正交雙向載運車及其控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種正交雙向載運車及其工作方法，正交雙向載運車包含底盤、橫向行走模塊、縱向行走模塊、切換模塊和控制模塊；通過橫向行走模塊中的第一至第三橫向傳動齒輪以及第一至第二橫向從動齒輪，將橫向傳動軸的位置調整到高處，與縱向傳動軸、縱向從動軸錯開，呈正交形態。工作時，通過切換模塊調整縱向行走模塊的位置來控制正交雙向載運車進行橫向運動或縱向運動。本發明轉向靈活，機動性高，無需原地轉向和調節姿態，無需采用全方位車輪，具有廣泛的運用前景。
【專利說明】
正交雙向載運車及其控制方法
技術領域
[0001]本發明涉及倉儲運輸領域，尤其涉及一種正交雙向載運裝置及其工作方法。
【背景技術】
[0002]隨著電子商務、連鎖經營等商業模式的發展，貨物存取逐漸向批量小、品種多、周轉快的柔性倉儲模式轉變。現有的有軌直線運行式穿梭車在自動化倉儲系統中得到了廣泛運用。但它們通常只能沿鋪設的直線軌道行駛，無法轉彎或在十字交叉軌道上運行。因此設計一種能夠方便換向的載運車成為了當務之急。
[0003]目前有全方位輪可實現雙向行走，但車輪結構復雜，制作困難，成本高，精度要求高，不利于大規模推廣。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是針對【背景技術】中所涉及到的缺陷，提供一種正交雙向載運裝置及其工作方法。
[0005]本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案:
正交雙向載運車，包含底盤、橫向行走模塊、縱向行走模塊、切換模塊和控制模塊；
所述橫向行走模塊包含第一電機、橫向傳動軸、橫向主動齒輪、第一至第二橫向從動齒輪、第一至第二橫向驅動輪、第一至第二橫向從動輪、以及第一至第四轉軸；
所述橫向傳動軸上設有第一至第三橫向傳動齒輪，其中，第一橫向傳動齒輪的軸心設置在橫向傳動軸上，第二橫向傳動齒輪、第三橫向傳動齒輪的軸心分別設置在橫向傳動軸的兩端；
所述第一電機固定在所述底盤上，其輸出軸和橫向主動齒輪的軸心固定相連；
所述第一橫向傳動齒輪與所述橫向主動齒輪嚙合；
所述第一至第四轉軸的一端分別和第一橫向驅動輪、第二橫向驅動輪、第一橫向從動輪、第二橫向從動輪的軸心固定連接;第一轉軸的另一端和第一橫向從動齒輪的軸心固定相連;第二轉軸的另一端和第二橫向從動齒輪的軸心固定相連；
所述第一至第四轉軸均通過軸承固定在底盤上，能夠在正交雙向載運車的橫向轉動；所述第二橫向傳動齒輪與第一橫向從動齒輪嚙合，第三橫向傳動齒輪與第二橫向從動齒輪嚙合；
所述縱向行走模塊包含第二電機、縱向傳動軸、縱向主動齒輪、縱向傳動齒輪、第一至第二縱向驅動輪、第一至第二縱向從動輪、以及縱向從動軸；
所述縱向傳動齒輪的軸心設置在縱向傳動軸上，且縱向傳動軸的兩端分別與第一縱向驅動輪、第二縱向驅動輪的軸心固定相連；
所述縱向從動軸的兩端分別和第一縱向從動輪、第二縱向從動輪的軸心固定相連； 所述第二電機固定在所述底盤上，其輸出軸和縱向主動齒輪的軸心固定相連；
所述切換模塊包含第一至第二舵機、第一至第二轉動連桿、以及第一至第二聯動連桿； 所述第一至第二舵機均固定在所述底盤上；
所述第一轉動連桿一端與第一舵機的輸出軸固定連接，另一端與第一聯動連桿的中部鉸接，能夠帶動第一聯動連桿在與底盤垂直的平面轉動;第二轉動連桿一端與第二舵機的輸出軸固定連接，另一端與第二聯動連桿的中部鉸接，能夠帶動第二聯動連桿在與底盤垂直的平面轉動；
所述第一聯動連桿、第二聯動連桿均與底盤平行，兩端均設有通孔，且通孔內均固定有軸承；
所述縱向傳動軸的軸身分別穿過第一聯動連桿一端通孔內的軸承、第二聯動連桿一端通孔內的軸承;縱向從動軸的軸身分別穿過第一聯動連桿另一端通孔內的軸承、第二聯動連桿另一端通孔內的軸承;所述縱向傳動軸、縱向從動軸能夠在正交雙向載運車的縱向轉動；
所述縱向傳動齒輪與所述縱向主動齒輪嚙合，構成行星輪機構；
所述控制模塊分別與第一電機、第二電機、第一舵機、第二舵機電氣連接，用于控制第一電機、第二電機、第一舵機、第二舵機工作。
[0006]作為本發明正交雙向載運車進一步的優化方案，所述控制模塊的處理器采用51系列單片機。
[0007]作為本發明正交雙向載運車進一步的優化方案，所述控制模塊的處理器采用AT89S52單片機。
[0008]作為本發明正交雙向載運車進一步的優化方案，所述切換模塊還包含第三至第六轉動連桿；
所述第三至第六轉動連桿一端均與底座鉸接，另一端均設有通孔，且通孔內設有軸承；所述縱向傳動軸的軸身分別穿過第三轉動連桿通孔內的軸承、第五轉動連桿通孔內的軸承;縱向從動軸的軸身分別穿過第四轉動連桿通孔內的軸承、第六轉動連桿通孔內的軸承；
所述第三轉動連桿、第四轉動連桿用于配合第一轉動連桿轉動；
所述第五轉動連桿、第六轉動連桿用于配合第二轉動連桿轉動。
[0009 ]本發明還公開了基于該正交雙向載運車的工作方法，包含以下過程:
初始狀態時，第一舵機、第二舵機均處于預先設定的第一角度閾值，此時，第一縱向驅動輪、第二縱向驅動輪、第一縱向從動輪、第二縱向從動輪均脫離地面，第一橫向從動齒輪、第二橫向從動齒輪、第一橫向驅動輪、第二橫向驅動輪與地面接觸；
需要進行橫向運動時，控制模塊控制第一電機工作，橫向主動齒輪帶動第一橫向轉動齒輪轉動，使得橫向傳動軸轉動，橫向傳動軸兩端的第二橫向轉動齒輪、第三橫向轉動齒輪則分別帶動第一橫向從動齒輪、第二橫向從動齒輪轉動，進而將動力輸出至第一橫向驅動輪、第二橫向驅動輪，使得正交雙向載運車進行橫向運動；
需要進行縱向運動時，控制模塊首先控制第一舵機、第二舵機旋轉至預先設定的第二角度閾值，通過第一轉動連桿、第二轉動連桿帶動第一聯動連桿、第二聯動連桿轉動，使得第一縱向驅動輪、第二縱向驅動輪、第一縱向從動輪、第二縱向從動輪與地面接觸，并使得第一橫向從動齒輪、第二橫向從動齒輪、第一橫向驅動輪、第二橫向驅動輪脫離地面;然后控制模塊控制第二電機工作，縱向主動齒輪帶動縱向傳動齒輪轉動，縱向傳動軸轉動，進而將動力輸出至第一縱向驅動輪、第二縱向驅動輪，使得正交雙向載運車進行縱向運動；
需要從縱向運動切換至橫向運動時，控制模塊控制第一舵機、第二舵機旋轉至預先設定的第一角度閾值，通過第一轉動連桿、第二轉動連桿帶動第一聯動連桿、第二聯動連桿轉動，使得第一縱向驅動輪、第二縱向驅動輪、第一縱向從動輪、第二縱向從動輪與地面接觸，并使得第一橫向從動齒輪、第二橫向從動齒輪、第一橫向驅動輪、第二橫向驅動輪脫離地面。
[0010]本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果:
1.轉向靈活，機動性高，無需舵輪即可實現原地90度轉向行走；
2.配上專門設計的穿梭軌道，多輛運載車即可實現組網聯動，相互配合進行物流的分揀運輸，將極大地提高運輸和生產效率，可被廣泛用于物流公司，超市倉庫，碼頭等搬運貨物的場合。
【附圖說明】
[0011]圖1是正交雙向載運車正視圖；
圖2是正交雙向載運車左視圖；
圖3是正交雙向載運車俯視圖；
圖4是正交雙向載運車立體圖。
[0012]圖中，1-聯動連桿，2-舵機，3-縱向驅動輪，4-縱向傳動軸，5-橫向從動輪，6_第二電機，7-縱向主動齒輪，8-縱向傳動齒輪，9-橫向驅動輪，10-橫向傳動齒輪，11-橫向從動齒輪，12-橫向主動齒輪，13-第一電機，14-橫向傳動軸，15-縱向從動輪，16-縱向從動軸，17-轉動連桿。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本發明的技術方案做進一步的詳細說明:
如圖1至圖4所示，本發明公開了一種正交雙向載運裝置，包含底盤、橫向行走模塊、縱向行走模塊、切換模塊和控制模塊；
所述橫向行走模塊包含第一電機、橫向傳動軸、橫向主動齒輪、第一至第二橫向從動齒輪、第一至第二橫向驅動輪、第一至第二橫向從動輪、以及第一至第四轉軸；
所述橫向傳動軸上設有第一至第三橫向傳動齒輪，其中，第一橫向傳動齒輪的軸心設置在橫向傳動軸上，第二橫向傳動齒輪、第三橫向傳動齒輪的軸心分別設置在橫向傳動軸的兩端；
所述第一電機固定在所述底盤上，其輸出軸和橫向主動齒輪的軸心固定相連；
所述第一橫向傳動齒輪與所述橫向主動齒輪嚙合；
所述第一至第四轉軸的一端分別和第一橫向驅動輪、第二橫向驅動輪、第一橫向從動輪、第二橫向從動輪的軸心固定連接;第一轉軸的另一端和第一橫向從動齒輪的軸心固定相連;第二轉軸的另一端和第二橫向從動齒輪的軸心固定相連；
所述第一至第四轉軸均通過軸承固定在底盤上，能夠在正交雙向載運車的橫向轉動；所述第二橫向傳動齒輪與第一橫向從動齒輪嚙合，第三橫向傳動齒輪與第二橫向從動齒輪嚙合； 所述縱向行走模塊包含第二電機、縱向傳動軸、縱向主動齒輪、縱向傳動齒輪、第一至第二縱向驅動輪、第一至第二縱向從動輪、以及縱向從動軸；
所述縱向傳動齒輪的軸心設置在縱向傳動軸上，且縱向傳動軸的兩端分別與第一縱向驅動輪、第二縱向驅動輪的軸心固定相連；
所述縱向從動軸的兩端分別和第一縱向從動輪、第二縱向從動輪的軸心固定相連； 所述第二電機固定在所述底盤上，其輸出軸和縱向主動齒輪的軸心固定相連；
所述切換模塊包含第一至第二舵機、第一至第二轉動連桿、以及第一至第二聯動連桿； 所述第一至第二舵機均固定在所述底盤上；
所述第一轉動連桿一端與第一舵機的輸出軸固定連接，另一端與第一聯動連桿的中部鉸接，能夠帶動第一聯動連桿在與底盤垂直的平面轉動;第二轉動連桿一端與第二舵機的輸出軸固定連接，另一端與第二聯動連桿的中部鉸接，能夠帶動第二聯動連桿在與底盤垂直的平面轉動；
所述第一聯動連桿、第二聯動連桿均與底盤平行，兩端均設有通孔，且通孔內均固定有軸承；
所述縱向傳動軸的軸身分別穿過第一聯動連桿一端通孔內的軸承、第二聯動連桿一端通孔內的軸承;縱向從動軸的軸身分別穿過第一聯動連桿另一端通孔內的軸承、第二聯動連桿另一端通孔內的軸承;所述縱向傳動軸、縱向從動軸能夠在正交雙向載運車的縱向轉動；
所述縱向傳動齒輪與所述縱向主動齒輪嚙合，構成行星輪機構；
所述控制模塊分別與第一電機、第二電機、第一舵機、第二舵機電氣連接，用于控制第一電機、第二電機、第一舵機、第二舵機工作。
[0014]所述控制模塊的處理器采用51系列單片機，優先采用AT89S52單片機。
[0015]所述切換模塊還包含第三至第六轉動連桿，一端均與底座鉸接，另一端均設有通孔，且通孔內設有軸承;縱向傳動軸的軸身分別穿過第三轉動連桿通孔內的軸承、第五轉動連桿通孔內的軸承;縱向從動軸的軸身分別穿過第四轉動連桿通孔內的軸承、第六轉動連桿通孔內的軸承;第三轉動連桿、第四轉動連桿用于配合第一轉動連桿轉動；第五轉動連桿、第六轉動連桿用于配合第二轉動連桿轉動。
[0016]初始狀態時，第一舵機、第二舵機均處于預先設定的第一角度閾值，此時，第一縱向驅動輪、第二縱向驅動輪、第一縱向從動輪、第二縱向從動輪均脫離地面，第一橫向從動齒輪、第二橫向從動齒輪、第一橫向驅動輪、第二橫向驅動輪與地面接觸；
需要進行橫向運動時，控制模塊控制第一電機工作，橫向主動齒輪帶動第一橫向轉動齒輪轉動，使得橫向傳動軸轉動，橫向傳動軸兩端的第二橫向轉動齒輪、第三橫向轉動齒輪則分別帶動第一橫向從動齒輪、第二橫向從動齒輪轉動，進而將動力輸出至第一橫向驅動輪、第二橫向驅動輪，使得正交雙向載運車進行橫向運動；
需要進行縱向運動時，控制模塊首先控制第一舵機、第二舵機旋轉至預先設定的第二角度閾值，通過第一轉動連桿、第二轉動連桿帶動第一聯動連桿、第二聯動連桿轉動，使得第一縱向驅動輪、第二縱向驅動輪、第一縱向從動輪、第二縱向從動輪與地面接觸，并使得第一橫向從動齒輪、第二橫向從動齒輪、第一橫向驅動輪、第二橫向驅動輪脫離地面;然后控制模塊控制第二電機工作，縱向主動齒輪帶動縱向傳動齒輪轉動，縱向傳動軸轉動，進而將動力輸出至第一縱向驅動輪、第二縱向驅動輪，使得正交雙向載運車進行縱向運動；
需要從縱向運動切換至橫向運動時，控制模塊控制第一舵機、第二舵機旋轉至預先設定的第一角度閾值，通過第一轉動連桿、第二轉動連桿帶動第一聯動連桿、第二聯動連桿轉動，使得第一縱向驅動輪、第二縱向驅動輪、第一縱向從動輪、第二縱向從動輪與地面接觸，并使得第一橫向從動齒輪、第二橫向從動齒輪、第一橫向驅動輪、第二橫向驅動輪脫離地面。
[0017]本發明中，之所以設置第一至第三橫向傳動齒輪以及第一至第二橫向從動齒輪，是為了將橫向傳動軸的位置調整到高處，與縱向傳動軸、縱向從動軸錯開，呈正交形態。
[0018]本技術領域技術人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本發明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0019]以上所述的【具體實施方式】，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的【具體實施方式】而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.正交雙向載運車，其特征在于，包含底盤、橫向行走模塊、縱向行走模塊、切換模塊和控制模塊； 所述橫向行走模塊包含第一電機、橫向傳動軸、橫向主動齒輪、第一至第二橫向從動齒輪、第一至第二橫向驅動輪、第一至第二橫向從動輪、以及第一至第四轉軸； 所述橫向傳動軸上設有第一至第三橫向傳動齒輪，其中，第一橫向傳動齒輪的軸心設置在橫向傳動軸上，第二橫向傳動齒輪、第三橫向傳動齒輪的軸心分別設置在橫向傳動軸的兩端； 所述第一電機固定在所述底盤上，其輸出軸和橫向主動齒輪的軸心固定相連； 所述第一橫向傳動齒輪與所述橫向主動齒輪嚙合； 所述第一至第四轉軸的一端分別和第一橫向驅動輪、第二橫向驅動輪、第一橫向從動輪、第二橫向從動輪的軸心固定連接;第一轉軸的另一端和第一橫向從動齒輪的軸心固定相連;第二轉軸的另一端和第二橫向從動齒輪的軸心固定相連； 所述第一至第四轉軸均通過軸承固定在底盤上，能夠在正交雙向載運車的橫向轉動；所述第二橫向傳動齒輪與第一橫向從動齒輪嚙合，第三橫向傳動齒輪與第二橫向從動齒輪嚙合； 所述縱向行走模塊包含第二電機、縱向傳動軸、縱向主動齒輪、縱向傳動齒輪、第一至第二縱向驅動輪、第一至第二縱向從動輪、以及縱向從動軸； 所述縱向傳動齒輪的軸心設置在縱向傳動軸上，且縱向傳動軸的兩端分別與第一縱向驅動輪、第二縱向驅動輪的軸心固定相連； 所述縱向從動軸的兩端分別和第一縱向從動輪、第二縱向從動輪的軸心固定相連； 所述第二電機固定在所述底盤上，其輸出軸和縱向主動齒輪的軸心固定相連； 所述切換模塊包含第一至第二舵機、第一至第二轉動連桿、以及第一至第二聯動連桿； 所述第一至第二舵機均固定在所述底盤上； 所述第一轉動連桿一端與第一舵機的輸出軸固定連接，另一端與第一聯動連桿的中部鉸接，能夠帶動第一聯動連桿在與底盤垂直的平面轉動;第二轉動連桿一端與第二舵機的輸出軸固定連接，另一端與第二聯動連桿的中部鉸接，能夠帶動第二聯動連桿在與底盤垂直的平面轉動； 所述第一聯動連桿、第二聯動連桿均與底盤平行，兩端均設有通孔，且通孔內均固定有軸承； 所述縱向傳動軸的軸身分別穿過第一聯動連桿一端通孔內的軸承、第二聯動連桿一端通孔內的軸承;縱向從動軸的軸身分別穿過第一聯動連桿另一端通孔內的軸承、第二聯動連桿另一端通孔內的軸承;所述縱向傳動軸、縱向從動軸能夠在正交雙向載運車的縱向轉動； 所述縱向傳動齒輪與所述縱向主動齒輪嚙合，構成行星輪機構； 所述控制模塊分別與第一電機、第二電機、第一舵機、第二舵機電氣連接，用于控制第一電機、第二電機、第一舵機、第二舵機工作。2.根據權利要求1所述的正交雙向載運車，其特征在于，所述控制模塊的處理器采用51系列單片機。3.根據權利要求2所述的正交雙向載運車，其特征在于，所述控制模塊的處理器采用AT89S52單片機。4.根據權利要求1所述的正交雙向載運車，其特征在于，所述切換模塊還包含第三至第六轉動連桿； 所述第三至第六轉動連桿一端均與底座鉸接，另一端均設有通孔，且通孔內設有軸承；所述縱向傳動軸的軸身分別穿過第三轉動連桿通孔內的軸承、第五轉動連桿通孔內的軸承;縱向從動軸的軸身分別穿過第四轉動連桿通孔內的軸承、第六轉動連桿通孔內的軸承； 所述第三轉動連桿、第四轉動連桿用于配合第一轉動連桿轉動； 所述第五轉動連桿、第六轉動連桿用于配合第二轉動連桿轉動。5.基于權利要求1所述的正交雙向載運車的工作方法，其特征在于，包含以下過程: 初始狀態時，第一舵機、第二舵機均處于預先設定的第一角度閾值，此時，第一縱向驅動輪、第二縱向驅動輪、第一縱向從動輪、第二縱向從動輪均脫離地面，第一橫向從動齒輪、第二橫向從動齒輪、第一橫向驅動輪、第二橫向驅動輪與地面接觸； 需要進行橫向運動時，控制模塊控制第一電機工作，橫向主動齒輪帶動第一橫向轉動齒輪轉動，使得橫向傳動軸轉動，橫向傳動軸兩端的第二橫向轉動齒輪、第三橫向轉動齒輪則分別帶動第一橫向從動齒輪、第二橫向從動齒輪轉動，進而將動力輸出至第一橫向驅動輪、第二橫向驅動輪，使得正交雙向載運車進行橫向運動； 需要進行縱向運動時，控制模塊首先控制第一舵機、第二舵機旋轉至預先設定的第二角度閾值，通過第一轉動連桿、第二轉動連桿帶動第一聯動連桿、第二聯動連桿轉動，使得第一縱向驅動輪、第二縱向驅動輪、第一縱向從動輪、第二縱向從動輪與地面接觸，并使得第一橫向從動齒輪、第二橫向從動齒輪、第一橫向驅動輪、第二橫向驅動輪脫離地面;然后控制模塊控制第二電機工作，縱向主動齒輪帶動縱向傳動齒輪轉動，縱向傳動軸轉動，進而將動力輸出至第一縱向驅動輪、第二縱向驅動輪，使得正交雙向載運車進行縱向運動；需要從縱向運動切換至橫向運動時，控制模塊控制第一舵機、第二舵機旋轉至預先設定的第一角度閾值，通過第一轉動連桿、第二轉動連桿帶動第一聯動連桿、第二聯動連桿轉動，使得第一縱向驅動輪、第二縱向驅動輪、第一縱向從動輪、第二縱向從動輪與地面接觸，并使得第一橫向從動齒輪、第二橫向從動齒輪、第一橫向驅動輪、第二橫向驅動輪脫離地面。
【文檔編號】B60K17/04GK105966495SQ201610445598
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月20日
【發明人】孫明鏡, 羅暉淼
【申請人】南京航空航天大學