一种自由挡臂新型泊车机器人控制系统和方法与流程

1.本发明属于泊车机器人技术领域，涉及一种停车场用将车辆航运到或搬离停车位的自动化设备，具体地说是一种自由挡臂新型泊车机器人控制系统和方法。


背景技术：

2.目前，停车场的单层航运机器人基本上都采用四抓结构，左、右各一个行走臂加中间两根夹持臂，通过一个行走臂和一个夹持臂的运动将车辆轮胎夹起来通过行走臂的移动实现车辆的搬运。这种机构需要单独为中间的两个夹持臂各设计一套移动机构，不仅增加了结构的复杂程度，而且增加重量和制造成本，有必要加以改进。
3.目前已经出现了泊车机器人，但该机器人的两个叉臂位于横梁的两端，占用空间仍然很大。并且，两个主动轮和万向轮之间位置关系的经常变化，若都做为主动轮，其行进算法较为复杂。同时泊车机器人在搬运前后配重差距较大的车辆时，可能出现在挤压车胎过程中会出现车辆配重较轻的一侧的轮胎直接越过叉臂，而配重较重的一侧的轮胎还没有被挤压上叉臂的情况，限制了这种结构的泊车机器人的应用范围。


技术实现要素：

4.鉴于现有技术中存在上述技术问题，本发明的目的是针对现有的四爪式泊车机器人存在结构冗余，制造成本高，占用空间大，不适合全部安装位主动轮的问题，以及在搬运前后配重差距较大的车辆时无法抬起车辆的问题，设计一种自由挡臂新型泊车机器人及其控制系统和方法。
5.本发明的技术方案如下所述：
6.本发明提供一种自由挡臂新型泊车机器人的控制系统，所述控制系统包括行进模块、挡臂移动模块、测量模块、导航模块和总控制器。
7.所述行进模块，包括主动行走装置和万向轮，用于根据总控制器发出的行进控制指令驱动泊车机器人移动，驱动左叉臂和右叉臂移动；
8.挡臂移动模块，包括挡臂移动装置，用于驱动挡臂移动；
9.测量模块，包括光电感应器，用于检测车辆的轴距和车轮直径，计算第一停止距离和第二停车距离；
10.导航模块，用于计算泊车机器人的行进路线；
11.总控制器，包括输入输出单元、控制指令单元、距离判定单元和阻力判定单元；
12.所述输入输出单元，用于获取用户的确定存车或取车的信号；
13.所述控制指令单元用于发出控制指令，以便控制测量模块测量轴距和车轮直径以及计算第一或第二停止距离、控制行进模块驱动叉臂移动、控制挡臂移动模块驱动挡臂移动、控制导航模块计算泊车机器人的行进路线和控制行进模块驱动泊车机器人移动；
14.所述距离判定单元，用于判定车辆的轴距是否大于预定的最大轴距，并将判定结果发送给控制指令单元；同时用于获取车辆与泊车机器人间的距离，并判定车辆与泊车机
器人间的距离是否小于或等于第一搬运距离或是否小于或等于第二搬运距离；用于获取两个叉臂间的距离和两个挡臂间的距离，判定左挡臂和右挡臂之间的中点与左叉臂和右叉臂的中点是否相重合，并将判定结果发送给控制指令单元，并在第一停车流程中判定车辆的轴距与两个叉臂间的距离的差值是否大于或等于第一预定差值、车辆的轴距与两个挡臂间的距离的差值是否大于或等于第二预定差值，在第二停车流程中判定车辆的轴距与两个叉臂间的距离的差值是否大于或等于第一预定差值、两个挡臂间的距离与车辆的轴距的差值是否大于或等于第二预定差值，并将判定结果发送给控制指令单元；还用于获取左叉臂与左挡臂之间的距离和右叉臂和右挡臂之间的距离，并在第一停车流程中判定左叉臂与左挡臂之间的距离或右叉臂和右挡臂之间的距离是否大于第一停止距离，在第二停车流程中判定左叉臂与左挡臂之间的距离或右叉臂和右挡臂之间的距离是否小于第二停止距离，并将判定结构发送给控制指令单元；
15.所述阻力判定单元，用于判定左挡臂或右挡臂的移动是否受到的阻力，并将获取结果和判定结果发送给控制指令单元。
16.进一步的，所述泊车机器人还包括：
17.一横梁，呈一字形结构，上面安装有固定架、挡臂移动装置、且所述挡臂移动装置安装在横梁的前侧，所述挡臂移动装置安装在横梁的上方，且两者互不干扰；所述固定架的一端与主动行走装置固定连接；
18.结构对称相同的两个叉臂，分别与固定架的另一端固定连接，上面分别安装有一个万向轮；
19.结构对称相同的两个挡臂，分别与一个挡臂移动装置固定连接，并且，左挡臂和右挡臂的位置高于左叉臂和右叉臂的位置。
20.在本发明所述自由挡臂新型泊车机器人中，为了实现自由挡臂的目的，挡臂移动装置和固定架上的主动行走装置是两个完全无关的移动装置，分别安装在一字型横梁的前侧和后侧(或者分别安装在一字型横梁的上方和下方)。并且，左挡臂和右挡臂的整体位置高于左叉臂和右叉臂的位置，这样，左挡臂可以在左叉臂的上方来回移动，而不受左叉臂的位置影响，右挡臂可以在右叉臂的上方来回移动，而不受右叉臂的位置影响。左挡臂可以移动到左叉臂的左侧，也可以移动到左叉臂的右侧，还可以停留在左叉臂的上方；右挡臂可以移动到右叉臂的左侧，也可以移动到右叉臂的右侧，还可以停留在右叉臂的上方。如果挡臂移动装置和固定架安装在横梁的同一侧或者共用同一个丝杠结构，那么左挡臂或右挡臂就不可能自由在横梁上移动，左挡臂只能在左叉臂的左侧或右侧，而不能既可以移动到左叉臂的左侧又可以移动到左叉臂的右侧；右挡臂只能在右叉臂的左侧或右侧，而不能既可以移动到右叉臂的左侧又可以移动到右叉臂的右侧。
21.更进一步的，所述左叉臂和右叉臂对应轮胎的位置设有轮毂限位座，所述轮毂限位座中安装有轮胎托架；所述左叉臂的辊毂限位座位于其左侧，右叉臂的辊毂限位座位于其右侧，将车辆抬离地面时左叉臂和右叉臂作相离运动。
22.本发明还提供上述自由挡臂新型泊车机器人控制系统的控制方法，所述方法包括：
23.s1：输入输出单元收到用户确定存车或取车的信号以后，控制指令单元控制行进模块驱动泊车机器人靠近车辆的一侧；
24.距离判定单元获取车辆与泊车机器人间的距离，并判定车辆与泊车机器人间的距离是否小于或等于第一搬运距离，若是，则控制指令单元控制行进模块停止驱动泊车机器人，若否，继续判定车辆与泊车机器人间的距离是否小于或等于第一搬运距离；
25.所述预定的第一搬运距离是保证泊车机器人不会撞到车辆，又不会距离车辆太远的距离；
26.s2：控制指令单元控制测量模块测量车辆的轴距和车轮直径，计算第一停止距离和第二停止距离，并将其发送给距离判定单元；
27.距离判定单元判定车辆的轴距是否大于预定的最大轴距，若是，则控制指令单元执行下述步骤s3.1-s3.6，若否，则控制指令单元执行下述步骤s4.1-s4.6；
28.s3.1：控制指令单元控制挡臂移动模块和行进模块同时调整左挡臂和右挡臂、左叉臂和右叉臂的位置；
29.距离判定单元获取两个叉臂间的距离和两个挡臂间的距离，并判定车辆的轴距与两个叉臂间的距离的差值是否大于或等于第一预定差值、车辆的轴距与两个挡臂间的距离的差值是否大于或等于第二预定差值，判定左挡臂和右挡臂之间的中点与左叉臂和右叉臂的中点是否相重合，若所有判定结果都为是，则控制指令单元控制行进模块停止驱动叉臂移动，控制挡臂移动模块停止驱动挡臂移动，若其中一个或两个判定结果为否，则维持现状；
30.所述第一预定差值和第二预定差值，是为了保证泊车机器人驶向车辆时，叉臂或挡臂不会撞到车辆的轮胎；
31.s3.2：控制指令单元控制行进模块驱动泊车机器人驶向车辆；
32.距离判定单元获取车辆与泊车机器人的横梁间的距离，并判定车辆与泊车机器人间的距离是否小于或等于预定的第二搬运距离，并将判定结果发送给控制指令单元，若是则控制指令单元控制行进模块停止驱动泊车机器人，若否，则进行下一次判定；
33.所述第二搬运距离，是为了保证泊车机器人能够将车辆左右两侧的四个轮胎都夹抱住，又不会撞到车辆；
34.s3.3：控制指令单元控制挡臂移动模块同时分别向泊车机器人的两端移动左挡臂和右挡臂；
35.阻力判定单元判定左挡臂或右挡臂的移动是否受到阻力，并将结果发送给控制指令单元，若是，则控制指令单元控制挡臂移动模块停止驱动左挡臂或右挡臂，若否，则进行下一次判定；
36.s3.4：控制指令单元控制行进模块同时分别向泊车机器人的两端移动左叉臂和右叉臂；
37.距离判定单元获取左叉臂与左挡臂之间的距离和右叉臂和右挡臂之间的距离，判定左叉臂与左挡臂之间的距离或右叉臂和右挡臂之间的距离是否大于第一停止距离，若是，则控制指令单元控制行进模块停止驱动左叉臂或右叉臂，若否，则进行下一次判定；
38.当控制指令单元控制行进模块停止驱动左叉臂或右叉臂后，控制挡臂移动模块向泊车机器人的两端移动左挡臂或右挡臂；阻力判定单元判定左挡臂或右挡臂的移动是否受到阻力，并将结果发送给控制指令单元，若否，则进行下一次判定，若是，则控制指令单元控制挡臂移动模块停止驱动左挡臂或右挡臂；
39.s3.5：控制指令单元控制导航模块计算泊车机器人的行进路线，并将其发送给控制指令单元，再控制行进模块驱动泊车机器人驶向车辆将要停放的停车位上；
40.s3.6：控制指令单元控制行进模块同时分别向泊车机器人的中间移动左叉臂和右叉臂，同时，控制挡臂移动模块同时分别向泊车机器人的中间移动左挡臂和右挡臂；
41.距离判定单元获取两个叉臂间的距离和两个挡臂间的距离，并判定车辆的轴距与两个叉臂间的距离的差值是否大于或等于第一预定差值，车辆的轴距与两个挡臂间的距离与车辆的轴距的差值是否大于或等于第二预定差值，并将判定结果发送给控制指令单元，若是则控制指令单元控制行进模块停止驱动左叉臂或右叉臂，或者控制挡臂移动模块停止驱动左挡臂或右挡臂；
42.s4.1：控制指令单元控制挡臂移动模块和行进模块同时调整左挡臂和右挡臂、左叉臂和右叉臂的位置；
43.距离判定单元获取两个叉臂间的距离和两个挡臂间的距离，并判定车辆的轴距与两个叉臂间的距离的差值、两个挡臂间的距离与车辆的轴距的差值是否大于或等于预定差值，判定左挡臂和右挡臂之间的中点与左叉臂和右叉臂的中点是否相重合，若所有判定结果都为是，则控制指令单元控制行进模块停止驱动叉臂移动，控制挡臂移动模块停止驱动挡臂移动，若其中一个或两个判定结果为否，则维持现状；
44.所述预定差值，是为了保证泊车机器人驶向车辆时，叉臂或挡臂不会撞到车辆的轮胎；
45.s4.2：控制指令单元控制行进模块驱动泊车机器人驶向车辆；
46.距离判定单元获取车辆与泊车机器人的横梁间的距离，并判定车辆与泊车机器人间的距离是否小于或等于预定的第二搬运距离，并将判定结果发送给控制指令单元，若是则控制指令单元控制行进模块停止驱动泊车机器人，若否，则进行下一次判定；
47.所述第二搬运距离，是为了保证泊车机器人能够将车辆左右两侧的四个轮胎都夹抱住，又不会撞到车辆；
48.s4.3：控制指令单元控制挡臂移动模块同时分别向泊车机器人的中间移动左挡臂和右挡臂；
49.阻力判定单元判定左挡臂或右挡臂的移动是否受到阻力，并将结果发送给控制指令单元，若是，则控制指令单元控制挡臂移动模块停止驱动左挡臂或右挡臂，若否，则进行下一次判定；
50.s4.4：控制指令单元控制行进模块同时分别向泊车机器人的两端移动左叉臂和右叉臂；
51.距离判定单元获取左叉臂与左挡臂之间的距离和右叉臂和右挡臂之间的距离，判定左叉臂与左挡臂之间的距离或右叉臂和右挡臂之间的距离是否小于第二停止距离，若是，则控制指令单元控制行进模块停止驱动左叉臂或右叉臂，若否，则进行下一次判定；
52.s4.5：控制指令单元控制导航模块计算泊车机器人的行进路线，并将其发送给控制指令单元，再控制行进模块驱动泊车机器人驶向车辆将要停放的停车位上；
53.s4.6：控制指令单元控制行进模块同时分别向泊车机器人的中间移动左叉臂和右叉臂，同时，控制挡臂移动模块同时分别向泊车机器人的两端移动左挡臂和右挡臂；
54.距离判定单元获取两个叉臂间的距离和两个挡臂间的距离，并判定车辆的轴距与
两个叉臂间的距离的差值、两个挡臂间的距离与车辆的轴距的差值是否大于或等于预定差值，并将判定结果发送给控制指令单元，若是则控制指令单元控制行进模块停止驱动左叉臂或右叉臂，或者控制挡臂移动模块停止驱动左挡臂或右挡臂；
55.s5：控制指令单元控制行进模块驱动泊车机器人从侧面驶离车辆。
56.在上述步骤s4.4中，当控制指令单元控制行进模块停止驱动左叉臂或右叉臂后，控制挡臂移动模块向泊车机器人的中间移动左挡臂或右挡臂；阻力判定单元判定左挡臂或右挡臂的移动是否受到阻力，并将结果发送给控制指令单元，若否，则进行下一次判定，若是，则控制指令单元控制挡臂移动模块停止驱动左挡臂或右挡臂。
57.在上述步骤s5中，还包括：距离判定单元获取车辆与泊车机器人间的距离，并判定车辆与泊车机器人间的距离是否大于或等于第一搬运距离，若是，则控制指令单元控制行进模块停止驱动泊车机器人，若否，则进行下一次判定。
58.在上述步骤s2中，所述第一停止距离的计算公式为：
[0059][0060]
所述第二停止距离的计算公式为：
[0061][0062]
其中，l1为第一停止距离，l2为第二停止距离，d为对应轮胎的直径，h为叉臂和挡臂的高度，w为叉臂的宽度。
[0063]
在第一停车流程中，左叉臂和右叉臂作相离运动来挤压轮胎，在获取车辆轴距后，左叉臂和右叉臂、左挡臂和右挡臂分别向泊车机器人的中间移动；在挤压轮胎时，左叉臂和右叉臂、左挡臂和右挡臂分别向泊车机器人的两端移动；在放置车辆时，左叉臂和右叉臂、左挡臂和右挡臂分别向泊车机器人的中间移动。
[0064]
在第二停车流程中，左叉臂和右叉臂作相离运动来挤压轮胎，在获取车辆轴距后，左叉臂和右叉臂分别向泊车机器人的中间移动，左挡臂和右挡臂分别向泊车机器人的两端移动；在挤压轮胎时，左叉臂和右叉臂分别向泊车机器人的两端移动，左挡臂和右挡臂分别向泊车机器人的中间移动；在放置车辆时，左叉臂和右叉臂分别向泊车机器人的中间移动，左挡臂和右挡臂分别向泊车机器人的两端移动。
[0065]
以左挡臂和左叉臂为例，执行第一停车流程时，在向泊车机器人两端移动左挡臂时，当左挡臂第一次受到阻力，表明左挡臂已经碰到了车轮，可以停止继续移动了。当左叉臂与左挡臂之间的距离大于第一停止距离时，该车轮的中心已经落在左叉臂上，不需要继续移动左叉臂了，否则该车轮可能越过左叉臂重新掉到地面上。而再次向泊车机器人两端移动左挡臂直到第二次受到阻力，表明左挡臂又一次碰到了车轮，能够防止搬运车辆时因颠簸产生的前后移动。
[0066]
以左挡臂和左叉臂为例，执行第二停车流程时，在向泊车机器人中间移动左挡臂时，当左挡臂第一次受到阻力，表明左挡臂已经碰到了车轮，可以停止继续移动了。当左叉臂与左挡臂之间的距离小于第二停止距离时，该车轮的中心已经落在左叉臂上，不需要继续移动左叉臂了，否则该车轮可能越过左叉臂重新掉到地面上。而再次向泊车机器人中间移动左挡臂直到第二次受到阻力，表明左挡臂又一次碰到了车轮，能够防止搬运车辆时因颠簸产生的前后移动。
[0067]
本发明具有如下有益效果：
[0068]
1、本发明在保障搬运机器人动力和力学性能的前提下，省去了现有的用于夹持轮胎的两根叉臂，并且将舵轮作为叉臂的驱动装置，省去了叉臂移动装置，不仅简化了整机结构，而且提高了其灵活性，大大降低了生产成本。
[0069]
2、两个舵轮和两个万向轮的连线永远是一个矩形，且在叉臂移动过程，这个矩形只有一对边的长度在改变，在设计泊车机器人行进算法时，不需要复杂的计算和推演。
[0070]
3、本发明引入了挡臂结构，能够在泊车机器人抬起车辆时限制车辆的前后移动并确认叉臂应当停止移动的位置，以免因为车辆前后配重差较大，导致较轻的一端直接越过叉臂，造成抬起车辆失败。
[0071]
4、所述控制系统和控制方法全面考虑了停车过程中可能出现的各种碰撞和误差，具有很高的可行性，尤其是通过挡臂的位置确定叉臂能够托起轮胎时的位置，以便及时停止移动叉臂，直接有效的反映了轮胎与对应的叉臂的状态，避免叉臂过度移动造成轮胎再次脱落的情况。
附图说明
[0072]
图1为本发明实施例1的泊车机器人的结构示意图；
[0073]
图2为本发明实施例1的泊车机器人的侧视图(未显示挡臂)；
[0074]
图3为本发明实施例的泊车机器人叉臂的立体结构图；
[0075]
图4为本发明实施例的泊车机器人叉臂的一个轮胎托架的立体结构图；
[0076]
图5为本发明实施例的泊车机器人叉臂的另一个轮胎托架的仰视图；
[0077]
图6为本发明实施例2的泊车机器人的结构示意图；
[0078]
图7本发明实施例的泊车机器人控制系统结构示意图；
[0079]
其中，100为横梁，110为固定架，120为舵轮，130为导轨结构，140为光电感应器，200为左叉臂，300为右叉臂，330为轮毂限位座，331为轮胎托架，332为滚动组件，333为固定支架，334为固定块，3341为第一固定块，3342为第二固定块，3343为第三固定块，335为弹簧，336为滚动轴套，337为滚子轴，338为轴架，3381为横向支架，3382为第一纵向支架，3383为第二纵向支架，3384为第一后侧支架，3385为前侧支架，3386为第二后侧支架，339为垫块，410为挡臂移动装置，411为移动电机，412为l型安装板，413为第一导轨滑块机构，414为第二导轨滑块机构，415为齿条。
具体实施方式
[0080]
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将结合具体实施例和附图进行说明，显而易见地，下面描述中的实施例仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些实施例获得其他的实例。
[0081]
实施例1
[0082]
如图1-5所示，本实施例涉及一种自由挡臂新型泊车机器人，所述机器人包括：呈一字形结构的横梁100、一对结构对称相同的左叉臂200和右叉臂300、一对结构对称相同的左挡臂400和右挡臂500、挡臂移动装置410、一对固定架110和一对舵轮120；两个所述固定架110通过一个或数个导轨结构130与横梁100的左侧、右侧、上侧或下侧相连接，所述固定
架110的一侧同时与一个舵轮120，以及左叉臂200或右叉臂300中的一个固定连接；左叉臂200和右叉臂300分别安装在横梁100的同一侧；左叉臂200和右叉臂300上分别安装一个万向轮；左挡臂400和右挡臂500通过挡臂移动装置410安装在横梁100上，分别可移动的安装在横梁100的两端，且分别与左叉臂200和右叉臂300组合使用，用于在左叉臂200和右叉臂300夹起车辆的过程中限制车辆的前后移动并确认叉臂应当停止移动的位置；左挡臂400和右挡臂500可以自由地在横梁100上移动，不受左叉臂200和右叉臂300的限制和影响。
[0083]
所述左挡臂400和右挡臂500，与左叉臂200和右叉臂300位于同一水平面上。所述左挡臂400和右挡臂500的长度短于左叉臂200和右叉臂300的长度。所述左挡臂400和右挡臂500的横截面为矩形。所述左挡臂400和右挡臂500上套有弹性保护套。
[0084]
所述左挡臂400和右挡臂500均连接有一个挡臂移动装置410，并通过该挡臂移动装置410实现左挡臂400和右挡臂500在横梁100上的移动。所述的挡臂移动装置410包括移动电机411、l型安装板412、第一导轨滑块机构413、第二导轨滑块机构414和齿条415，l形安装板412与左挡臂400或右挡臂300相连的同时与第一导轨滑块机构413或第二导轨滑块机构414相连，第一导轨滑块机构413及第二导轨滑块机构414固定在横梁100上；移动电机411安装在l形安装板412上，移动电机411的输出轴上安装有主动齿轮，主动齿轮与固定在横梁100上的齿条415相啮合，移动电机411带动主动齿轮转动，主动齿轮与齿条啮合从而带动l形安装板412在横梁100上移动。
[0085]
所述左叉臂200和右叉臂300对应轮胎的位置设有轮毂限位座330，所述轮毂限位座330中安装有轮胎托架331。
[0086]
所述轮胎托架331包括滚动组件332、固定块334和弹簧335。所述滚动组件332包括滚动轴套336、滚子轴337和轴架338。所述滚动轴套336套在滚子轴337上，所述滚子轴337排成两排或两排以上安装在轴架338上。所述轴架338包括一个横向支架3381、两个第一纵向支架3382和一个或多个第二纵向支架3383。所述横向支架3381位于滚动组件332的后侧。所有第一纵向支架3382和第二纵向支架3383相互平行。所述第一纵向支架3382为两个转动连接的片状结构，分别为第一后侧支架3384和前侧支架3385，所述第二纵向支架3383为两个转动连接的片状结构，分别为第二后侧支架3386和前侧支架3385。第一后侧支架3384位于滚动组件332的左右两侧，第二后侧支架3386位于滚动组件332的中部，且都与横向支架3381固定连接。所述滚子轴337安装在两个纵向支架之间。所述第一纵向支架3382的第一后侧支架3384端的外侧固定安装有第一固定块3341，其前侧支架3385端的外侧固定安装第三固定块3343，其前侧支架3385靠近转动连接结构的位置的外侧固定安装有第二固定块3342。所述片状的弹簧335的一端固定在第一固定块3341上，并穿过第二固定块3342和第三固定块3343。
[0087]
所述轮胎托架331通过第一后侧支架3384与轮毂限位座330固定连接。再进一步的，全部或者远离横向支架3381的两排或两排以上所述滚动轴套336的直径随着与横向支架3381间的距离增加而逐渐减小。再进一步的，所述轮胎托架331的上表面与左叉臂200或右叉臂300的上表面之间存在≥10mm的高度差。再进一步的，最外面一排滚动轴套336为三角形的垫块339。再进一步的，所述横向支架3382为块状结构，所述第一后侧支架3384和第二后侧支架3386的底部设置了一个或多个横向的固定支架333。
[0088]
所述左叉臂200的辊毂限位座330位于其左侧，右叉臂300的辊毂限位座330位于其
右侧，将车辆抬离地面时左叉臂200和右叉臂300作相离运动。将车辆抬离地面时，左叉臂200和右叉臂300插入车辆的两排车轮之间，左叉臂200和右叉臂300作相离运动，将两排轮胎都抬离地面。
[0089]
所述万向轮的轮子安装在轮轴上，所述轮轴通过固定件固定安装在轮毂内，所述旋转体为交叉滚子轴承，所述交叉滚子轴承的外圈固定在左叉臂200或右叉臂300上，所述电机通过减速器驱动小齿轮，并安装在电机固定架上，所述电机固定架安装在左叉臂200或右叉臂300上，所述锥刺轮组为弧齿螺旋锥齿轮，所述小齿轮的中心轴与环状齿轮的中心轴的夹角为90
°
。
[0090]
在上述万向轮使用时，所述旋转体的外圈固定安装在设备的底座上。电机未启动时，旋转体的内圈与外圈相对静止，万向轮不能随意转动。当电机启动，且电机带动小齿轮转动，小齿轮带动环状齿轮转动角度α时，环状齿轮带动旋转体的内圈和轮毂转动角度α，而旋转体的外圈由于固定在设备底座上，不会发生转动。其中，角度α的范围是0
°
≤α≤360
°
。并且，调整电机的速率和运行时间可以随意控制α的大小，实现任意方向转动轮子的滚动方向的目的。
[0091]
所述横梁100上与左叉臂200和右叉臂300同侧的中间设有光电感应器140，用于检测车辆的位置、车辆轴距、轮胎直径等参数。
[0092]
实施例2
[0093]
本实施例涉及一种自由挡臂新型泊车机器人，如图6所示，其结构与实施例1基本相同，只有左挡臂400和右挡臂500的长度、万向轮的结构略有不同。
[0094]
所述左挡臂400和右挡臂500的长度与左叉臂200和右叉臂300的长度一致。
[0095]
所述万向轮为主动驱动万向轮。
[0096]
实施例3
[0097]
本实施例涉及上述实施例1和2中的泊车机器人的控制系统和方法。
[0098]
如图7所示，所述带挡臂结构的泊车机器人的控制系统包括行进模块、行进模块、挡臂移动模块、测量模块、导航模块和总控制器。
[0099]
所述行进模块，包括主动行走装置和万向轮，用于根据总控制器发出的行进控制指令驱动泊车机器人移动，驱动左叉臂和右叉臂移动；
[0100]
挡臂移动模块，包括挡臂移动装置，用于驱动挡臂移动；
[0101]
测量模块，包括光电感应器，用于检测车辆的轴距和车轮直径，计算第一停止距离和第二停止距离；
[0102]
导航模块，用于计算泊车机器人的行进路线；
[0103]
总控制器，包括输入输出单元、控制指令单元、距离判定单元和阻力判定单元；
[0104]
所述输入输出单元，用于获取用户的确定存车或取车的信号；
[0105]
所述控制指令单元用于发出控制指令，以便控制测量模块测量轴距和车轮直径以及计算第一或第二停止距离、控制行进模块驱动叉臂移动、控制挡臂移动模块驱动挡臂移动、控制导航模块计算泊车机器人的行进路线和控制行进模块驱动泊车机器人移动；
[0106]
所述距离判定单元，用于判定车辆的轴距是否大于预定的最大轴距，并将判定结果发送给控制指令单元；同时用于获取车辆与泊车机器人间的距离，并判定车辆与泊车机器人间的距离是否小于或等于第一搬运距离或是否小于或等于第二搬运距离；用于获取两
个叉臂间的距离和两个挡臂间的距离，判定左挡臂和右挡臂之间的中点与左叉臂和右叉臂的中点是否相重合，并将判定结果发送给控制指令单元，并在第一停车流程中判定车辆的轴距与两个叉臂间的距离的差值是否大于或等于第一预定差值、车辆的轴距与两个挡臂间的距离的差值是否大于或等于第二预定差值，在第二停车流程中判定车辆的轴距与两个叉臂间的距离的差值是否大于或等于第一预定差值、两个挡臂间的距离与车辆的轴距的差值是否大于或等于第二预定差值，并将判定结果发送给控制指令单元；还用于获取左叉臂与左挡臂之间的距离和右叉臂和右挡臂之间的距离，并在第一停车流程中判定左叉臂与左挡臂之间的距离或右叉臂和右挡臂之间的距离是否大于第一停止距离，在第二停车流程中判定左叉臂与左挡臂之间的距离或右叉臂和右挡臂之间的距离是否小于第二停止距离，并将判定结构发送给控制指令单元；
[0107]
所述阻力判定单元，用于判定左挡臂或右挡臂的移动是否受到的阻力，并将获取结果和判定结果发送给控制指令单元。
[0108]
本实施例还包括上述带挡臂结构的泊车机器人控制系统的控制方法，所述方法包括：
[0109]
s1：输入输出单元收到用户确定存车或取车的信号以后，控制指令单元控制行进模块驱动泊车机器人靠近车辆的一侧；
[0110]
距离判定单元获取车辆与泊车机器人间的距离，并判定车辆与泊车机器人间的距离是否小于或等于第一搬运距离，若是，则控制指令单元控制行进模块停止驱动泊车机器人，若否，继续判定车辆与泊车机器人间的距离是否小于或等于第一搬运距离；
[0111]
所述预定的第一搬运距离是保证泊车机器人不会撞到车辆，又不会距离车辆太远的距离；
[0112]
s2：控制指令单元控制测量模块测量车辆的轴距和车轮直径，计算第一停止距离和第二停止距离，并将其发送给距离判定单元；
[0113]
距离判定单元判定车辆的轴距是否大于预定的最大轴距，若是，则控制指令单元执行下述步骤s3.1-s3.6，若否，则控制指令单元执行下述步骤s4.1-s4.6；
[0114]
在本实施例中，距离判定单元判定车辆的轴距大于预定的最大轴距，控制指令单元执行下述步骤：
[0115]
s3.1：控制指令单元控制挡臂移动模块和行进模块同时调整左挡臂和右挡臂、左叉臂和右叉臂的位置；
[0116]
距离判定单元获取两个叉臂间的距离和两个挡臂间的距离，并判定车辆的轴距与两个叉臂间的距离的差值是否大于或等于第一预定差值、车辆的轴距与两个挡臂间的距离的差值是否大于或等于第二预定差值，判定左挡臂和右挡臂之间的中点与左叉臂和右叉臂的中点是否相重合，若所有判定结果都为是，则控制指令单元控制行进模块停止驱动叉臂移动，控制挡臂移动模块停止驱动挡臂移动，若其中一个或两个判定结果为否，则维持现状；
[0117]
所述第一预定差值和第二预定差值，是为了保证泊车机器人驶向车辆时，叉臂或挡臂不会撞到车辆的轮胎；
[0118]
s3.2：控制指令单元控制行进模块驱动泊车机器人驶向车辆；
[0119]
距离判定单元获取车辆与泊车机器人的横梁间的距离，并判定车辆与泊车机器人
间的距离是否小于或等于预定的第二搬运距离，并将判定结果发送给控制指令单元，若是则控制指令单元控制行进模块停止驱动泊车机器人，若否，则进行下一次判定；
[0120]
所述第二搬运距离，是为了保证泊车机器人能够将车辆左右两侧的四个轮胎都夹抱住，又不会撞到车辆；
[0121]
s3.3：控制指令单元控制挡臂移动模块同时分别向泊车机器人的两端移动左挡臂和右挡臂；
[0122]
阻力判定单元判定左挡臂或右挡臂的移动是否受到阻力，并将结果发送给控制指令单元，若是，则控制指令单元控制挡臂移动模块停止驱动左挡臂或右挡臂，若否，则进行下一次判定；
[0123]
s3.4：控制指令单元控制行进模块同时分别向泊车机器人的两端移动左叉臂和右叉臂；
[0124]
距离判定单元获取左叉臂与左挡臂之间的距离和右叉臂和右挡臂之间的距离，判定左叉臂与左挡臂之间的距离或右叉臂和右挡臂之间的距离是否大于第一停止距离，若是，则控制指令单元控制行进模块停止驱动左叉臂或右叉臂，若否，则进行下一次判定；
[0125]
当控制指令单元控制行进模块停止驱动左叉臂或右叉臂后，控制挡臂移动模块向泊车机器人的两端移动左挡臂或右挡臂；阻力判定单元判定左挡臂或右挡臂的移动是否受到阻力，并将结果发送给控制指令单元，若否，则进行下一次判定，若是，则控制指令单元控制挡臂移动模块停止驱动左挡臂或右挡臂；
[0126]
s3.5：控制指令单元控制导航模块计算泊车机器人的行进路线，并将其发送给控制指令单元，再控制行进模块驱动泊车机器人驶向车辆将要停放的停车位上；
[0127]
s3.6：控制指令单元控制行进模块同时分别向泊车机器人的中间移动左叉臂和右叉臂，同时，控制挡臂移动模块同时分别向泊车机器人的中间移动左挡臂和右挡臂；
[0128]
距离判定单元获取两个叉臂间的距离和两个挡臂间的距离，并判定车辆的轴距与两个叉臂间的距离的差值是否大于或等于第一预定差值，车辆的轴距与两个挡臂间的距离与车辆的轴距的差值是否大于或等于第二预定差值，并将判定结果发送给控制指令单元，若是则控制指令单元控制行进模块停止驱动左叉臂或右叉臂，或者控制挡臂移动模块停止驱动左挡臂或右挡臂；
[0129]
s5：控制指令单元控制行进模块驱动泊车机器人从侧面驶离车辆；
[0130]
距离判定单元获取车辆与泊车机器人间的距离，并判定车辆与泊车机器人间的距离是否大于或等于第一搬运距离，若是，则控制指令单元控制行进模块停止驱动泊车机器人，若否，则进行下一次判定。
[0131]
实施例4
[0132]
本实施例涉及上述实施例1和2中的泊车机器人的控制系统和方法。
[0133]
本实施例中泊车机器人的控制系统与实施例4中的相同，该控制系统的控制方法包括：
[0134]
s1：输入输出单元收到用户确定存车或取车的信号以后，控制指令单元控制行进模块驱动泊车机器人靠近车辆的一侧；
[0135]
距离判定单元获取车辆与泊车机器人间的距离，并判定车辆与泊车机器人间的距离是否小于或等于第一搬运距离，若是，则控制指令单元控制行进模块停止驱动泊车机器
人，若否，继续判定车辆与泊车机器人间的距离是否小于或等于第一搬运距离；
[0136]
所述预定的第一搬运距离是保证泊车机器人不会撞到车辆，又不会距离车辆太远的距离；
[0137]
s2：控制指令单元控制测量模块测量车辆的轴距和车轮直径，计算第一停止距离和第二停止距离，并将其发送给距离判定单元；
[0138]
距离判定单元判定车辆的轴距是否大于预定的最大轴距，若是，则控制指令单元执行下述步骤s3.1-s3.6，若否，则控制指令单元执行下述步骤s4.1-s4.6；
[0139]
在本实施例中，距离判定单元判定车辆的轴距小于预定的最大轴距，控制指令单元执行下述步骤：
[0140]
s4.1：控制指令单元控制挡臂移动模块和行进模块同时调整左挡臂和右挡臂、左叉臂和右叉臂的位置；
[0141]
距离判定单元获取两个叉臂间的距离和两个挡臂间的距离，并判定车辆的轴距与两个叉臂间的距离的差值、两个挡臂间的距离与车辆的轴距的差值是否大于或等于预定差值，判定左挡臂和右挡臂之间的中点与左叉臂和右叉臂的中点是否相重合，若所有判定结果都为是，则控制指令单元控制行进模块停止驱动叉臂移动，控制挡臂移动模块停止驱动挡臂移动，若其中一个或两个判定结果为否，则维持现状；
[0142]
所述预定差值，是为了保证泊车机器人驶向车辆时，叉臂或挡臂不会撞到车辆的轮胎；
[0143]
s4.2：控制指令单元控制行进模块驱动泊车机器人驶向车辆；
[0144]
距离判定单元获取车辆与泊车机器人的横梁间的距离，并判定车辆与泊车机器人间的距离是否小于或等于预定的第二搬运距离，并将判定结果发送给控制指令单元，若是则控制指令单元控制行进模块停止驱动泊车机器人，若否，则进行下一次判定；
[0145]
所述第二搬运距离，是为了保证泊车机器人能够将车辆左右两侧的四个轮胎都夹抱住，又不会撞到车辆；
[0146]
s4.3：控制指令单元控制挡臂移动模块同时分别向泊车机器人的中间移动左挡臂和右挡臂；
[0147]
阻力判定单元判定左挡臂或右挡臂的移动是否受到阻力，并将结果发送给控制指令单元，若是，则控制指令单元控制挡臂移动模块停止驱动左挡臂或右挡臂，若否，则进行下一次判定；
[0148]
s4.4：控制指令单元控制行进模块同时分别向泊车机器人的两端移动左叉臂和右叉臂；
[0149]
距离判定单元获取左叉臂与左挡臂之间的距离和右叉臂和右挡臂之间的距离，判定左叉臂与左挡臂之间的距离或右叉臂和右挡臂之间的距离是否小于第二停止距离，若是，则控制指令单元控制行进模块停止驱动左叉臂或右叉臂，若否，则进行下一次判定；
[0150]
控制指令单元控制行进模块停止驱动左叉臂或右叉臂后，控制挡臂移动模块向泊车机器人的中间移动左挡臂或右挡臂；阻力判定单元判定左挡臂或右挡臂的移动是否受到阻力，并将结果发送给控制指令单元，若否，则进行下一次判定，若是，则控制指令单元控制挡臂移动模块停止驱动左挡臂或右挡臂；
[0151]
s4.5：控制指令单元控制导航模块计算泊车机器人的行进路线，并将其发送给控
制指令单元，再控制行进模块驱动泊车机器人驶向车辆将要停放的停车位上；
[0152]
s4.6：控制指令单元控制行进模块同时分别向泊车机器人的中间移动左叉臂和右叉臂，同时，控制挡臂移动模块同时分别向泊车机器人的两端移动左挡臂和右挡臂；
[0153]
距离判定单元获取两个叉臂间的距离和两个挡臂间的距离，并判定车辆的轴距与两个叉臂间的距离的差值、两个挡臂间的距离与车辆的轴距的差值是否大于或等于预定差值，并将判定结果发送给控制指令单元，若是则控制指令单元控制行进模块停止驱动左叉臂或右叉臂，或者控制挡臂移动模块停止驱动左挡臂或右挡臂；
[0154]
s5：控制指令单元控制行进模块驱动泊车机器人从侧面驶离车辆；
[0155]
距离判定单元获取车辆与泊车机器人间的距离，并判定车辆与泊车机器人间的距离是否大于或等于第一搬运距离，若是，则控制指令单元控制行进模块停止驱动泊车机器人，若否，则进行下一次判定。
[0156]
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
[0157]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。