库应用的经验,到现在他们已经着
手开发车台板+机械手结构的机器人。
大体来讲,我国国内的机器人研发,主要在这两三年才开始有很多企业去做,做车
库的建设周期大都很长,以前人们的市场需求较少等原因,所以很多国内机器人停车机
器人,都停留在样机和模型这样的阶段,他们之中大都是车台板方案,基本上没有商业
化的应用案例。现在竣工的工程应用案例也很少,报道可以见的的,仅南京夫子庙、乌
镇、北京五棵松 3 处,所有的机器人泊位数量一般没有 100 个。
在宏观的国家政策来看,这些年来,智能化这个话题,一直被政府关注着,提出的
包括建设智慧城市的方向,落实到着重于智能制造产业,开始鼓励从事制造业的公司引
进智能机器人,慢慢的提升产业的自动化水平,同时看到国内服务机器人利好政策也开
始增加,各项原因下技术开始迅猛进步。每一件事都说白了政府对于智慧型城市和智慧
化产业的一个重视程度。
早在 2016 年 4 月的那时,就有国家工信部和发改委还有财政部,一起联合发布过
《机器人产业发展规划(2016-2020)》,大体来讲是国家将大力推动工业机器人产业,
要慢慢的朝中高端领域发展。在 2014 年—2018 年这段时间,国内市场的机器人机器人
销量 4.7 万台,每年的增长速度是 55.68%。
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南抖北快东卫
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