本實用新型涉及一種全方位汽車調(diào)姿平臺。

背景技術(shù)：

隨著城市地面空間的日益減少，各式各樣的立體車庫或智能車庫給停車位緊張問題帶來了一系列解決方案，這些立體車庫或智能車庫在工作時都需要對汽車進(jìn)行位置或姿態(tài)的調(diào)整，以確保汽車能以正確的姿態(tài)被準(zhǔn)確地安放在對應(yīng)的車庫中，而目前的立體車庫或智能車庫的泊車大都依賴用戶將汽車停在指定的位置，造成用戶的泊車難度和泊車成本增加，有些車庫采用額外的行走式搬運器來適應(yīng)汽車的停車位置，這對于搬運器的設(shè)計、控制和管理都提出了很高要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種全方位汽車調(diào)姿平臺,能夠?qū)崿F(xiàn)汽車位置和姿態(tài)的全方位調(diào)整而無須使用額外搬運設(shè)備。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案：

一種全方位汽車調(diào)姿平臺，包括載車板、傳送帶系統(tǒng)和視覺反饋系統(tǒng)，所述載車板的表面包括對稱的四個象限，所述傳送帶系統(tǒng)包括分別布置在所述四個象限中的四組傳送帶，所述四組傳送帶的布置關(guān)于載車板中心對稱，所述四組傳送帶的運動方向所在的四條直線呈包圍載車板中心狀，相鄰象限的兩組傳送帶以互相錯位的角度布置，同一個象限中的一組傳送帶被同步驅(qū)動，四組傳送帶相互獨立工作，所述載車板及所述傳送帶的尺寸與汽車的尺寸相適應(yīng)以使汽車在所述載車板上由至少2個不同象限中的傳送帶承載，所述視覺反饋系統(tǒng)用于捕捉并判斷位于所述載車板上的汽車的位置和姿態(tài)，并對各個象限中的傳送帶的運動方向和運動速度進(jìn)行控制，以完成對汽車位置和/或姿態(tài)的調(diào)整。

進(jìn)一步地：

所述載車板為圓形，所述四個象限中的每組傳送帶包含多條平行排布的傳送帶。

所述載車板為方形，所述四個象限中的每組傳送帶包含一條傳送帶或多條平行排布的傳送帶。

所述多條平行排布的傳送帶由一組電機(jī)同步驅(qū)動。

所述四個象限由經(jīng)過所述載車板的中心并相互垂直的X軸與Y軸劃分，每個象限中布置的傳送帶與所述X軸呈45度角或其他角度。

每條傳送帶的寬度為100-250mm。

還包括載車板移動裝置，所述載車板移動裝置用于移動所述載車板以將汽車移送到指定位置。

一種汽車運輸系統(tǒng)，包括至少一個所述全方位汽車調(diào)姿平臺。

進(jìn)一步地：

所述汽車運輸系統(tǒng)包括多個所述全方位汽車調(diào)姿平臺，多個所述全方位汽車調(diào)姿平臺組合在一起而形成具有汽車位置和姿態(tài)調(diào)整功能的汽車運輸線。

所述汽車運輸系統(tǒng)還包括傳送帶運輸線路，所述傳送帶運輸線路與所述全方位汽車調(diào)姿平臺組合在一起而形成具有汽車位置和姿態(tài)調(diào)整功能的汽車運輸線。

本實用新型的有益效果：

本實用新型提出一種無須使用額外搬運設(shè)備的全方位汽車調(diào)姿平臺，其中載車板的表面包括相互對稱的四個象限，在四個象限中分別采用呈對稱布置的傳送帶系統(tǒng)，同一個象限中的一組傳送帶被同步驅(qū)動，四組傳送帶相互獨立工作，可以產(chǎn)生平行于所述載車板平面內(nèi)任何方向的驅(qū)動力。利用視覺反饋系統(tǒng)，捕捉并判斷駛?cè)胨鲚d車板汽車初始位姿，并根據(jù)汽車的目標(biāo)位置、姿態(tài)向傳送帶系統(tǒng)發(fā)出控制信息，對平臺表面布置的傳送帶系統(tǒng)及對其運動速度和方向進(jìn)行控制，就能實現(xiàn)對任意停在平臺象限內(nèi)的汽車位置和姿態(tài)進(jìn)行全方位調(diào)整，直至到達(dá)理想位置(當(dāng)該平臺應(yīng)用于車庫泊車時，即是為汽車入庫做好準(zhǔn)備)。本實用新型無須使用額外搬運設(shè)備，使汽車調(diào)姿這一操作變得更加簡單高效。本實用新型不但不會增加用戶泊車的操作成本，反而減少了對用戶泊車準(zhǔn)確性的要求。本實用新型為各種智能車庫或立體車庫的汽車自動調(diào)姿提供了一種方便高效的解決方案，在各類立體車庫或智能物流系統(tǒng)中都有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1(a)和圖1(b)是本實用新型一種實施例的使用圓形載車板和45度角傳送帶系統(tǒng)的全方位汽車調(diào)姿平臺的俯視結(jié)構(gòu)，及實現(xiàn)汽車平移和旋轉(zhuǎn)的工作原理示意。

圖2是本實用新型一種實施例的智能車庫全方位汽車調(diào)姿平臺的側(cè)視剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3(a)至圖3(d)是本實用新型一種實施例的汽車泊入所述智能車庫全方位汽車調(diào)姿平臺時的幾種初始位置以及汽車目標(biāo)姿態(tài)示意圖。

圖4是通過仿真得到的汽車從靜止開始向右平移時的速度與時間關(guān)系圖。

具體實施方式

以下對本實用新型的實施方式作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本實用新型的范圍及其應(yīng)用。

本實用新型中所稱的四個象限，分布在載車板平面上，其位置分布關(guān)系對應(yīng)于平面直角坐標(biāo)系中的四個象限。

參閱圖1(a)至圖3(d)，在一種實施例中，一種全方位汽車調(diào)姿平臺，包括載車板1、傳送帶系統(tǒng)2和視覺反饋系統(tǒng)4，所述載車板1的表面包括對稱的四個象限，所述傳送帶系統(tǒng)2包括分別布置在所述四個象限中的四組傳送帶，所述四組傳送帶的布置關(guān)于載車板1中心對稱，所述四組傳送帶的運動方向所在的四條直線呈包圍載車板中心狀，相鄰象限的兩組傳送帶以互相錯位的角度布置，同一個象限中的一組傳送帶被同步驅(qū)動，四組傳送帶相互獨立工作，所述載車板1及所述傳送帶的尺寸與汽車3的尺寸相適應(yīng)以使汽車3在所述載車板1上由至少2個不同象限中的傳送帶承載，所述視覺反饋系統(tǒng)4用于捕捉并判斷位于所述載車板1上的汽車3的位置和姿態(tài)，根據(jù)捕捉的反饋信息和汽車3的目標(biāo)位置與姿態(tài)確定所述傳送帶系統(tǒng)2所需進(jìn)行的操作模式，并向傳送帶系統(tǒng)2發(fā)出相應(yīng)的控制信息，通過對各個象限中的傳送帶的運動方向A和運動速度進(jìn)行控制，從而控制各個象限中的傳送帶提供給汽車3的摩擦力，以產(chǎn)生使汽車3移動的合力B和/或使汽車3旋轉(zhuǎn)的合力矩C，從而完成對汽車3位置和/或姿態(tài)的調(diào)整。

在優(yōu)選的實施例中，所述視覺反饋系統(tǒng)4可包括安裝在所述載車板上方的攝像機(jī)以及相應(yīng)的處理控制單元如計算機(jī)。汽車的初始位姿信息由布置在載車板上方的攝像機(jī)實時獲取，通過計算機(jī)分析其與目標(biāo)位置之間的位姿調(diào)整量，進(jìn)而做出決策，控制所述四個象限的驅(qū)動系統(tǒng)，無需事先錄入車型信息。

在優(yōu)選的實施例中，所述載車板為圓形，所述四個象限中的每組傳送帶包含多條平行排布的傳送帶。載車板設(shè)計為圓形，則該平臺能夠接受任意方向的車輛進(jìn)入，能夠?qū)崿F(xiàn)汽車的360度旋轉(zhuǎn)操作。每個象限內(nèi)的傳送帶可以單獨控制，沿傳送帶方向前進(jìn)或者后退，進(jìn)而產(chǎn)生沿圓周各個方向的合力，實現(xiàn)車體旋轉(zhuǎn)、左右上下移動，驅(qū)動已經(jīng)停穩(wěn)的汽車移動到指定位置后由所述載車板移動入庫。

在另一種實施例中，所述載車板也可以是方形，所述四個象限中的每組傳送帶包含一條足夠?qū)挼膫魉蛶?，四個象限的四條傳送帶圍成方形?；蛘撸诜叫屋d車板上也可以類似于圓形載車板的四象限傳送帶設(shè)計，在每個象限內(nèi)采用多條平行排布的傳送帶。

在傳送帶系統(tǒng)中，四個象限中的四組傳送帶關(guān)于載車板中心對稱，并且，四組傳送帶的運動方向所在的四條直線呈包圍載車板中心狀，而不能呈現(xiàn)從載車板中心向外放射狀，因為只有呈包圍狀的傳送帶系統(tǒng)才能實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)汽車的功能。

在優(yōu)選的實施例中，載車板本身的形狀是具有中心對稱特性的形狀，以便為傳送帶系統(tǒng)提供一個對稱中心。

在優(yōu)選的實施例中，由于載車板及四個象限的尺寸與汽車尺寸相適應(yīng)，只要當(dāng)汽車四個車輪都位于載車板上時，汽車車輪將始終不會與載車板中心附近的區(qū)域接觸，因此載車板中心附近的區(qū)域可以不布置傳送帶，從而可以為其他可能的結(jié)構(gòu)或裝置提供空間。

在優(yōu)選的實施例中，所述多條平行排布的傳送帶由一組電機(jī)5同步驅(qū)動。

在優(yōu)選的實施例中，所述四個象限由經(jīng)過所述載車板的中心并相互垂直的X軸(圖1(a)中所示橫向箭頭方向)與Y軸劃分，每個象限中布置的傳送帶與所述X軸呈45度角或其他角度(如60度、30度等)。

在優(yōu)選的實施例中，每條傳送帶的寬度為100-250mm。在每個象限內(nèi)，單個傳送帶的寬度是根據(jù)被移動物體的底面接觸面積來確定的，按照汽車輪胎寬度優(yōu)選設(shè)計，寬度在100-250mm之間。

在優(yōu)選的實施例中，全方位汽車調(diào)姿平臺還包括載車板移動裝置，所述載車板移動裝置用于移動所述載車板以將汽車移送到指定位置。

在另一種實施例中，一種汽車運輸系統(tǒng)，包括至少一個所述全方位汽車調(diào)姿平臺。

在優(yōu)選的實施例中，使用多個全方位汽車調(diào)姿平臺進(jìn)行連接、組合或拼接或者將該平臺與普通傳送帶運輸線路相結(jié)合，則可形成一個既具有移動汽車能力，又具有就地旋轉(zhuǎn)汽車能力的汽車運輸線路或運輸網(wǎng)絡(luò)，可以靈活地實現(xiàn)汽車運輸與汽車調(diào)姿兩種操作。

在一種優(yōu)選的實施例中，所述汽車運輸系統(tǒng)包括多個所述全方位汽車調(diào)姿平臺，多個所述全方位汽車調(diào)姿平臺組合在一起而形成具有汽車位置和姿態(tài)調(diào)整功能的汽車運輸線。

在另一種優(yōu)選的實施例中，所述汽車運輸系統(tǒng)還包括傳送帶運輸線路，所述傳送帶運輸線路與所述全方位汽車調(diào)姿平臺組合在一起而形成具有汽車位置和姿態(tài)調(diào)整功能的汽車運輸線。

以下結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本實用新型的具體工作方式。

對于一個以任意位置和姿態(tài)停泊在平臺上的汽車來說，只需要通過三種操作步驟就能將汽車調(diào)整至如圖3(d)所示的目標(biāo)姿態(tài)，這三種操作步驟為：橫向平移、前后平移和旋轉(zhuǎn)。圖1(a)和圖1(b)給出了實現(xiàn)汽車的基本平移和旋轉(zhuǎn)操作時各象限傳送帶的運動方向示意圖。雖然只給出右移和逆時針旋轉(zhuǎn)操作的示意圖，但左移、前后移動和順時針旋轉(zhuǎn)操作是基于同理的。

從圖1(a)可以看到，在右移的操作下，傳送帶給汽車提供的摩擦力的合力方向為向右，且合力矩為0，這意味著汽車將從靜止?fàn)顟B(tài)隨傳送帶向右移動，而同時不會發(fā)生旋轉(zhuǎn)，即實現(xiàn)了向右的平移，同理可以實現(xiàn)向左、向前、向后的平移。

從圖1(b)可以看到，在逆時針轉(zhuǎn)動的操作下，傳送帶給汽車提供的摩擦力將形成一個合力矩，而合力為0，這意味著汽車將從靜止?fàn)顟B(tài)隨傳送帶往逆時針方向轉(zhuǎn)動，而同時汽車質(zhì)心不會發(fā)生移動，即實現(xiàn)了汽車原地旋轉(zhuǎn)，同理可以實現(xiàn)順時針方向的旋轉(zhuǎn)。

但是，在以上兩個操作的分析中，是假設(shè)四個象限的傳送帶都能同時對汽車提供摩擦力的情形，而當(dāng)汽車的四個車輪并不恰好位于載車板的四個象限時，需要進(jìn)一步考慮平臺的調(diào)姿策略。

雖然汽車停泊在平臺上的初始狀態(tài)有眾多情形，但是考慮到平臺的對稱性和平臺的尺寸大小，汽車的初始位姿始終是位于有限的幾種可控范圍內(nèi)的，參考圖3(a)至圖3(d)可知，這幾種有限的可控情形如下：

1.汽車的四個車輪兩兩位于相鄰的兩個象限內(nèi)。

此時即為圖3(a)所示情形。這種情形下，對汽車進(jìn)行調(diào)姿的最簡單策略為：首先進(jìn)行向右平移操作，當(dāng)汽車右側(cè)的車輪進(jìn)入右側(cè)兩個象限內(nèi)之后(這將通過載車板上方的視覺反饋系統(tǒng)進(jìn)行判斷)，進(jìn)行向前平移操作，當(dāng)汽車中心位于平臺中心時，再進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作，如果像圖3(a)一樣汽車車頭姿態(tài)已經(jīng)無須調(diào)整時，則無須旋轉(zhuǎn)操作。假如汽車右側(cè)的車輪進(jìn)入右側(cè)兩個象限之前，試圖先對汽車進(jìn)行向前移動的操作，那么第二象限和第三象限對汽車提供的摩擦力除了產(chǎn)生一個向前的合力之外，還會產(chǎn)生一個順時針方向的合力矩，因此汽車的運動將既有平移成分，又有旋轉(zhuǎn)成分，對汽車位姿的調(diào)整將更加復(fù)雜和難以掌控。假如汽車初始狀態(tài)不是如圖3(a)位于第二、第三象限，而是其他的兩個相鄰象限時，考慮到平臺的對稱性，其實是同理的。

對于本實用新型汽車調(diào)姿平臺的控制方法，優(yōu)選地，先控制傳送帶系統(tǒng)對汽車進(jìn)行偏差最大的方向的平移操作，再進(jìn)行偏差較小的方向的平移操作，最后進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作。

2.汽車的四個車輪兩兩位于相對的兩個象限內(nèi)。

此時即為圖3(b)所示情形。這種情形下，對汽車進(jìn)行調(diào)姿的最簡單策略為：首先進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作，當(dāng)視覺反饋系統(tǒng)檢測判斷汽車已經(jīng)基本旋轉(zhuǎn)到位，即四個車輪分別位于四個象限內(nèi)時，則再以任意順序進(jìn)行前后、左右方向的平移，以完成汽車中心與平臺中心的對中。

3.汽車的四個車輪有三個位于不同象限。

此時即為圖3(c)所示情形。這種情形下汽車的受力將最為復(fù)雜，并且可能沒有一種固定策略能直接將汽車調(diào)整至目標(biāo)姿態(tài)。但是，這種情形卻始終可以先調(diào)整到以上兩種情形中的一種。以圖3(c)為例，如果在初始狀態(tài)時先進(jìn)行右移或逆時針旋轉(zhuǎn)操作，則汽車將達(dá)到上述情形2的狀態(tài)，即車輪兩兩位于第二、第四象限；如果在初始狀態(tài)時先進(jìn)行左移或順時針旋轉(zhuǎn)操作，則汽車將達(dá)到上述情形1的狀態(tài)，即車輪兩兩位于第二、第三象限?？傊?，這種情形下，先進(jìn)行一步操作達(dá)到上述情形1或情形2的狀態(tài)，再使用情形1或情形2的策略進(jìn)行最終調(diào)整。

4.汽車的四個車輪位于四個不同象限。

四個車輪分別位于四個不同象限，這是與如圖3(d)所示的目標(biāo)姿態(tài)位置最為接近的狀態(tài)，可以使用任意順序進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)操作。

可以看到，只要用戶將汽車的四個車輪都開上載車板，那么汽車的初始姿態(tài)就將會位于上述四種可控的情形下，因此這實際上大大降低了用戶的泊車成本，大大提高了使用該平臺的便捷性。另外，對于已經(jīng)能夠應(yīng)對傳統(tǒng)停車位的司機(jī)來說，也不會把車開到太偏的位置。

最后，對汽車右移這一操作進(jìn)行動態(tài)的受力分析和運動學(xué)分析后，可以得到一個汽車加速度與汽車當(dāng)前速度的方程，由于加速度為速度對時間的導(dǎo)數(shù)，因此該方程為一個速度與時間的一階微分方程。使用相關(guān)計算軟件解該方程，獲得了汽車從靜止開始右移這一過程的速度與時間關(guān)系圖像，如圖4所示。

從圖4可以看到，對于汽車右移這一過程，初始時汽車加速度最大，速度快速增加，但是隨著汽車速度的增加，汽車與傳送帶之間的相對運動方向發(fā)生了變化，導(dǎo)致傳送帶提供給汽車的滑動摩擦力方向發(fā)生變化，導(dǎo)致驅(qū)動汽車右移的分力變小，當(dāng)汽車速度達(dá)到傳送帶速度的(即0.707)時，在這個45度角的傳送帶系統(tǒng)里，實際上這意味著汽車與傳送帶向右移動的速度達(dá)到一致，汽車與傳送帶之間的相對運動只剩下前后移動，因此滑動摩擦力的方向也為前后方向，即滑動摩擦力不再具有向右的分量，這個時候汽車加速度為0，汽車保持這個速度向右移動。

因此，運動微分方程的結(jié)果與物理分析的結(jié)果一致，說明了該系統(tǒng)具有可靠的工作能力，另外，從圖4可以看到，汽車從靜止到最大速度大概只需要2秒左右的時間，因此平臺具有較好的響應(yīng)速度。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體/優(yōu)選的實施方式對本實用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，其還可以對這些已描述的實施方式做出若干替代或變型，而這些替代或變型方式都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實用新型的保護(hù)范圍。