[發明專利]基于麥輪全方位轉向功能的移動機器人上下樓機構及方法

在審

• 申請號: 202011257459.1
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112248795A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 梁小明;劉凌;吳神麗;姚梓萌;柏朗;汪建國;王天禹;謝慶澤
• 申請（專利權）人: 西安文理學院
• 主分類號: B60K7/00
• 分類號: B60K7/00;B62D61/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

1.一種基于麥輪全方位轉向功能的移動機器人上下樓機構，其特征在于，包括載物平臺，通過載物面自動平衡機構安裝在載物平臺下方的麥輪，控制麥輪旋轉的控制機構，以及麥輪外側的支架盤和其中心的旋轉機構，支架盤上設有能隨旋轉機構轉動的錨形件，還包括錨形件的限位裝置及彈簧；

通過控制機構控制麥輪行進、支架盤旋轉，錨形件隨動伸長或縮短，實現機器人的上樓或下樓。

2.根據權利要求1所述的一種基于麥輪全方位轉向功能的移動機器人上下樓機構，其特征在于，所述麥輪外側的支架盤中心設有旋轉電機，在支架盤上表面均布有若干個錨形件，錨形件底部通過彈簧連接，錨形件的中部鉸接在支架盤上，錨形件的連桿通過限位裝置限位；在錨形件連桿中部設有框型結構的保險鍵。

3.根據權利要求2所述的一種基于麥輪全方位轉向功能的移動機器人上下樓機構，其特征在于，所述支架盤為小于麥輪外沿半徑且固定于麥輪外側的圓形盤。

4.根據權利要求2所述的一種基于麥輪全方位轉向功能的移動機器人上下樓機構，其特征在于，所述錨形件均勻分布在支架盤上，錨桿指向支架盤中心，錨桿上設置旋轉軸；固定在支架盤上的錨形件的搖臂與支架盤外圓周面齊平。

5.根據權利要求1所述的一種基于麥輪全方位轉向功能的移動機器人上下樓機構，其特征在于，所述載物面自動平衡機構包括設在平臺支架上的減震彈簧和一個斜撐，斜撐的一端固定在平臺支架下支架上，一端鉸接在平臺支架的上支架上。

6.根據權利要求5所述的一種基于麥輪全方位轉向功能的移動機器人上下樓機構，其特征在于，所述麥輪通過麥輪電機連接平臺支架，平臺支架通過一對平臺支腿支撐一個下層載物平臺，在其上方通過電動缸支撐一個上層載物平臺。

7.根據權利要求6所述的一種基于麥輪全方位轉向功能的移動機器人上下樓機構，其特征在于，支撐載物平臺的4個電動缸，前端的兩根電動缸采用萬向固定件和轉動副與載物平臺連接；后端的兩根電動缸通過牛眼輪與載物平臺上的軌道連接。

8.根據權利要求1所述的一種基于麥輪全方位轉向功能的移動機器人上下樓機構，其特征在于，在多層載物平臺邊沿上分別設有紅外傳感器，上層載物平臺的長度大于下層載物平臺的長度；載物平臺上設有控制機構和水平檢測傳感器。

9.一種權利要求1-8任一項所述機構的基于麥輪全方位轉向功能的移動機器人上下樓方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)上樓時，控制機構根據紅外傳感器檢測信息，控制麥輪電機旋轉帶動機器人移動到樓梯口，支架盤上的旋轉電機正轉并帶動軸套旋轉，通過彈簧拉伸帶動錨形件反轉并伸出麥輪外沿；

2)錨形件隨麥輪轉動，當錨形件伸出部分接觸到樓梯上表面，麥輪繞著錨形件與樓梯接觸點旋轉上移，帶動機器人上移；

3)機器人移動到預定樓層后，旋轉電機反轉恢復到初始位置，帶動軸套旋轉縮回彈簧，錨形件縮回麥輪外沿，此時機器人完成上樓動作；

4)下樓時，機器人移動到樓梯口，旋轉電機反轉帶動軸套旋轉，拉伸彈簧帶動錨形件正轉并伸出麥輪外沿；

5)錨形件隨麥輪轉動，當麥輪移動到樓梯邊沿時，錨形件伸出部分會扣住樓梯表面，麥輪圍繞接觸點旋轉下移，從而帶動機器人下移；

6)載物平臺在水平檢測儀、電動缸和控制機構共同作用下，始終保持水平。

10.根據權利要求9所述的基于麥輪全方位轉向功能的移動機器人上下樓方法，其特征在于，旋轉電機正轉或反轉的角度β由錨形件的尺寸和旋轉中心的位置確定；

旋轉角度為：

其中，b為錨爪長度，c為錨桿中錨爪到旋轉中心的長度；

錨形件伸出麥輪外沿的長度s與錨形件的結構、麥輪的半徑R、旋轉機構半徑r和樓梯的高度h的關系為；

當h＞R時，

當h≤R時，s＞R

其中，a為錨形件旋轉中心到軸套外表面的距離。