[發明專利]一種水平低姿爬樓機器人及爬樓方法

有效

• 申請號: 202110448855.0
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113086033B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 葉順流;鄒雋
• 申請（專利權）人: 七斗科技（宜昌）有限公司
• 主分類號: B62D55/02
• 分類號: B62D55/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

本發明公開了一種水平低姿爬樓機器人，包括載物臺、前輪機構、后輪機構、履帶組件、電動推桿、雙向傾斜傳感器和控制器，所述前輪機構和后輪機構分別安裝在載物臺的前端和后端下部，前輪機構和后輪機構可帶動載物臺行走；所述后輪機構可沿高度方向升降；所述履帶組件的一端與載物臺底部后端鉸接，履帶組件的中部與電動推桿的下端鉸接。本發明還公開了一種水平低姿爬樓機器人上行和下行爬樓方法。本發明的有益效果為：所述爬樓機器人以重心靠近臺階斜面的低姿運行，具有良好的抵抗傾翻能力；載物臺在機器人運行過程中保持水平姿態，可有效控制重心位于履帶支撐點所形成的區域內，使機器人在平地運行和上下樓過程中均具有良好的防傾翻穩定性。

技術領域

本發明涉及一種爬樓機械設備，具體涉及一種水平低姿爬樓機器人及爬樓方法。

背景技術

許多老舊樓房沒有電梯，居民上下樓僅通過臺階通行。但在搬運重物、危險物品等條件下，運輸設備具備爬樓能力顯得非常重要。目前，市場上的爬樓機器人主要有以下幾類：

1)、履帶式爬樓機器人，該類機器人和挖掘機或推土機工作運動過程相類似，爬樓工作原理簡單，技術也相對完善成熟，通過履帶來進行傳動，可爬樓梯的最大傾斜角度為35°；履帶式機器人的主要缺點是平地行走不靈活，能耗極大，導致其續航能力很差，限制了其應用范圍。

2)、行星輪式爬樓機器人，該類機器人每一個行星輪和固定行星輪的支架可以繞行星輪架主軸進行旋轉運動，同時每一個星輪也可以繞軸自轉，爬樓過程中，各星行輪和行星輪架一同繞星輪架主軸轉動，完成攀爬臺階的工作；但其缺點是行星輪本體結構體積增加會導致整個爬樓機器人重量增加，影響其載物或者其他工作的實現；其行星輪式爬樓機器人雖然成本很低，但結構較為復雜，需要人為進行對其輔助控制，穩定性較差，安全性不足。

3)、Mecanum輪式機器人，該類機器人是一種能夠實現前后運動、側向平移以及繞中心旋轉等運動的全方位移動機器人。該機器人運動靈活,控制簡單；但車輪機構復雜,成本要求高，對不平路面的適應能力較差，用于爬樓時由于各輪接地情況復雜，容易側滑，安全性不高。

4)、其它特殊結構爬樓機器人，如中國專利申請(申請號：202010177826.0)公開了一種全方位水平姿態爬樓機器人機械系統及方法，其核心是三組支腿交替支撐于臺階面上，實現上下爬樓裝置及方法；但其機械結構及控制均較為復雜，無法同時實現平地行走。美國專利申請(公開號：US2012/0175172A1)：公開了一種爬樓裝置，其技術方案：爬樓裝置具有至少四個通過電動推桿實現升降的伸縮機械腿，及用于臺階檢測的超聲波傳感器，具有微處理器控制裝置，通過控制算法，決定機械腿各關節的運動，實現爬樓，其機械精度要求高、控制方式復雜度高，可靠性難以保證。中國專利申請(申請號：201910385027.X)公開了一種爬樓及越障機器人以及其控制方法，提出了具有攀爬機構的爬樓機器人，爬樓過程由兩個攀爬機構的交替支撐實現；但平行四邊形框架結構可動部件數量多，爬樓過程中重心有一定的起伏，不夠平穩，對于不同斜度的樓梯，需要調節支撐機構方可適應，造成應用不便。

綜上，以上各類爬樓機器人普遍存在重心較高、穩定性差、爬樓過程中傾翻危險性大的問題，安全性不足；且造價成本高、結構復雜、很難得到實際運用。因此，研究一種穩定可靠、運行經濟、安全性高的機器人顯得尤為重要。

發明內容

本發明的目的在于，針對現有技術的不足，提供一種穩定性高、不易傾翻的水平低姿爬樓機器人及爬樓方法。