本發(fā)明涉及一種機(jī)器人,具體涉及一種爬梯越障機(jī)器人。

背景技術(shù)：

輪椅是肢體傷殘或行動(dòng)不便者的代步工具，但是常規(guī)輪椅適應(yīng)能力、機(jī)動(dòng)性都比較差，如果碰到如上下坡、樓梯、障礙物等復(fù)雜路況時(shí)，輪椅將難以通過(guò)。

因此，急需開發(fā)一種適應(yīng)能力強(qiáng)、靈活機(jī)動(dòng)性好，而且能夠通過(guò)各種復(fù)雜路況的越障輪椅。

申請(qǐng)人曾發(fā)明創(chuàng)造了一種越障輪椅，并申請(qǐng)了發(fā)明專利，通過(guò)第一驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)第一腳與第二腳行走間相互轉(zhuǎn)化，前后擺動(dòng)，通過(guò)第二驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)第一腳與第二腳的伸縮變化，從而很方便的實(shí)現(xiàn)障礙物跨越，適應(yīng)各種路況。

但是上述越障輪椅的第一腳與第二腳其伸縮幅度小，爬梯越障能力弱，對(duì)于高度較大的樓梯或障礙物，需要借助后側(cè)的連接件及升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行后側(cè)行走腳的整體升降，來(lái)間接增大高度差，實(shí)現(xiàn)樓梯越障功能，這就導(dǎo)致該越障輪椅需要更多的部件，操作更加麻煩，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大大增加了其重量，行動(dòng)不便。

另外，第一腳與第二腳的伸縮調(diào)整速度慢，同時(shí)還有結(jié)合越障輪椅后側(cè)的升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行協(xié)同操作，越障爬梯的速度也更慢了。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服背景技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種爬梯越障機(jī)器人，解決現(xiàn)有越障輪椅爬梯越障速度慢，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量重，調(diào)整行動(dòng)不流暢、不方便的問(wèn)題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案：一種爬梯越障機(jī)器人，包括機(jī)架和設(shè)置在機(jī)架上的行走系統(tǒng)、座椅系統(tǒng)以及操作系統(tǒng)；所述行走系統(tǒng)包括四組行走支撐腳，每組所述行走支撐腳包括第一伸縮支撐缸、第二伸縮支撐缸、第二驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及連接件，四組行走支撐腳分別通過(guò)連接件固定在機(jī)架底部的四角位置，所述第一伸縮支撐缸、第二伸縮支撐缸鉸接在連接件上，并通過(guò)第二驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成第一伸縮支撐缸與第二伸縮支撐缸沿鉸接端相向旋轉(zhuǎn)的聯(lián)動(dòng)配合；所述第二伸縮支撐缸的結(jié)構(gòu)與第一伸縮支撐缸的結(jié)構(gòu)相同，所述第一伸縮支撐缸包括若干依次套裝且相互之間滑移配合的套筒，所述套筒包括上套筒、若干中套筒、下套筒，所述上套筒上端設(shè)置有安裝框架；所述套筒內(nèi)設(shè)有剪叉式連桿機(jī)構(gòu)，所述剪叉式連桿機(jī)構(gòu)下端連接下套筒，上端伸出上套筒，并連接有驅(qū)使其伸縮的第一驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第一驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在安裝框架上，所述安裝框架與連接件鉸接。

所述剪叉式連桿機(jī)構(gòu)包括若干剪叉單元，每個(gè)剪叉單元包括交叉設(shè)置并鉸接的第一鉸接桿、第二鉸接桿，相鄰剪叉單元之間通過(guò)第一鉸接桿、第二鉸接桿鉸接連接；所述第一驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一伺服電機(jī)、第一絲桿、第一直線軌道、第二直線軌道、第一滑塊、兩個(gè)第二滑塊；所述第一直線軌道、第二直線軌道固定在安裝框架上，，所述第一直線軌道沿伸縮方向布置，所述第二直線軌道與第一直線軌道相垂直，所述第一滑塊與第一直線軌道滑移配合，并連接最上端的剪叉單元，所述第二滑塊與第二直線軌道滑移配合，并分別與最上端的剪叉單元的第一鉸接桿、第二鉸接桿的端部鉸接；所述第一絲桿與第一直線軌道平行布置，并穿過(guò)第一滑塊與其螺紋配合，所述第一伺服電機(jī)固定在安裝框架上，并通過(guò)第一傳動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)連接第一絲桿。

所述剪叉式連桿機(jī)構(gòu)與下套筒之間設(shè)有彈性緩沖件。

所述第一伸縮支撐缸底部還設(shè)有第一行走輪機(jī)構(gòu)，所述第一行走輪機(jī)構(gòu)包括第一支撐架、第一滾輪、第二伺服電機(jī)，第一轉(zhuǎn)軸，所述第一滾輪設(shè)置在第一轉(zhuǎn)軸兩端，并通過(guò)轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)地安裝在第一支撐架上，所述第二伺服電機(jī)通過(guò)第二傳動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)連接轉(zhuǎn)軸，帶動(dòng)第一滾輪同步旋轉(zhuǎn)。

所述第一滾輪、第二伺服電機(jī)，第一轉(zhuǎn)軸均設(shè)有2組，并分別對(duì)稱設(shè)置在第一支撐架的前后兩端。

所述第一支撐架上還設(shè)有剎車組件。

所述第二伸縮支撐缸底部還設(shè)有第二行走輪機(jī)構(gòu)，所述第二行走輪機(jī)構(gòu)包括第二支撐架、第二滾輪、第二轉(zhuǎn)軸，所述第二滾輪設(shè)置在第二轉(zhuǎn)軸兩端，并通過(guò)轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)地安裝在第二支撐架上。

所述第二滾輪、第二轉(zhuǎn)軸均設(shè)有2組，并分別對(duì)稱設(shè)置在第二支撐架的前后兩端。

第二驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第三伺服電機(jī)、第一傳動(dòng)齒輪、第二傳動(dòng)齒輪、第一曲型齒條、第二曲型齒條；第一曲型齒條固定在第一伸縮支撐缸，第二曲型齒條固定在第二伸縮支撐缸上，第三伺服電機(jī)固定在連接件上，并驅(qū)動(dòng)連接第一傳動(dòng)齒輪，所述第一傳動(dòng)齒輪分別與第二傳動(dòng)齒輪、第一曲型齒條嚙合，所述第二傳動(dòng)齒輪與第二曲型齒條嚙合。

本發(fā)明的有益效果是：采用以上方案，剪叉式連桿機(jī)構(gòu)具有更好的伸縮調(diào)整能力以及更快的伸縮調(diào)整速度，同時(shí)設(shè)置在相互套接滑移配合的套筒內(nèi)，兩者結(jié)合，既保證了伸縮幅度、伸縮速度，同時(shí)保證了強(qiáng)度能力，支撐更加穩(wěn)定牢固。因此，采用上述結(jié)構(gòu)的第一伸縮支撐缸與第二伸縮支撐缸，能夠使得爬梯越障機(jī)器人爬梯、越障能力更強(qiáng)，而且爬梯、越障時(shí)速度更快。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例爬梯越障機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例隱藏部分結(jié)構(gòu)后行走系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖2中a處的放大示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例第一伸縮支撐缸伸出時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例第一伸縮支撐缸收縮時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與剪叉式連桿機(jī)構(gòu)連接時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與剪叉式連桿機(jī)構(gòu)連接時(shí)另一視角的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8本發(fā)明實(shí)施例第一行走輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9本發(fā)明實(shí)施例第一行走輪機(jī)構(gòu)隱藏第一支撐架后的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10本發(fā)明實(shí)施例第二行走輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11本發(fā)明實(shí)施例座椅系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12本發(fā)明實(shí)施例座椅系統(tǒng)另一視角的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖13為本發(fā)明另一種實(shí)施例第一伸縮支撐缸的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖14為本發(fā)明另一種實(shí)施例第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與剪叉式連桿機(jī)構(gòu)連接時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中1-行走支撐腳，11-第一伸縮支撐缸，111-上套筒，112-下套筒，113-剪叉式連桿機(jī)構(gòu)，1131-第一鉸接桿，1132-第二鉸接桿，114-安裝框架，115-第一驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，1151-第一伺服電機(jī)，1152-第一絲桿，1153-第一直線軌道，1154-第二直線軌道，1155-第一滑塊，1156-第二滑塊，1157-第三直線軌道，1158-第三滑塊，12-第二驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，121-第三伺服電機(jī)，122-第一傳動(dòng)齒輪，123-第二傳動(dòng)齒輪，124-第一曲型齒條，125-第二曲型齒條，13-連接件，14-第二伸縮支撐缸，16-第一行走輪機(jī)構(gòu)，161-第一支撐架，162-第一滾輪，163-第二伺服電機(jī)，164-第一轉(zhuǎn)軸，165-剎車組件，17-第二行走輪機(jī)構(gòu)，171-第二支撐架，172-第二滾輪，173-第二轉(zhuǎn)軸，21-座椅，22-靠背，23-腳踏板，24-連接板，241-上連板，242-下連板，25-旋轉(zhuǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)，26-第三驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，3-機(jī)架。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明：

如圖所示，一種爬梯越障機(jī)器人，包括機(jī)架3和設(shè)置在機(jī)架3上的行走系統(tǒng)、座椅系統(tǒng)以及操作系統(tǒng)。

所述行走系統(tǒng)包括四組行走支撐腳1，每組所述行走支撐腳1包括第一伸縮支撐缸11、第二伸縮支撐缸14、第二驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)12以及連接件13，四組行走支撐腳1分別通過(guò)連接件13固定在機(jī)架4底部的四角位置，所述第一伸縮支撐缸11、第二伸縮支撐缸14鉸接在連接件13上，并通過(guò)第二驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)12構(gòu)成第一伸縮支撐缸11與第二伸縮支撐缸14沿鉸接端相向旋轉(zhuǎn)的聯(lián)動(dòng)配合。

第二驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)12能夠?qū)崿F(xiàn)第一伸縮支撐缸11與第二伸縮支撐缸14的前后相對(duì)擺動(dòng)，同時(shí)配合第一伸縮支撐缸11與第二伸縮支撐缸14，能夠?qū)崿F(xiàn)爬樓梯、跨越障礙物，適應(yīng)各種復(fù)雜路況。

其中，所述第一伸縮支撐缸11包括若干依次套裝且相互之間滑移配合的套筒，所述套筒包括上套筒111、若干中套筒、下套筒112，所述上套筒111上端設(shè)置有安裝框架114；所述套筒內(nèi)設(shè)有剪叉式連桿機(jī)構(gòu)113，所述剪叉式連桿機(jī)構(gòu)113下端連接下套筒112，上端伸出上套筒111，并連接有驅(qū)使其伸縮的第一驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)115，所述第一驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)115安裝在安裝框架114上，所述安裝框架114與連接件13鉸接。

剪叉式連桿機(jī)構(gòu)113具有更好的伸縮調(diào)整能力以及更快的伸縮調(diào)整速度，同時(shí)設(shè)置在相互套接滑移配合的套筒內(nèi)，兩者結(jié)合，既保證了伸縮幅度、伸縮速度，同時(shí)保證了強(qiáng)度能力，支撐更加穩(wěn)定牢固。因此，采用上述結(jié)構(gòu)的第一伸縮支撐缸11與第二伸縮支撐缸14，能夠使得爬梯越障機(jī)器人爬梯、越障能力更強(qiáng)，而且爬梯、越障時(shí)速度更快。

如圖所示，所述剪叉式連桿機(jī)構(gòu)113包括若干剪叉單元，每個(gè)剪叉單元包括交叉設(shè)置并鉸接的第一鉸接桿1131、第二鉸接桿1132，相鄰剪叉單元之間通過(guò)第一鉸接桿1131、第二鉸接桿1132鉸接連接；所述第一驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)115包括第一伺服電機(jī)1151、第一絲桿1152、第一直線軌道1153、第二直線軌道1154、第一滑塊1155、兩個(gè)第二滑塊1156；所述第一直線軌道1153、第二直線軌道1154固定在安裝框架114上，，所述第一直線軌道1153沿伸縮方向布置，所述第二直線軌道1154與第一直線軌道1153相垂直，所述第一滑塊1155與第一直線軌道1153滑移配合，并連接最上端的剪叉單元，所述第二滑塊1156與第二直線軌道1154滑移配合，并分別與最上端的剪叉單元的第一鉸接桿1131、第二鉸接桿1132的端部鉸接；所述第一絲桿1152與第一直線軌道1153平行布置，并穿過(guò)第一滑塊1155與其螺紋配合，所述第一伺服電機(jī)1151固定在安裝框架114上，并通過(guò)第一傳動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)連接第一絲桿1152。

操作時(shí)，第一伺服電機(jī)1151啟動(dòng)，通過(guò)第一傳動(dòng)組件帶動(dòng)第一絲桿1152轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)第一滑塊1155沿第一直線軌道1153滑移，第一滑塊1155則帶動(dòng)剪叉單元同步動(dòng)作，同時(shí)該剪叉單元的第一鉸接桿1131、第二鉸接桿1132的端部通過(guò)第二滑塊1156、第二直線軌道1154限位相對(duì)活動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)剪叉式連桿機(jī)構(gòu)113的快速伸縮調(diào)整。

其中，第一傳動(dòng)組件采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)組件，能夠更合理地安裝連接，方便第一伸縮支撐缸11安裝連接，當(dāng)然也可直接采用聯(lián)軸器或其他方式進(jìn)行連接傳遞。

當(dāng)然，所述第一驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)115也可以如圖13-14所示，包括第一伺服電機(jī)1151、第一絲桿1152、第三直線軌道1157、兩個(gè)第三滑塊1158，所述第一伺服電機(jī)1151驅(qū)動(dòng)連接第一絲桿1152，所述第一絲桿1152與第三直線軌道1157平行，且其兩端設(shè)置相互對(duì)稱的螺紋牙絲，兩個(gè)所述第三滑塊1158對(duì)稱布置在第一絲桿1152兩端，與第一絲桿1152螺紋配合；兩個(gè)所述第三滑塊1158分別與最上端的剪叉單元的第一鉸接桿1131、第二鉸接桿1132的端部鉸接。

第一伺服電機(jī)1151能驅(qū)動(dòng)第一絲桿1152轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第一絲桿1152能帶動(dòng)兩個(gè)第三滑塊1158同步相向或相反移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)剪叉式連桿機(jī)構(gòu)的快速伸縮調(diào)整，調(diào)整更加穩(wěn)定。

進(jìn)一步的，所述剪叉式連桿機(jī)構(gòu)113與下套筒112之間設(shè)有彈性緩沖件，在其支撐活動(dòng)時(shí)，彈性緩沖件起到一個(gè)彈性緩沖效果，在用作越障輪椅的支撐腳時(shí)，在越障行走時(shí)，既能夠保證使用者的舒適度，又能夠保護(hù)剪叉式連桿機(jī)構(gòu)不受直接沖擊，提高使用壽命。

所述彈性緩沖件可以直接采用彈簧結(jié)構(gòu)。

另外，所述第二伸縮支撐缸14的結(jié)構(gòu)與第一伸縮支撐缸11的結(jié)構(gòu)相同，這里就不做贅述。

如圖所示，所述第一伸縮支撐缸11底部還設(shè)有第一行走輪機(jī)構(gòu)16，所述第一行走輪機(jī)構(gòu)16包括第一支撐架161、第一滾輪162、第二伺服電機(jī)163，第一轉(zhuǎn)軸164，所述第一滾輪162設(shè)置在第一轉(zhuǎn)軸164兩端，并通過(guò)轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)地安裝在第一支撐架161上，所述第二伺服電機(jī)163通過(guò)第二傳動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)連接轉(zhuǎn)軸，帶動(dòng)第一滾輪162同步旋轉(zhuǎn)。通過(guò)第二伺服電機(jī)163驅(qū)動(dòng)第一滾輪162動(dòng)作實(shí)現(xiàn)前行或后退，行走更加方便。

其中，所述第一滾輪162、第二伺服電機(jī)163，第一轉(zhuǎn)軸164均設(shè)有2組，并分別對(duì)稱設(shè)置在第一支撐架161的前后兩端，使得整體穩(wěn)定性更好。

如圖所示，所述第一支撐架161上還設(shè)有剎車組件165，剎車組件165包括與第一滾輪162適配的剎車片一起驅(qū)動(dòng)剎車片動(dòng)作的聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過(guò)剎車組件165能夠即使剎車以及駐車保持，效果更好。

如圖所示，所述第二伸縮支撐缸14底部還設(shè)有第二行走輪機(jī)構(gòu)17，所述第二行走輪機(jī)構(gòu)17包括第二支撐架171、第二滾輪172、第二轉(zhuǎn)軸173，所述第二滾輪172設(shè)置在第二轉(zhuǎn)軸173兩端，并通過(guò)轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)地安裝在第二支撐架171上。所述第二行走輪機(jī)構(gòu)17起到支撐隨動(dòng)的效果，因此無(wú)需設(shè)置動(dòng)力源，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單。

當(dāng)然，所述第二滾輪172、第二轉(zhuǎn)軸173均設(shè)有2組，并分別對(duì)稱設(shè)置在第二支撐架171的前后兩端，使得整體穩(wěn)定性更好。

如圖所示，第二驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)12包括第三伺服電機(jī)121、第一傳動(dòng)齒輪122、第二傳動(dòng)齒輪123、第一曲型齒條124、第二曲型齒條125；第一曲型齒條124固定在第一伸縮支撐缸11，第二曲型齒條125固定在第二伸縮支撐缸14上，第三伺服電機(jī)121固定在連接件13上，并驅(qū)動(dòng)連接第一傳動(dòng)齒輪122，所述第一傳動(dòng)齒輪122分別與第二傳動(dòng)齒輪123、第一曲型齒條124嚙合，所述第二傳動(dòng)齒輪123與第二曲型齒條125嚙合。

第三伺服電機(jī)121能驅(qū)動(dòng)第一傳動(dòng)齒輪122同步轉(zhuǎn)動(dòng)，第一傳動(dòng)齒輪122則帶動(dòng)第一曲型齒條124反向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)第一伸縮支撐缸11繞與第三伺服電機(jī)121相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)，第一傳動(dòng)齒輪122通過(guò)第二傳動(dòng)齒輪123帶動(dòng)第二曲型齒條125同向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)第二伸縮支撐缸14繞與第三伺服電機(jī)121相同的方向轉(zhuǎn)動(dòng)；

由此通過(guò)改變第三伺服電機(jī)121的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)第一伸縮支撐缸11、第二伸縮支撐缸14不斷的相對(duì)來(lái)回?cái)[動(dòng)。不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，聯(lián)動(dòng)巧妙，控制更加精確；而且只用一個(gè)第三伺服電機(jī)121就能同時(shí)驅(qū)動(dòng)第一伸縮支撐缸11、第二伸縮支撐缸14，成本更低。

如圖所示，所述座椅系統(tǒng)包括座椅21、靠背22、腳踏板23、連接板24；所述座椅21固定在機(jī)架3上，所述靠背22與座椅21的后端之間、所述連接板24的一端與座椅21的前端之間、所述連接板24的另一端與腳踏板之間均通過(guò)一組旋轉(zhuǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)25活動(dòng)旋轉(zhuǎn)配合。通過(guò)旋轉(zhuǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)25，能夠適當(dāng)調(diào)整靠背22與座椅21之間的角度、座椅21與連接板24之間的角度，連接板24與腳踏板23之間的角度，使使用者坐在輪椅上時(shí)，更加舒適，而且可以直接調(diào)整成平躺的結(jié)構(gòu)，變成一張可移動(dòng)的床，直接平躺在上面。

所述連接板24包括上連板241、下連板242，所述上連板241與下連板242滑移配合，所述上連板241與下連板242之間設(shè)有驅(qū)動(dòng)其相對(duì)滑移的第三驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)26。連接板24設(shè)置成長(zhǎng)度可調(diào)的結(jié)構(gòu)，使輪椅能適應(yīng)各種不同身高腿長(zhǎng)的使用者，同時(shí)長(zhǎng)度調(diào)整配合角度調(diào)整，在爬樓梯或者越障礙時(shí)，能夠起到輔助爬梯越障的效果。

進(jìn)一步的，所述下連板242下端還設(shè)有滾動(dòng)輪27，在爬梯或越障時(shí)，實(shí)現(xiàn)輔助行走，避免摩擦。

實(shí)施例不應(yīng)視為對(duì)發(fā)明的限制，但任何基于本發(fā)明的精神所作的改進(jìn)，都應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。