一种港口集装箱无人驾驶转运车底盘结构及其转运车的制作方法

本发明涉及港口集装箱运输设备，具体涉及一种港口集装箱无人驾驶转运车底盘结构及其转运车。

背景技术：

1、随着港口自动化运营的不断升级，集装箱水平运输设备从早期的自动导引车（agv）逐步发展为当前主流的无人驾驶转运车（igv），其核心作业需求始终围绕大承载能力、场地适配性、转向灵活性与长期运行可靠性展开。然而，传统架构在面对港口“高密度堆场、多模式转向、长寿命少维护”的综合需求时，长期暴露出若干技术瓶颈。现有港口集装箱运输底盘的主要技术路线及缺陷如下：

2、其一，两轴港口agv普遍采用整体式焊接车架，配置前转向驱动桥和后转向驱动桥，车轮采用单侧单胎大直径工程轮胎，转向系统基于转向节、主销与横拉杆构成的轮端阿克曼转向几何。该类两轴 agv 存在两项无法通过参数优化解决的架构性痛点，直接限制了其规模化应用：1、地面适配性差，轮压普遍超标：受单轴承载能力限制，行业主流车型自重普遍达25～30吨，适配装载2只20英尺标准重箱（额定载重65吨）后，整车满载总质量达90～95吨，对应单轮静接地载荷高达22.5～23.75吨，超出绝大多数既有码头堆场通用设计承载力；2、装载面高度过高，作业便利性差：为满足承载需求，轮胎外径普遍达到1400～1600毫米，叠加车桥桥壳与悬架高度后，车架装载面高度普遍达到1800～2200毫米，不仅不利于集装箱底部扭锁的自动化拆装，也导致整车重心偏高、侧倾稳定性差。此外，受转向节与周边部件空间干涉限制，传统轮端转向的最大车轮转角仅为30°～38°，车辆转弯半径大；且转向拉杆、球头等铰接部件在重载与高频转向下磨损严重，转向精度随行驶里程持续下降，难以长期保持。

3、其二，四轴多轮igv该方案普遍采用框架式加长车架，配置两根转向桥和两根转向驱动桥，车轮为单侧单胎小直径轮胎，转向系统仍基于阿克曼转向几何，通过多桥协同偏转实现全轮八字转向等模式。该方案通过分散轴荷、采用小直径轮胎，有效缓解了轮压超标与装载面过高的问题，但底层仍未脱离传统轮端转向的架构束缚，衍生出新的原理性缺陷：1、多桥阿克曼匹配误差天生存在，轮胎异常磨损严重：如图1所示，理论上多轴全轮八字转向需要所有车轮的回转轴线交于同一瞬时转向中心才能实现纯滚动无滑动，但实际工况中受车架载荷变形、制造装配公差、控制响应延迟等影响，各桥转角始终存在匹配误差，重载下轮胎产生强制横向滑动，磨损严重，轮胎寿命较理论值缩短30%～40%，运维成本居高不下；2、转弯半径优化存在天花板：该方案并未从根本上提升单轮最大转角，受阿克曼几何约束，仍无法实现极小半径回转与横向平移，狭窄堆场的作业灵活性提升有限；3、转向执行机构多，系统可靠性差、控制复杂度高：四轴四套转向执行机构（转向节、横拉杆、油缸、角度传感器等）带来数倍的故障点，任意一根桥的转向故障都会影响整车运行；同时四桥转角同步控制的算法复杂度高，参数标定难度大、调试周期长，部署成本高；4、多轴架构路面通过性不足：主流四轴igv普遍采用两端从动转向桥、内侧紧邻转向驱动桥的对称轴系布置，受多轴架构固有几何特性限制，在堆场局部沉陷、铺面高差、变坡过渡等非平整路段，两端车桥支撑于路面高点时，中间驱动桥易出现轮压骤降甚至悬空，导致驱动轮附着力不足、打滑失力。国内老旧码头普遍存在铺面沉降、接缝破损等工况，进一步放大了该架构缺陷，直接限制了四轴igv在老旧码头自动化改造场景中的适配范围。

4、进一步地，现有部分工程领域或港口无人运输车有采用转盘结构实现单桥整体转向，但其改进多聚焦于转向控制，并未解决两轴架构轮压超标、悬架和承载结构优化以实现大载荷承载的问题；现有的转盘结构在回转过程中的几何空间受限，难以兼顾大承载与大转弯半径；同时，悬架结构直接承受车架传来的垂向冲击与转向侧向力，回转支承安装区域的承载结构多采用开口杆系框架，抗扭与复合承载能力相对薄弱，在长期大载荷与高频转向下容易出现疲劳变形，影响转向精度与结构寿命。

5、综上，现有技术无法同时满足港口集装箱转运“大转角大载荷、低轮胎磨损、高转向可靠性”的多重需求，属于本领域长期存在且未能有效解决的架构级技术瓶颈。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

2、一种港口集装箱无人驾驶转运车底盘结构，包括车架、连接组件、转向调节转盘、转向驱动组件、车桥组件和闭口箱形枢转座；

3、所述车桥组件包括两个车桥单元，分别为前车桥和后车桥，所述前车桥和所述后车桥上均有四个轮胎，每个车桥单元的两侧均并排设置两个轮胎；

4、所述转向调节转盘的数量为两个，分别用于控制所述前车桥和所述后车桥的转向；所述转向调节转盘设置于所述连接组件与所述车架之间，所述转向调节转盘包括同轴且可实现相对旋转运动的外圈和内圈，所述外圈或所述内圈中的任意一个与所述闭口箱形枢转座固定连接，所述外圈或内圈中的另一个与所述连接组件固定连接；

5、所述连接组件的数量为两个，每个所述连接组件包括连接架体和至少两个缓冲结构，每个所述缓冲结构分别与连接架体和车桥单元接触或连接，用于缓冲货物装卸和车辆转向时传递至车桥单元的冲击载荷；

6、每个转向调节转盘对应设置一组转向驱动单元，每组转向驱动单元包括均设置于车架的第一驱动件和第二驱动件，所述第一驱动件和所述第二驱动件在驱动时，被配置为可驱使所述外圈或内圈进行旋转的协同动作，进而带动所述连接组件和所述车桥组件相对于所述车架绕竖直转向轴线进行转向；

7、所述闭口箱形枢转座的数量为两个，分别与两个所述转向调节转盘对应设置；每个所述闭口箱形枢转座包括上连接部、下连接部以及连接于所述上连接部和所述下连接部之间的多个支撑连接部，所述上连接部与所述车架连接，所述下连接部与所述外圈或所述内圈中的一者连接，多个所述支撑连接部与所述上连接部和所述下连接部共同形成对应所述转向调节转盘设置的闭口箱形复合承载结构。

8、作为进一步改进，所述缓冲结构为板簧悬架；单个所述板簧悬架包括叠片紧固件、拉紧紧固件、车桥固定座、压紧支架和弹性总成，所述弹性总成包括多个叠置设置的弹簧钢片，所述叠片紧固件沿所述弹簧钢片的厚度方向穿设多个所述弹簧钢片，以将多个所述弹簧钢片预先装配为一体；所述车桥固定座固定设置于所述车桥单元上，所述弹性总成的底部支撑于所述车桥固定座上，所述弹性总成与所述车桥固定座通过所述拉紧紧固件进行可拆卸连接；所述弹性总成在长度方向的顶部两端被限位固定在所述压紧支架中，用于承受所述转向调节转盘的荷载。

9、作为进一步改进，所述压紧支架包括两根压紧柱和四个分布于所述连接架体外侧的压紧限位座；每两个压紧限位座沿车身长度的纵向方向呈排设置于连接架体一侧，且开设有让位压紧空间；多个所述弹簧钢片由上至下的长度逐渐减小；所述弹性总成的顶部在长度方向上的两端装配到支架主体后，均可穿过所述让位压紧空间，所述压紧柱沿车身宽度的横向方向穿过所述连接架体和压紧限位座，用于限制弹性总成在竖直方向上的弹性形变量。

10、作为进一步改进，每个所述板簧悬架进一步包括拉紧垫片，所述拉紧紧固件的数量为两个且呈u形，所述拉紧垫片通过所述叠片紧固件固定于弹性总成顶部，所述拉紧垫片上设置有两个用于限位拉紧紧固件的限位槽，所述拉紧紧固件的弯折部限位固定于所述限位槽中，位于弯折部两端的竖直延伸部向下延伸穿过所述车桥固定座，并在竖直延伸部上通过紧固螺母将弹性总成与所述车桥固定座进行可拆卸连接；所述压紧限位座底部和所述车桥固定座之间进一步通过一沿车身长度方向设置的第一连杆连接，所述第一连杆两端铰接设置；所述车桥单元的车轴中部和所述连接架体上均进一步设置有拉杆固定座，两个所述拉杆固定座之间连接设置有一第二连杆，所述第二连杆两端分别于两个所述拉杆固定座铰接。

11、作为进一步改进，所述缓冲结构为油气弹簧缸，至少两个所述油气弹簧缸对称设置于所述连接架体的一侧；所述连接架体上设有上支撑座，对应位置的所述车桥单元上设有下支撑座，每个所述油气弹簧缸的缸体上端与所述上支撑座铰接，活塞下端与所述下支撑座铰接；所述连接架体下方进一步设置有一拉紧固定座，所述拉紧固定座底部和所述车桥单元的车轴之间进一步通过一沿车身长度方向设置的第一连杆连接，所述第一连杆两端铰接设置；；所述车桥单元的车轴中部和所述连接架体上均进一步设置有拉杆固定座，两个所述拉杆固定座之间连接设置有一第二连杆，所述第二连杆两端分别于两个所述拉杆固定座铰接。

12、作为进一步改进，所述上连接部和所述下连接部上分别设置有与所述转向调节转盘对应的开孔，两个所述开孔沿竖直方向共同形成安装开口；所述上连接部和所述下连接部呈板状，且均与车架可拆卸连接；所述支撑连接部包括横立梁、纵立梁和斜立梁；两个横立梁对称设于安装开口的外围并连接上连接部和下连接部，两个纵立梁对称设于安装开口的外围并连接上连接部和下连接部，四个斜立梁分别设于横立梁和纵立梁围成的矩形框架上的四个角并连接相邻的横立梁和纵立梁，以形成八边形轮廓的闭口箱形复合承载结构。

13、作为进一步改进，所述转向调节转盘为单排球式旋转支承，所述转向调节转盘进一步包括所述外圈和所述内圈之间的轴承，所述竖直转向轴线穿过所述外圈和所述内圈的中心；所述第一驱动件和所述第二驱动件均为油缸，所述连接架体进一步包括一连接固定板，所述连接固定板上固定设置有外圈，各所述油缸的缸体端与所述车架连接，各所述油缸的推杆端与所述连接固定板上的固定座铰接；所述第一驱动件伸出时，所述第二驱动件同步缩回；所述第一驱动件缩回时，所述第二驱动件同步伸出。

14、作为进一步改进，所述转向调节转盘为蜗杆齿圈式结构，所述第一驱动件和所述第二驱动件均为伺服电机或液压马达，用于驱动输出端的蜗杆；所述外圈为一固定外座体，其内部用于放置蜗杆，所述第一驱动件、所述第二驱动件和所述外圈通过高强度螺栓与车架底部实现刚性连接；所述内圈为一旋转齿圈，且与所述连接架体固定连接，通过蜗杆与旋转齿圈的啮合传动，带动所述连接组件和所述车桥组件相对于所述车架绕竖直转向轴线进行转向。

15、作为进一步改进，在所述转向调节转盘的安装开口处设置有十字横梁结构，所述十字横梁结构包括上横梁和下横梁，所述上横梁与所述车架固定连接，所述下横梁与所述连接架体固定连接，所述十字横梁结构的中心与所述竖直转向轴线位于同一位置，所述十字横梁结构上设置有转角传感器，所述转角传感器包括固定壳体和可转动检测部，所述固定壳体固定于所述上横梁，所述可转动检测部固定于所述下横梁；所述上横梁设置有供液压油路、气路和/或电缆穿过的穿设通道。

16、一种港口集装箱无人驾驶转运车，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的港口集装箱无人驾驶转运车底盘结构。

17、其有益效果在于：在车架与前、后车桥之间各设置一套兼具“垂向承载+水平转向”双重功能的连接组件结合转向调节转盘，转向调节转盘在闭口箱形枢转座形成的闭口箱形复合承载结构内绕竖直转向轴线回转，进而带动整个车桥组件（含前桥或后桥、连接组件及单侧双胎）整体同步回转，替代传统轮端转向节结构；通过闭口箱形枢转座的框架承受回转中心区的扭转与倾覆载荷；通过两种可替换的连接组件实现对车桥的冲击进行缓冲；通过两种可替换的驱动单元适配不同的精度/承载组合需要；通过双桥八轮独立承载布局、双缓冲结构悬架系统、双线性驱动件协同转向机构以及独立闭口箱形复合承载结构的有机融合，构建了缓冲、转向及抗扭三个功能有机协同的底盘架构。