【編者按】近年來，隨著城市汽車擁有量的不斷上升渊额，停車難的問題也越來越嚴(yán)重尽纽。為了獲得盡量多的車位，使原本只停一輛汽車的空間能停2～3輛汽車乃坤，甚至更多政庆，為了解決城市停車空間的緊張和狹窄問題，各種各樣的立體停車庫和相應(yīng)的控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生驼吓。它們?cè)谄嚨陌徇\(yùn)形式和倉儲(chǔ)方式上仲工，也是多種多樣，其中比較具有代表性的就是采用汽車搬運(yùn)機(jī)器人搬運(yùn)形式的智能化立體停車庫配赊。

智能化立體停車庫是集各種高新技術(shù)為一體的智能化母卵、立體化的汽車儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，它能夠快速积苞、可靠地完成汽車的存取以及相關(guān)信息的管理慈柑，如停車位、停車時(shí)間的記錄这疟，停車費(fèi)的收取等菱计。立體停車庫可以建在地上醋躏，也可以建在地下。此類立體停車庫的核心部件就是汽車搬運(yùn)機(jī)器人壤生，它是一種是集自動(dòng)化技術(shù)搪书、機(jī)器人技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體的高新技術(shù)產(chǎn)品吴侦。

為了順應(yīng)市場(chǎng)的需求屋休，我們研制開發(fā)了一種新型的汽車搬運(yùn)機(jī)器人，應(yīng)用在智能化立體停車庫中备韧。以下對(duì)其工作原理和軟硬件設(shè)計(jì)加以介紹劫樟。

2 使用汽車搬運(yùn)機(jī)器人的立體停車庫

2.1 立體停車庫的機(jī)械搬運(yùn)系統(tǒng)

立體停車庫的機(jī)械搬運(yùn)系統(tǒng)一般由運(yùn)輸平臺(tái)、自主引導(dǎo)行走機(jī)器人（即汽車搬運(yùn)機(jī)器人）织堂、出入口回轉(zhuǎn)平臺(tái)和快速卷簾門等部分組成叠艳。一般在立體停車庫的汽車出入口設(shè)有回轉(zhuǎn)定位平臺(tái)，運(yùn)輸平臺(tái)運(yùn)行于立體停車庫的巷道中易阳，在運(yùn)輸平臺(tái)上配備汽車搬運(yùn)機(jī)器人附较，形成了一套完整的回轉(zhuǎn)、運(yùn)行潦俺、升降拒课、交接工作裝置。卷簾門分別設(shè)在回轉(zhuǎn)平臺(tái)事示、出入口的正面及兩個(gè)內(nèi)側(cè)早像，將轉(zhuǎn)臺(tái)與車庫、轉(zhuǎn)臺(tái)與出入口隔離暇寸。立體停車庫的布置示意圖如圖1所示著平。

2.2 立體停車庫的電氣控制系統(tǒng)

立體停車庫的電氣控制系統(tǒng)一般由計(jì)算機(jī)信息管理系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)和搬運(yùn)控制系統(tǒng)等組成庸磅。搬運(yùn)控制系統(tǒng)一般由可編程序控制器構(gòu)成枝捷，包括搬運(yùn)機(jī)器人控制系統(tǒng)和運(yùn)輸平臺(tái)控制系統(tǒng);出入口控制系統(tǒng)包括主控制器、計(jì)算機(jī)服務(wù)器和汽車停車位姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng);信息管理系統(tǒng)包括主計(jì)算機(jī)奋完、熱備份計(jì)算機(jī)以及若干臺(tái)計(jì)算機(jī)操作終端宽藏。

3 汽車搬運(yùn)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)及工作過程

（1） 汽車搬運(yùn)機(jī)器的結(jié)構(gòu)

汽車搬運(yùn)機(jī)器人的外型為扁平長(zhǎng)方體，高度為170mm忌挺，長(zhǎng)寬為1750mm×1430mm痊撤。在其4個(gè)角上有4個(gè)嵌在內(nèi)部的輪子用來做水平行走，由2臺(tái)dc24v/370w的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)嫂藏，行走速度為20m/min榔夹。在機(jī)器人兩側(cè)各有兩組夾持臂，即主夾持臂和輔夾持臂，分別由主答渔、輔臂液壓泵和液壓換向閥門控制其推出和收回关带。主臂的動(dòng)作為推出-舉升，輔臂的動(dòng)作為收回-夾緊沼撕，用來抱起汽車的4個(gè)車輪宋雏，使其抬離地面，從而達(dá)到搬運(yùn)汽車的目的务豺。液壓泵選用意大利hydrapp產(chǎn)品磨总，規(guī)格為dc24v/600w，換向閥選用德國bosch公司產(chǎn)品笼沥。主臂推力1.2t蚪燕，輔臂握緊力200kg。機(jī)器人的行走定位由安裝于其左奔浅、右側(cè)面的dmp激光位置檢測(cè)器完成馆纳。機(jī)器人的防撞檢測(cè)由安裝于其前、后端的dme激光檢測(cè)開關(guān)完成汹桦。另外鲁驶，在機(jī)器人的前后兩面各有1組條狀的led顯示器，作為汽車搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)行和故障狀態(tài)的監(jiān)視舞骆。

汽車搬運(yùn)機(jī)器人在運(yùn)行時(shí)憾顿，根據(jù)上位機(jī)的控制指令，行走到要搬運(yùn)的汽車底盤下模鹿，伸出其夾持臂帚萧，將汽車的4個(gè)車輪抬起，運(yùn)行到目的地后放下挚雾。汽車搬運(yùn)機(jī)器人搬運(yùn)汽車時(shí)的運(yùn)行工況如圖2所示。

（2） 工作過程

汽車搬運(yùn)機(jī)器人的工作過程如下：當(dāng)入庫車輛在回轉(zhuǎn)平臺(tái)上定位后掺挺，汽車搬運(yùn)機(jī)器人依照上位機(jī)的指令钩氓，自動(dòng)由運(yùn)輸平臺(tái)駛?cè)肴霂燔囕v底盤下方（運(yùn)輸平臺(tái)是汽車搬運(yùn)機(jī)器人的母體，換句話說狰丝，汽車搬運(yùn)機(jī)器人的原位為運(yùn)輸平臺(tái)）织刹，夾緊裝置將入庫車輛的4個(gè)汽車車輪夾緊，頂起裝置將入庫車輛頂起并抬離地面約3cm化团，然后由汽車搬運(yùn)機(jī)器人攜帶入庫車輛返回運(yùn)輸平臺(tái)佛岛。運(yùn)輸平臺(tái)按主控計(jì)算機(jī)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，運(yùn)動(dòng)到預(yù)定貨位辐荷。汽車搬運(yùn)機(jī)器人從運(yùn)輸平臺(tái)移至指定貨位键袱，汽車搬運(yùn)機(jī)器人的頂起機(jī)構(gòu)收回，將被搬運(yùn)車輛放下，夾緊機(jī)構(gòu)松開回位蹄咖。汽車搬運(yùn)機(jī)器人重新回到其母體—運(yùn)輸平臺(tái)褐健，由運(yùn)輸平臺(tái)將汽車搬運(yùn)機(jī)器人送回至出入口，完成1個(gè)車輛入庫的動(dòng)作循環(huán)澜汤。車輛擺放遵循“就近原則”蚜迅，以提高搬運(yùn)效率。車輛出庫時(shí)俊抵，汽車搬運(yùn)機(jī)器人和運(yùn)輸平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)順序與上述過程相反谁不。

4 汽車搬運(yùn)機(jī)器人控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

汽車搬運(yùn)機(jī)器人的控制系統(tǒng)集成在機(jī)器人本體內(nèi)，其系統(tǒng)組成和布置圖如圖3所示徽诲。搬運(yùn)機(jī)器人內(nèi)的可編程序控制器通過無線通訊方式與其母體—運(yùn)輸平臺(tái)保持通訊聯(lián)絡(luò)拍谐，運(yùn)輸平臺(tái)再經(jīng)過紅外通訊與主控計(jì)算機(jī)通訊，以接受上位機(jī)命令并上傳運(yùn)行狀態(tài)馏段。主控計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)集中控制和管理汽車搬運(yùn)機(jī)器人與運(yùn)輸平臺(tái)的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)轩拨。圖3中的無線轉(zhuǎn)換器采用研華公司的adam4550，它一端接plc的rs-232接口亭颈，另一端為2.4g微波信號(hào)婚廷，它與運(yùn)輸平臺(tái)控制系統(tǒng)中的adam4550一起，構(gòu)成了在汽車搬運(yùn)機(jī)器人控制系統(tǒng)與運(yùn)輸平臺(tái)控制系統(tǒng)之間的無線數(shù)據(jù)傳輸線路悠蹬。

主控制器選用的是siemens公司s7－300系列plc藏苫，其硬件系統(tǒng)配置如圖4所示，plc的i/o接線表見附表跛拌。

5 汽車搬運(yùn)機(jī)器人控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

汽車搬運(yùn)機(jī)器人控制程序的編制充分利用了siemens plc編程軟件step

7提供的軟件平臺(tái)信炬，將整個(gè)控制程序模塊化∪闯眨控制程序主要有：主控程序模塊移蔼、模擬數(shù)據(jù)采集模塊、伺服裝置控制模塊漩判、停車貨位參數(shù)模塊备饭、液壓裝置控制模塊、故障檢測(cè)模塊摘沥、顯示模塊和通訊模塊等幼健。以下僅對(duì)關(guān)鍵的汽車搬運(yùn)機(jī)器人在貨位上取車和放車的控制程序加以介紹。

取車程序流程圖如圖5所示熊镣，放車程序流程圖如圖6所示卑雁，有關(guān)內(nèi)容說明如下：

（1）立體停車庫為多層結(jié)構(gòu)，分東绪囱、西兩側(cè)测蹲，每側(cè)有若干個(gè)汽車貨位，每個(gè)貨位空間分為內(nèi)側(cè)車位和外側(cè)車位，可以存放兩輛汽車弛房。運(yùn)輸平臺(tái)在停車庫中間巷道沿上下道盏、東西方向行駛，它按照主控計(jì)算機(jī)的指令文捶，將汽車放置在指定貨位或從指定貨位取出汽車;

（2） 若在東側(cè)貨位群沙选（放）車，機(jī)器人正向行駛粹排，在西側(cè)貨位則反向行駛;

（3）在貨位空間兩側(cè)墻壁適當(dāng)位置上安裝了反光板种远，它們和搬運(yùn)機(jī)器人上的dmp激光位置檢測(cè)器配合，完成搬運(yùn)機(jī)器人在內(nèi)側(cè)車位和外側(cè)車位的定位任務(wù);

（4） 主臂的作用是將汽車抬離地面顽耳，輔臂的作用是夾緊汽車的4個(gè)輪胎坠敷，是否夾緊的判斷通過檢測(cè)輔臂油缸壓力值的大小來完成。

6 結(jié)束語

本文介紹的汽車搬運(yùn)機(jī)器人高度不超過17cm今捕，平面尺寸略大于普通轎車的底盤数屁，在國際上同類產(chǎn)品中占用空間最小、行走速度最快希咒。與其他類型的立體停車庫相比較透格，采用汽車搬運(yùn)機(jī)器人的停車庫占用空間更小，工程造價(jià)更低顺良，存車和取車的速度也更快韭拙。

以上介紹的汽車搬運(yùn)機(jī)器人及立體停車庫已經(jīng)在北京市某地下停車場(chǎng)運(yùn)行兩年多，整個(gè)系統(tǒng)的工作穩(wěn)定可靠些栅，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目的祥扒。

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