[發(fā)明專利]一種全方位水平姿態(tài)爬樓機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010177826.0
• 申請(qǐng)日: 2020-03-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111232081A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳神麗;符美兵;任錦飛;劉凌;梁小明;姚梓萌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安文理學(xué)院
• 主分類號(hào): B62D57/024
• 分類號(hào): B62D57/024
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發(fā)明公開(kāi)了一種全方位水平姿態(tài)爬樓機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)及方法，包括一個(gè)前進(jìn)單元組和一個(gè)垂直運(yùn)動(dòng)單元組，一個(gè)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，以及重心和高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，在前進(jìn)單元組上設(shè)有由動(dòng)力滾筒帶動(dòng)的行進(jìn)輪；在垂直運(yùn)動(dòng)單元組上設(shè)有由套筒連接的絲杠與動(dòng)力滾筒，固定焊接架上放置有用來(lái)固定電缸的位置的固定墊片；在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上設(shè)有支撐架和旋轉(zhuǎn)氣缸連接座，旋轉(zhuǎn)氣缸連接座分別連接提供動(dòng)力和轉(zhuǎn)向的旋轉(zhuǎn)氣缸和固定焊接架；在重心調(diào)節(jié)器上設(shè)有連接在直線滑軌上的重心調(diào)節(jié)塊；在高度調(diào)節(jié)器上設(shè)有升降架連接件，分別連接升降架底座和活塞式電缸，以及承載重物的載物。通過(guò)各部分的配合實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的爬樓過(guò)程，達(dá)到上樓困難的人和物的簡(jiǎn)單，方便、快捷化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及爬樓機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)，特別是一種采用全方位水平姿態(tài)方式，由直線行走單元、豎直向升降單元、及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)所組成的三自由度移動(dòng)機(jī)器人，通過(guò)三個(gè)部分的配合實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的爬樓過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了上樓困難的人和物的簡(jiǎn)單，方便、快捷化，使其可以服務(wù)人類、解決人類上下樓梯及上下搬運(yùn)重物難題。

背景技術(shù)

為了滿足居住需要，高樓聳立，高樓內(nèi)部各種物流的不斷完善，老年人，殘疾者的上下樓、重物的搬運(yùn)，危險(xiǎn)物品的運(yùn)送使得人們開(kāi)始去尋找人力以外的資源設(shè)備來(lái)完成樓梯對(duì)人們的困惑。

目前市場(chǎng)上的爬樓機(jī)器人造價(jià)成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn)定性差。經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前很多爬樓機(jī)器人爬樓過(guò)程中出現(xiàn)顛簸，不平穩(wěn)，導(dǎo)致很難運(yùn)用到實(shí)際生活中，來(lái)幫助人們完成一些爬樓工作。

目前現(xiàn)有的爬樓機(jī)器人有以下幾類：

1)履帶式爬樓機(jī)器人

該類機(jī)器人和挖掘機(jī)或推土機(jī)工作運(yùn)動(dòng)過(guò)程相類似，爬樓工作原理簡(jiǎn)單，技術(shù)也相對(duì)完善成熟，通過(guò)履帶來(lái)進(jìn)行傳動(dòng)，可爬樓梯的最大傾斜角度為35°。

2)行星輪式爬樓機(jī)器人

該類機(jī)器人每一個(gè)行星輪和固定行星輪的支架架可以繞行星輪架主軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)每一個(gè)星輪也可以繞軸自轉(zhuǎn)，爬樓過(guò)程中，各星行輪和行星輪架一同繞星輪架主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，完成攀爬臺(tái)階的工作，但其缺點(diǎn)是行星輪本體結(jié)構(gòu)體積增加會(huì)導(dǎo)致整個(gè)爬樓機(jī)器人重量增加，影響其載物或者其他工作的實(shí)現(xiàn)；其行星輪式爬樓機(jī)器人結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，需要人為進(jìn)行對(duì)其輔助控制，穩(wěn)定性較差。

3)Mecanum輪式機(jī)器人

該類機(jī)器人是一種能夠?qū)崿F(xiàn)前后運(yùn)動(dòng)、側(cè)向平移以及繞中心旋轉(zhuǎn)等運(yùn)動(dòng)的全方位移動(dòng)機(jī)器人。該機(jī)器人運(yùn)動(dòng)靈活,控制簡(jiǎn)單,但車輪機(jī)構(gòu)復(fù)雜,成本要求高，對(duì)不平路面的適應(yīng)能力較差。

因此，需要提供一種經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定可靠、安全性高、運(yùn)動(dòng)能力強(qiáng)的全方位水平姿態(tài)爬樓機(jī)器人。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種新型全方位水平姿態(tài)爬樓機(jī)器人以及爬樓方法，包括直線行走單元、豎直升降單元、及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)所組成的三自由度移動(dòng)機(jī)器人，通過(guò)三個(gè)部分的配合實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的爬樓過(guò)程，達(dá)到上樓困難的人和物的簡(jiǎn)單，方便、快捷化。

本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

一種全方位水平姿態(tài)爬樓機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)，包括前進(jìn)單元組、垂直運(yùn)動(dòng)單元組、固定焊接架、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、重心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其中：

前進(jìn)單元組，由控制器控制的動(dòng)力滾筒帶動(dòng)的行進(jìn)輪；

垂直運(yùn)動(dòng)單元組，由套筒連接動(dòng)力滾筒和絲杠，絲杠連接固定電缸至固定焊接架上；

轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，包括連接在固定焊接架上的轉(zhuǎn)向的旋轉(zhuǎn)氣缸和支撐架；

重心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，連接在固定焊接架上直線滑軌和重心調(diào)節(jié)塊；

高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，連接在固定焊接架頂部的升降架連接件、活塞式電缸和承載重物的載物臺(tái)；