[發明專利]一種輪腿式爬樓梯機器人

在審

• 申請號: 202011442060.0
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112572635A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 王恒;桑元俊;王子牛;桑聞昊
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: B62D57/028
• 分類號: B62D57/028
• 代理公司: 蕪湖思誠知識產權代理有限公司 34138
• 代理人: 張福敏

本發明公開了一種輪腿式爬樓梯機器人,涉及爬樓梯機器人的技術領域，包括機身、STM32單片機、轉向控制模塊、紅外探測模塊、慣性傳感模塊、電機驅動及采集模塊、遠程視頻傳輸模塊、顯示模塊及電源模塊，本發明的機器人靈活性機動性高，不需要進行復雜的軌跡設計和步態規劃，能夠實現快速的爬樓梯。

技術領域

本發明涉及爬樓梯機器人的技術領域，具體涉及一種輪腿式爬樓梯機器人。

背景技術

生活中隨處可見樓梯以及階梯形建筑，一些機器人雖然具有一定的越樓梯障礙的能力，如手臂支撐式機器人具有結構簡單，承重能力強，效率高，容易控制，但是由于支撐的手臂是木制品，其環境適應能力還是比較弱的，很難適應現代多樣化的樓梯結構，滾輪式的機器人摩檫力比較小，遇到光滑的地板容易打滑，腿式爬樓梯的機器人能克服前兩種的缺點，通過調整腿部姿勢和加大腳掌的抓地力適應惡劣的環境，但是這種機器人結構比較復雜，內部控制的部件比較多，重心難控制，靈活性機動性較差，需要進行復雜的軌跡設計和步態規劃。

針對上述問題，同時為了實現機器人高速穩定的爬樓梯功能，本發明設計了一種輪腿式爬樓梯機器人。

發明內容

本發明的目的在于提供一種輪腿式爬樓梯機器人，以解決現有技術中導致的上述缺陷。

一種輪腿式爬樓梯機器人,包括機身、STM32單片機、轉向控制模塊、紅外探測模塊、慣性傳感模塊、電機驅動及采集模塊、遠程視頻傳輸模塊、顯示模塊及電源模塊；

所述機身上轉動連接有轉軸一，所述轉軸一的兩端分別設有前進輪，所述前進輪包括固定盤和輪腿，所述輪腿為“L”型，所述輪腿設有五個并沿固定盤的圓周分布，所述固定盤與轉軸一通過螺釘連接，所述電機驅動及采集模塊用于驅動前進輪轉動并將采集到的轉速傳輸至所述的STM32單片機中，所述紅外探測模塊設于機身的前端，所述機身的后端設有支撐板，所述支撐板的后端轉動連接有轉向輪，所述轉向控制模塊用于驅動轉向輪轉動，所述STM32單片機安裝于機身中，所述電源模塊分別給STM32單片機、轉向控制模塊、紅外探測模塊、慣性傳感模塊、電機驅動及采集模塊、遠程視頻傳輸模塊及顯示模塊供電，所述STM32 單片機分別與轉向控制模塊、紅外探測模塊、慣性傳感模塊、電機驅動及采集模塊、遠程視頻傳輸模塊、顯示模塊電性連接。

優選的，所述輪腿的材質為鋁合金或鈦合金，所述輪腿的彎折部上設有一層防滑橡膠。

優選的，所述電機驅動及采集模塊包括驅動芯片、直流電機及電機編碼器，所述驅動芯片具體采用L293D驅動芯片，所述L293D驅動芯片與STM32單片機的 PWM引腳電性連接，所述直流電機設有兩個并對稱設于機身上，所述直流電機與 L293D驅動芯片上的電機驅動引腳電性連接，所述直流電機的輸出軸均安裝有齒輪一，所述轉軸一的左右兩側對稱設有齒輪二，所述齒輪一與對應的齒輪二之間嚙合，所述電機編碼器的型號采用E6A2-CW3C，所述電機編碼器的輸入軸上安裝有齒輪三，所述電機編碼器通過安裝板固定于機身的左側，所述齒輪三與齒輪一之間嚙合，所述電機編碼器與STM32單片機電性連接。

優選的，所述紅外探測模塊包括紅外避障傳感器，所述外避障傳感器設有兩個并對稱設于機身的左前側和右前側，所述紅外避障傳感器的型號采用 TCRT5000，所述紅外避障傳感器的輸出端與STM32單片機電性連接，所述紅外避障傳感器包括紅外線發射二極管和紅外線接收二極管，當機身的前方出現障礙時，從紅外發射二級管發出的紅外線并照射在障礙上，接著紅外線反射至紅外線接收二極管中，此時紅外避障傳感器輸出低電平，當機身前方沒有障礙時紅外避障傳感器輸出高電平。

優選的，所述轉向模塊包括舵機，所述轉向輪通過轉軸二與輪架轉動連接，所述輪架的頂部固定有轉軸三，所述轉軸三與支撐板轉動連接，所述舵機固定于支撐板的尾部，所述舵機的型號采用DS3218mg，所述舵機的輸出軸通過連接板與轉軸三固定連接，所述舵機與L293D驅動芯片上的舵機驅動引腳電性連接。