爬樓及平地運(yùn)載機(jī)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種爬樓及平地運(yùn)載機(jī)器，包括行走機(jī)構(gòu)、支撐機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)（11），傳動機(jī)構(gòu)固定于支撐機(jī)構(gòu)上與行走機(jī)構(gòu)相連接，其特征在于：所述行走機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)支撐機(jī)構(gòu)的平移和上下樓梯；控制系統(tǒng)（11）實(shí)現(xiàn)對行走機(jī)構(gòu)和支撐機(jī)構(gòu)的運(yùn)動控制。所述行走機(jī)構(gòu)包括至少四個車輪（8）和八個腳架（9），每兩腳架（9）對稱分布于一個車輪（8）上、與車輪（8）活動連接，腳架（9）下端面始終與地面平行；車輪（8）的直徑大于腳架（9）的高度。所述每個車輪（8）上的兩腳架（9）之間設(shè)有活動連接的連桿（10）。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)爬樓梯且能在平地行走的功能，具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)動平穩(wěn)、安全性高、便于控制、成本低的特點(diǎn)。
【專利說明】
爬樓及平地運(yùn)載機(jī)器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于運(yùn)載機(jī)器技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是涉及一種能自主上下樓梯和平地移動的運(yùn)載機(jī)器。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]爬樓機(jī)器的爬樓方式主要有輪組式、步行式和履帶式。步行式機(jī)器是通過仿生學(xué)實(shí)現(xiàn)爬樓，靈活性好、自由度高，因此結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要的傳感器數(shù)量巨大，控制程序復(fù)雜，成本高，在實(shí)際應(yīng)用中受到很大的限制。履帶式爬樓機(jī)器通過履帶的傳動實(shí)現(xiàn)爬樓，由于比較笨重、運(yùn)動不靈活，使用受到很多限制。輪組式爬樓機(jī)器利用成組的車輪轉(zhuǎn)到實(shí)現(xiàn)爬樓，移動靈活、控制簡單、易于實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)有技術(shù)中，步行式爬樓機(jī)器在平地行走時(shí)運(yùn)動幅度大，移動遲緩，穩(wěn)定性差，不具備避障能力。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述缺點(diǎn)而提供一種能實(shí)現(xiàn)爬樓梯和平地行走功能，具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)動平穩(wěn)、安全性高、便于控制、成本低的爬樓及平地運(yùn)載機(jī)器。
[0006]本發(fā)明的爬樓及平地運(yùn)載機(jī)器，包括行走機(jī)構(gòu)、支撐機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)，傳動機(jī)構(gòu)固定于支撐機(jī)構(gòu)上與行走機(jī)構(gòu)相連接，其中:所述行走機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)支撐機(jī)構(gòu)的平移和上下樓梯;控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對行走機(jī)構(gòu)和支撐機(jī)構(gòu)的運(yùn)動控制。
[0007]上述的爬樓及平地運(yùn)載機(jī)器，其中:所述行走機(jī)構(gòu)包括至少四個車輪和八個腳架，每兩腳架對稱分布于一個車輪上，與車輪活動連接，腳架下端面始終與地面平行;車輪的直徑大于腳架的高度。
[0008]上述的爬樓及平地運(yùn)載機(jī)器，其中:所述每個車輪上的兩腳架之間設(shè)有活動連接的連桿。
[0009]上述的爬樓及平地運(yùn)載機(jī)器，其中:所述為腳架為三角形。
[0010]上述的爬樓及平地運(yùn)載機(jī)器，其中:所述支撐機(jī)構(gòu)由框架結(jié)構(gòu)的機(jī)架組成。
[0011]上述的爬樓及平地運(yùn)載機(jī)器，其中:所述傳動機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、雙頭蝸輪蝸桿和單頭蝸輪蝸桿，電機(jī)固定于機(jī)架上、分別與控制系統(tǒng)和雙頭蝸輪蝸桿一端相連接，雙頭蝸輪蝸桿另一端與傳動軸相連接，傳動軸的兩端分別設(shè)有單頭蝸輪蝸桿，單頭蝸輪蝸桿另一端與輪軸相連，輪軸兩端分別設(shè)有車輪。
[0012]上述的爬樓及平地運(yùn)載機(jī)器，其中:所述傳動軸上設(shè)有軸承座。
[0013]
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的相比，具有明顯的有益效果，由以上方案可知，
所述行走機(jī)構(gòu)包括至少四個車輪和八個腳架，每兩腳架對稱分布于一個車輪上，與車輪活動連接。行走機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)支撐機(jī)構(gòu)的平移和上下樓梯。腳架為三角形，與車輪活動連接，在車輪轉(zhuǎn)動過程中，靠重力使得腳架下端面始終與樓梯臺面平行接觸，保證具有較大的接觸面積，保證車體的穩(wěn)定性。每個車輪上的兩腳架之間設(shè)有固定連接的連桿，保證腳架在運(yùn)動過程中的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，此外由于腳架用重力作用保持水平，兩腳架用連桿連接，可以保證腳不晃動且能保證腳架下端面的水平。此外，車輪的直徑大于腳架的高度，當(dāng)車體運(yùn)動到平面時(shí)，可以將所有腳架收入車輪以內(nèi)，保證在平面運(yùn)動時(shí)車體的穩(wěn)定性，可以改變步行式爬樓機(jī)器平地行走重心幅度大，動作緩慢的缺點(diǎn)。支撐機(jī)構(gòu)由框架結(jié)構(gòu)的機(jī)架組成，框架結(jié)構(gòu)便于安裝且可減輕重量。傳動機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、雙頭蝸輪蝸桿和單頭蝸輪蝸桿，可實(shí)現(xiàn)二級減速，且蝸輪蝸桿具有自鎖的功能，在爬樓過程中可以在任意狀態(tài)下停止或啟動機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)器由于自鎖功能而不會發(fā)生逆向轉(zhuǎn)動，能夠保證被運(yùn)載物體的安全性。
[0014]總之，本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)爬樓梯且能在平地行走的功能，具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)動平穩(wěn)、安全性高、便于控制、成本低的特點(diǎn)。
[0015]以下通過附圖和【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步說明本發(fā)明的有益效果。
[0016]
【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1的1-1剖示圖；
圖3為圖1的正視圖。
[0017]圖中標(biāo)記:
1、機(jī)架;2、電機(jī);3、傳動軸;4、雙頭蝸輪蝸桿;5、軸承座;6、單頭蝸輪蝸桿;7、輪軸;8、車輪;9、腳架;10、連桿;11、控制系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的爬樓及平地運(yùn)載機(jī)器結(jié)構(gòu)【具體實(shí)施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
[0019]參見圖1至圖3，本發(fā)明的爬樓及平地運(yùn)載機(jī)器，包括行走機(jī)構(gòu)、支撐機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)11，傳動機(jī)構(gòu)固定于支撐機(jī)構(gòu)上與行走機(jī)構(gòu)相連接，其中:所述行走機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)支撐機(jī)構(gòu)的平移和上下樓梯;控制系統(tǒng)11實(shí)現(xiàn)對行走機(jī)構(gòu)和支撐機(jī)構(gòu)的運(yùn)動控制。所述行走機(jī)構(gòu)包括至少四個車輪8和八個腳架9，每兩腳架9對稱分布于一個車輪8上，與車輪8活動連接，腳架9下端面始終與地面平行;車輪8的直徑大于腳架9的高度。所述每個車輪8上的兩腳架9之間設(shè)有活動連接的連桿10。所述為腳架9為三角形。所述支撐機(jī)構(gòu)由框架結(jié)構(gòu)的機(jī)架I組成。所述傳動機(jī)構(gòu)包括電機(jī)2、雙頭蝸輪蝸桿4和單頭蝸輪蝸桿6，電機(jī)2固定于機(jī)架I上、分別與控制系統(tǒng)11和雙頭蝸輪蝸桿4 一端相連接，雙頭蝸輪蝸桿4另一端與傳動軸3相連接，傳動軸3兩端分別設(shè)有單頭蝸輪蝸桿6，單頭蝸輪蝸桿6另一端與輪軸7相連，輪軸7兩端分別設(shè)有車輪8。所述傳動軸3上設(shè)有軸承座5。
[0020]使用時(shí)，腳架9轉(zhuǎn)動點(diǎn)高于樓梯高度，兩腳架9由車輪8帶動，交替上升，實(shí)現(xiàn)爬樓功能。在車輪8轉(zhuǎn)動過程中，腳架9的下端面始終與樓梯臺面平行接觸。地面提供的支持力始終豎直向上，在樓梯傾角范圍內(nèi)支持力方向與車身機(jī)架I呈銳角關(guān)系，所以機(jī)器人在爬樓過程中，不會出現(xiàn)傾覆的現(xiàn)象。為了減輕重量，可在腳架9的中部開槽。車輪8的直徑大于腳架9的高度，當(dāng)其中一腳架(抬升腳架)隨車輪轉(zhuǎn)動至最高點(diǎn)，與另一角架(支撐腳架)隨車輪運(yùn)動到最低點(diǎn)，此時(shí)兩腳架9在垂直方向共線，抬升腳架不會與支撐腳架有任何接觸，且兩腳架9按一定距離，交錯對稱安裝在車輪8上，兩腳架9之間存在一定交錯間隙。當(dāng)車體運(yùn)動到平面時(shí)，可以將所有腳架9收入車輪8以內(nèi)，保證在平面運(yùn)動時(shí)車體的穩(wěn)定性。此時(shí)腳架9可由螺栓固定在車輪8上，螺栓只承受腳架9的重量。即機(jī)器到達(dá)平地后，由四個車輪8承受負(fù)載并完成運(yùn)動，這時(shí)也可適當(dāng)增大傳動軸3的轉(zhuǎn)動速度，提高機(jī)器的運(yùn)載效率。此外，腳架9下端面可增設(shè)一層橡膠，增大與地面的摩擦力。
[0021]在運(yùn)動過程中，機(jī)架I始終與平面或傾斜面保持平行。機(jī)架I的材料可選擇輕質(zhì)高強(qiáng)度材料?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的機(jī)架I可做成活動的，便于裝拆。
[0022]傳動機(jī)構(gòu)采用二級減速。蝸輪蝸桿具有自鎖的功能，在爬樓過程中可以在任意狀態(tài)下停止或啟動機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)器人由于自鎖功能而不會發(fā)生逆向轉(zhuǎn)動，能夠保證被運(yùn)載物體的安全性。傳動軸3上設(shè)有軸承座5為兩個。
[0023]當(dāng)車身負(fù)載時(shí)，需要將被承載物與機(jī)架I固定為一體，避免被承載物因慣性產(chǎn)生晃動而影響車體的穩(wěn)定運(yùn)行。被承載物應(yīng)相對于機(jī)架I的重心對稱安裝，使上樓時(shí)機(jī)器人的腳架9均勻受力，保證機(jī)器人上下樓的重心平穩(wěn)。
[0024]控制系統(tǒng)11包括車載控制系統(tǒng)和無線控制系統(tǒng)，車載控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對傳動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動，無線控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對車載控制系統(tǒng)的控制。控制系統(tǒng)為繼電器控制，繼電器控制電流的通斷，通過無線遙控器控制電機(jī)電流方向?qū)崿F(xiàn)電機(jī)I正反轉(zhuǎn)。
[0025]
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，任何未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種爬樓及平地運(yùn)載機(jī)器，包括行走機(jī)構(gòu)、支撐機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)(11)，傳動機(jī)構(gòu)固定于支撐機(jī)構(gòu)上與行走機(jī)構(gòu)相連接，其特征在于:所述行走機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)支撐機(jī)構(gòu)的平移和上下樓梯;控制系統(tǒng)(11)實(shí)現(xiàn)對行走機(jī)構(gòu)和支撐機(jī)構(gòu)的運(yùn)動控制。2.如權(quán)利要求1所述的爬樓及平地運(yùn)載機(jī)器，其特征在于:所述行走機(jī)構(gòu)包括至少四個車輪(8)和八個腳架(9)，每兩腳架(9)對稱分布于一個車輪(8)上、與車輪(8)活動連接，腳架(9)下端面始終與地面平行;車輪(8)的直徑大于腳架(9)的高度。3.如權(quán)利要求2所述的爬樓及平地運(yùn)載機(jī)器，其特征在于:所述每個車輪(8)上的兩腳架(9 )之間設(shè)有活動連接的連桿(10)。4.如權(quán)利要求2或3所述的爬樓及平地運(yùn)載機(jī)器，其特征在于:所述為腳架(9)為三角形。5.如權(quán)利要求1所述的爬樓及平地運(yùn)載機(jī)器，其特征在于:所述支撐機(jī)構(gòu)由框架結(jié)構(gòu)的機(jī)架(I)組成。6.如權(quán)利要求1、3或5所述的爬樓及平地運(yùn)載機(jī)器，其特征在于:所述傳動機(jī)構(gòu)包括電機(jī)(2)、雙頭蝸輪蝸桿(4)和單頭蝸輪蝸桿(6)，電機(jī)(2)固定于機(jī)架(I)上、分別與控制系統(tǒng)(11)和雙頭蝸輪蝸桿(4) 一端相連接，雙頭蝸輪蝸桿(4)另一端與傳動軸(3)相連接，傳動軸(3)兩端分別設(shè)有單頭蝸輪蝸桿(6)，單頭蝸輪蝸桿(6)另一端與輪軸(7)相連，輪軸(7)兩端分別設(shè)有車輪(8)。7.如權(quán)利要求6所述的爬樓及平地運(yùn)載機(jī)器，其特征在于:所述傳動軸(3)上設(shè)有軸承座(5)。
【文檔編號】B62D57/028GK105835980SQ201610368728
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】雷蔓, 余歡樂, 何曉芬, 方永鋒
【申請人】貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院