基于慧鱼模型的传送式立体车库创新设计

2019-04-22宋玉梅庞海文孙增浩丰欢覃如影解泽兴

科技视界 2019年5期

关键词：立体车库创新设计

宋玉梅　庞海文　孙增浩　丰欢　覃如影　解泽兴

【摘要】针对小区停车存在的问题，利用慧鱼创意组合模型，设计组装了传送式立体车库。详细介绍了其设计思路、各部分结构、工作原理、工作流程及创新点。模型经过了反复试验，可以达到预定功能，并得到了大赛评委们的充分肯定，具有设计的独特性及实用性。

【关键词】慧鱼模型;传送式;立体车库;创新设计

中图分类号： TH122-4;G642 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）05-0034-003

0 引言

伴随我国经济持续发展，汽车保有量迅猛增加，尤其是私家小轿车的快速增多，带来了大中城市的普遍拥堵和停车难问题。现在很多小区内车位也严重不足。

为此，第八届全国大学生机械创新设计大赛主题之一即为“小型停车机械装置”的设计，并规定停车数量为10辆家用轿车以下，主要解决现在小区存在的停车难问题。

基于这一大赛主题，我们利用了98%的慧鱼创意组合模型元件设计组装了这个传送式立体车库。这个车库可以在同样占地面积的情况下将现有车位增加2～3倍，可以有效缓解小区停车难的问题。

1 慧鱼创意组合模型简介

慧鱼创意组合模型1964年诞生于德国，是技术含量很高的智趣拼装模型，其涵盖了机械、电子、气动、新能源和机器人技术等学科，利用工业标准的基本构件（机械元件/电气元件/气动元件），辅以传感器、控制器、执行器和软件的配合，运用设计构思和实验分析，可以实现任何生产过程的还原。慧鱼创意组合模型为创新教育和创新实验提供了最佳的载体[1-3]。

2 设计思路

传送式立体停车库是基于慧鱼的创新设计，作品采用斜停式，一共可以停放7辆车，两侧各停放三辆，顶上停放一辆。作品整体采用模块化设计思路，把它分为：进车、出车、停车和控制模块等。传送式立体停车库总体拼装图如图1所示。

2.1 车库外形尺寸设计

根据大赛主题，我们对目前常见的一些小型汽车进行了长、宽、高度的数据统计，得出如下结论：

车体长度<7m，宽度<2.5m，高度<2m。

根据这个数据，经过计算建成实体车库的框架外形尺寸应该是：长度20m，宽度20m，高度20m。

2.2 停车位受力分析

1）左右停车板：家用小轿车一般重量2000kg，第一层平放的停车位，受到汽车的压力为20000N;二、三层的倾斜停车位，倾斜15°，此时受到的压力为1932N。

2）上层停车位：它由左右伸出的停车板组成。每个停车板受力10000N。

3 各部分结构及工作原理

立体停车库主体由六大装置组成：智能控制装置、气阀装置、进车装置、停车及托车板装置、升降横移装置、取车装置。

3.1 智能控制装置

可以使用编程软件ROBO Pro来控制装配了慧鱼控制器的机器人。它的优点是内部自带若干能实现简单功能的基本模块，编程时，若要实现某一基本功能只要直接调用而不需要书写代码。程序采用流程图的表现形式，理解起来更为直观[4]。

作品由5块慧鱼编程接口板控制，由直流9V稳压电源供电。接通工作开关后程序启动，各个部分无需单独操作。利用计数器与限位开关联合工作，实行精確控制。

传送式立体停车库应用ROBO Pro软件进行编程，图2是它的总程序图。

3.2 气阀装置

气阀是慧鱼零件中的一种气动零件，它与气缸、导气管、轮盘、打气管、电机共同构成气动装置。气阀提供压缩气体压力推动活塞运动，使活塞杆伸出，与气缸相连的托车板被推出一段位置，去接由升降机送上来的车。当气阀排气时，气缸活塞杆借助弹簧力将托车板推回复位，然后将车带回安放在停车位，完成停车。使用时，我们根据实际情况最终确定充气时间为10s。由9v电动机带动轮盘进行转动，从而在小松紧带的转动下带动打气管向气缸内打气。电机转速为10r/s。

3.3 进车装置

作品大部分的移动都是通过齿轮、齿条副的运动来完成。车库门口的进车板下面安装了双电机，在其作用下进车板将停好的车运送到车库中部，等待升降机接车。

3.4 停车及托车板装置

停车装置包括气缸和托车板等，托车板设计为梳齿型，与在停车位的梳齿型板配合工作，托车板向下移动一段距离，就可以直接将车停在停车位上，简单快捷。四个停车位设计为15°倾斜角，并固定住，以便在车库中间顶部多放一个停车位。载车板前后轮处安装有可自动调节距离的装置，当车由上而下放到载车板上的同时该装置自动调节距离使车轮落入轮槽，防止车的滑动。最后一个停车位设计在车库中部最上面，中间车位与最下面一层车位平放，避免无法进、取车的情况出现。

3.5 升降横移装置

进车板把外面的车送到升降机上，升降机再把车运到将要进车的车位，车位内的托车板伸出的同时升降机上的托车板也向车位内部伸入，然后升降机向下进行一小段位移，将车放入托车板的轮槽内，最后两个托车板复位，完成停车过程。

3.6 取车装置

当接收到取车指令，升降机上去到指定车位前，同时气缸推动停车位上的托车板向升降机方向移动一段位移，车位内的托车板伸出的同时升降机上的托车板也向车位内部伸入，然后升降机向上进行一小段位移，车就放到升降机托车板，最后升降机把车送到进入车库的进车板上。取停在最上面的那辆车时，升降机接到车后，托车板回到两边。

4 工作流程

传送式立体停车库停车、取车过程均可自动完成，以机械化的流程实现整个存车（取车）过程。现主要介绍存车的过程，取车过程与之类似：

将车停在地面上的停车板上——启动按钮，开始存车工作——停车板在三个电机（电机安在停车板的下方）的带动下将车送到托车板上——停车板在电机的带动下回到原位——托车板将车送至车库中部——升降机接车——将车送至指定空车位前，装在托车板上的齿条将车送出，与此同时，停车位停车板向前移动接车——车停放在梳齿型停车板上——停车板收回——车已放好，停止工作。

5 作品创新点

1）通过气阀的开关来控制气缸的充、放气，进而控制停车位的移动。

2）气动装置结构简单、轻便、安装维护简单，可靠性高、使用寿命长。

3）利用空气的压缩性，可贮存能量，实现集中供气。

4）工作介质为取之不尽的空气，经济实用。排气处理简单、不污染环境、成本低，而且还能提供足够的动力。

5）两边停车位设置成倾斜15°，可以在顶部多安装一个车位，在有限的空间可停更多的车。

6）车库设置了防火、防盗装置，使车库能够在发生火灾等意外时及时报警，尽可能的减少损失。

6 结语

我国轿车的生产量和保有量将持续快速增长，对停车位的需求也会相应增加。我们设计的传送式立体停车库从管理上可以做到彻底的人、车分离。它占地面积少，可容纳车辆多，造价低，顺应了社会的发展和有限资源的合理利用，能很好的解决小区停车难的问题，市场应用前景广阔。

【参考文献】

[1]慧鱼工程技术实验手册[K].北京中教仪人工智能科技有限公司.

[2]曹红英，邓娜.基于慧鱼模型的无碰撞避障机器人研究[J].仪器仪表用户，2009No.2：7.