一种汽车搬运机器人的夹持装置

冯彩虹    ,李建军

摘要：随着人口的不断增多和汽车工业的快速发展，汽车的保有量快速增加，“停车难”问题越来越严重，为了在有限的地面空间内建设更多的停车位，立体车库应运而生。汽车搬运机器人是立体车库中一个重要的搬运设备，该论文以汽车搬运机器人夹持装置的设计为题，对该结构进行简略的介绍。

关键词：立体车库；汽车搬运器；夹持；设计方法

引言：所谓的汽车搬运机器人是立体车库中一个重要的搬运设备，用来将汽车停放到指定停车位上，或者是将汽车从指定的停车位上取出。现在常用的汽车搬运机器人包括底盘、设置在底盘上的左右两个夹持机构、以及与每个夹持机构连接的夹持驱动机构，利用夹持驱动机构使得每个夹持机构的前后两个夹臂靠近并展开实现轮胎的夹取举升。机械化操作，省时省力，但是每个夹持机构与夹持驱动机构之间都需要借助传动机构来实现连接，结构比较复杂，成本较高。本文针对此处结构的简化进行浅析。

该种汽车搬运机器人的夹持装置，包括底盘、设置在底盘上的夹持机构、以及与夹持机构连接的夹持驱动机构，夹持机构包括与底盘形成滑动配合的滑动座、以及连接端与滑动座铰接且自由端具有靠近或远离底盘的旋转自由度的夹臂，位于底盘同一侧的前后两个夹臂形成为抱夹机构。关键在于，所述滑动座包括前后两个夹臂驱动板，每个夹臂驱动板的左右两端都连接有夹臂，抱夹装置还包括固定在底盘上方且位于前后两个夹臂驱动板之间的定位板，夹持驱动机构包括固定在底盘上方的前后两个夹持驱动装置、以及连接在每个夹持驱动装置与定位板之间的传动杆，两个夹臂驱动板都是位于两个夹持驱动装置之间，每个传动杆都与定位板形成转动配合且每个传动杆上都螺纹连接有连接座，每个连接座都是与位于其上方的夹臂驱动板固定连接，夹臂驱动板借助传动杆的旋转具有靠近或远离定位板的水平移动自由度。

在底盘上端面的左右两侧都开设有容纳槽，容纳槽内设置有导轨，在夹臂驱动板的底部固定有带滑槽的滑块，滑块借助滑槽套装在导轨上并与导轨形成滑动配合，该种配合结构简单、成本低，便于组装及维修，且承载能力强，使用范围广，适用于多种车型的搬运。可满足一般智能车库内的搬运需求。

搬运器底盘由长度方向的两个主梁及横向的三个横梁组成。各梁之间采用定位销定位，螺栓紧固的方式装配，装配精度高、强度好、成本低。可拆卸式的结构便于组装及维修。主梁及横梁采用钢板焊接后机加的成型方式，满足使用要求的前提下降低成本。

在夹臂与底盘连接一端的底部固定有齿轮，齿轮位于夹臂与夹臂驱动板的铰接轴内侧，在底盘的外侧壁上固定有沿前后方向设置的齿条，齿轮与齿条啮合且齿轮借助夹臂驱动板的前后移动具有旋转自由度。齿轮齿条结构承载力强，结构简单，便于维护，成本低。在该搬运器中实现夹臂的旋转运动，将夹臂收回，大大缩小产品的体积。在夹臂的内端连接有限位轮，限位轮的圆周面与底盘的外侧壁接触形成为夹臂的限位结构，保证夹臂收到预定的位置。

在夹臂两端都设置有支撑辊轮，支撑辊轮的轴线沿夹臂的长度方向设置。在搬运器负载行驶时，内外侧的滚轮均起到支撑作用，大大降低了夹臂在负载时所受的车辆的重量，降低了夹臂因强度苛刻而导致的失效风险。夹臂辊轮采用含油耐磨尼龙制成，该材料强度高，耐磨性好，噪音低，可满足搬运器的性能及寿命要求。

在夹臂上端面固定有一组支撑板，所有的支撑板沿夹臂的长度方向排列，相邻两个支撑板之间架设有夹持辊组，同一个夹持辊组的所有夹持辊沿夹臂宽度方向排列，同一个夹持辊组的所有夹持辊的轴线由靠近定位板的一侧向另一侧逐渐向上偏移。该辊轮在宽度方向共布置三列，在夹持轮胎时，最大程度的加大与汽车轮胎的接触面积，以减小对辊轮及轮胎的磨损及压力。夹臂支撑板所组成的夹臂框架由钢板焊接再机加而成，该加工方法满足结构强度及精度的同时成本较低，避免了开设模具的费用。

该产品在搬运器上集成了底盘检测功能，防止在搬运汽车的时候，由于搬运器过高导致的与车辆底盘的剐蹭问题，提高了产品整体的安全性能。该底盘检测在底盘的前端外侧固定有防护罩，在防护罩上方设置有轴线沿左右方向设置的底盘检测滚棒，在底盘检测滚棒上固定有至少两个沿左右方向排列的摇杆，摇杆的下端穿过防护罩上开设的调节孔后与固定在防护罩内部的支撑板铰接，在摇杆的后侧与底盘之间连接有复位弹簧，在摇杆一侧设置有底盘检测开关，底盘检测开关的输出端与设置在底盘上的控制装置的输入端连接，控制装置的输出端与底盘行走机构的受控端连接，架构简单，安全可靠。

该搬运器整体结构的优越性在于，将滑动座分为前后两个夹臂驱动板，每个夹臂驱动板的左右两端都连接有夹臂，定位板固定在底盘上方且位于前后两个夹臂驱动板之间，在底盘上方固定有前后两个夹持驱动装置，两个夹臂驱动板都是位于两个夹持驱动装置之间，在每个夹持驱动装置与定位板之间都连接有传动杆，每个传动杆都与定位板形成转动配合且每个传动杆上都螺纹连接有连接座，每个连接座都是与位于其上方的夹臂驱动板固定连接。当夹持驱动装置带动传动杆旋转时，连接座沿着传动杆向前或者是向后移动，从而带动夹臂驱动板向前或者是向后同步移动，实现两个夹臂驱动板的靠近或远离。

夹臂驱动装置通过传动杆和连接座的配合直接与夹臂驱动板连接，通过夹臂驱动板的移动实现夹臂的移动，省去了传动机构，结构更加简单，可以节约成本。