一种可地面行走及爬楼梯机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种可地面行走及爬楼梯机器人，包括壳体、平地行走机构、主运动脚机构、辅助脚机构和控制单元；其中，壳体顶部设置有载物台，用于放置需运动的货物；平地行走机构用于平地行走和拐弯；主运动脚机构包括可转动地设置在壳体两侧的第一主脚和第二主脚、以及安装在壳体内部的主驱动装置，辅助脚机构包括可伸缩地设置在壳体尾端的第一辅助脚和第二辅助脚、以及安装在壳体内部的辅助驱动装置。本发明专利技术提供的爬楼梯机器人，攀爬楼梯过程中，由主运动脚机构和辅助脚机构共同支撑，机身平稳上升；平地行走中，由平地行走机构支撑，由此能够实现载物台在运输过程中都处于水平的状态，所载货物不易滑落，整体结构简单且牢固，承载能力较强。

【技术实现步骤摘要】
一种可地面行走及爬楼梯机器人
本专利技术涉及智能机器人领域，尤其涉及一种具有运输货物功能的可地面行走及爬楼梯机器人。
技术介绍
机器人是一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机，或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。智能机器人则是一个在感知、思维效应方面全面模拟人的机器系统，外形不一定像人。它是人工智能技术的综合试验场，可以全面地考察人工智能各个领域的技术，研究它们相互之间的关系。还可以在有害环境中代替人从事危险工作、上天下海、战场作业等方面大显身手。一部智能机器人应该具备三方面的能力：感知环境的能力、执行某种任务而对环境施加影响的能力和把感知与行动联系起来的能力。智能机器人与工业机器人的根本区别在于，智能机器人具有感知功能与识别、判断及规划功能。目前，在一些没有配备电梯的楼房中，为了解决不同楼层之间货物搬运的问题，经常会使用一些辅助装置来代替人工劳力，爬楼梯机器人就是其中一种。现有技术中，爬楼梯机器人大多采用的是履带式、叶轮式结构，在爬楼梯过程中，其载物台会形成一个倾斜的角度，可能导致所载货物从载物台上滑落，对货物造成损害，对于在场的人员也存在潜在的危险。且无论采用履带式还是叶轮式结构，整体构造都很复杂以及质量较重，使用时间久了，会对楼梯本体造成一定的损害，如瓷块表面的划伤，破裂等，而且都需要较大的驱动功率。
技术实现思路
为了克服目前爬楼梯机器人在爬楼梯过程，其载物台会形成一定的倾斜角度，货物可能会从载物台上滑落的问题，本专利技术提供一种机身平稳上升、所载货物始终保持水平的可地面行走及爬楼梯机器人。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种可地面行走及爬楼梯机器人，包括壳体、平地行走机构、主运动脚机构、辅助脚机构和控制单元；所述壳体顶部设置有载物台；所述平地行走机构设于所述壳体的底部；所述主运动脚机构包括可转动地设置在所述壳体两侧的第一主脚和第二主脚、以及安装在所述壳体内部的主驱动装置，所述第一主脚和第二主脚均为类椭圆形，所述主驱动装置与所述第一主脚、第一主脚传动连接，用于驱动所述第一主脚和第二主脚转动；所述辅助脚机构包括可伸缩地设置在所述壳体尾端的第一辅助脚和第二辅助脚、以及安装在所述壳体内部的辅助驱动装置，所述辅助驱动装置与所述第一辅助脚、第二辅助脚传动连接，用于驱动所述第一辅助脚和第二辅助脚做伸缩运动；所述第一主脚和第二主脚的长半轴的长度大于或等于所述第一辅助脚和第二辅助脚的最大高度；所述控制单元与所述平地行走机构、主驱动装置和辅助驱动装置电连接，用于控制所述平地行走机构、主驱动装置和辅助驱动装置的工作状态；当处于平地行走状态时，所述第一辅助脚和第二辅助脚收缩使得其底部，同时所述第一主脚和第二主脚保持在水平位置，且此时所述第一主脚和第二主脚的底部不低于所述平地行走机构的底部；当处于爬楼梯状态时，所述第一辅助脚和第二辅助脚伸长使其底部低于所述平地行走机构的底部，同时驱动所述第一主脚和第二主脚转动。作为优选方案，所述辅助驱动装置包括第一传动轴、第二传动轴、第一传动齿轮、第二传动齿轮、辅助电机和齿轮座；所述第一传动轴的一端固定于所述第一辅助脚的一端，所述第二传动轴的一端固定在所述第二辅助脚的一端；所述第一传动轴的另一端和所述第二传动轴的另一端两者中，任择其一与所述辅助脚电机传动连接，另一者固定于所述齿轮座；所述第一传动齿轮设置在所述第一传动轴上，所述第二传动齿轮设置在所述第二传动轴上。作为优选方案，所述壳体位于行走方向的前端面上设置有一个或者一个以上的滚珠轮。作为优选方案，所述平地行走机构包括设于壳体底部的滚轮和用于驱动所述滚轮滚动以进行平地行走的滚动电机。作为优选方案，在第四种可能实现的方式中，所述平地行走机构还包括设于壳体底部的万向轮，所述万向轮设于所述滚轮位于行走方向上的前后两侧。作为优选方案，所述第一辅助脚包括第一水平杆和第一转动件，所述第一水平杆的一端为自由端，其另一端与所述第一转动件的一端连接，所述第一转动件的另一端与所述辅助驱动装置连接，所述辅助驱动装置驱动所述第一转动件在竖直面上转动并带动速搜第一水平杆做升降运动；所述第二辅助脚包括第二水平杆和第二转动件，所述第二水平杆的一端为自由端，其另外一端与所述第二转动件的一端连接，所述第一转动件的另一端与所述辅助驱动装置连接，所述辅助驱动装置驱动所述第二转动件在竖直面上转动并带动所述第二水平杆做升降运动；所述第一水平杆和第二水平杆在上升过程中二者相互远离并在最高位置时贴附于所述壳体底部的两侧边缘，且其底部高于所述平地行走机构的底部，由此形成所述第一辅助脚和第二辅助脚的整体伸缩运动。作为优选方案，所述壳体底部的两侧边缘分别设有可容纳所述第一水平杆的第一凹槽和可容纳所述第二水平杆的第二凹槽。作为优选方案，所述控制单元包括主控制模块、驱动模块和距离检测模块，所述驱动模块与所述平地行走机构、主运动脚机构和辅助脚机构电连接，用于控制所述平地行走机构、主运动脚机构和辅助脚机构的运动状态；所述距离检测模块设于所述壳体位于行走方向的前端面上，用于检测机器人与楼梯之间的距离。作为优选方案，所述控制单元还包括与所述主控制模块电连接的避障模块，所述避障模块设于壳体的底部，用于检测障碍物，并将障碍物信号发送至主控制模块，所述主控制模块控制机器人逃开障碍物。作为优选方案，所述控制单元还包括与所述主控制模块电连接的陀螺仪传感器与倾角传感器，所述陀螺仪传感器与倾角传感器设于壳体内。本专利技术实施例所提供的一种可地面行走及爬楼梯机器人，与现有技术相比，其有益效果是：(1)在功能方面，壳体顶部设有载物台，可放置所需运输的货物，实现了机器人搬运工的作用，特别适用于快递公司和家庭日常使用的场合货物的搬运，减轻人工搬运的苦劳，在搬运过程中，本专利技术装置能始终保持货物的水平以及机身的平稳，有效避免了货物在楼梯搬运中滑落。(2)在结构方面，平地行走中，由平地行走机构支撑并保持机身的平稳，同时也可以带动机器人向前运动或者拐弯运动；在爬楼梯机器人攀爬楼梯的过程中，当第一主脚和第二主脚开始做旋转运动时，第一辅助脚和第二辅助脚也开始做伸展运动，在第一主脚、第二主脚、第一辅助脚和第二辅助脚接触地面后，平地行走机构离开地面，从而由第一主脚、第二主脚、第一辅助脚和第二辅助脚支撑起整个机器人并保持机身的平稳，并且由第一主脚和第二主脚与地面的摩擦力作用带动机器人做向前运动。由此保证无论在爬楼梯过程中还是在平地行走过程中，其载物台都处于水平的状态，整体结构简单且牢固，承载能力较强。(3)进一步的，在复杂的路况上也有很好的适应性，利用避障模块可以自主的避开障碍物，自行规划最佳路径。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一种可地面行走及爬楼梯机器人爬楼梯状态下结构示意图。图2为本专利技术一种可地面行走及爬楼梯机器人平地行走状态下结构示意图。图3为本专利技术一种可地面行走及爬楼梯机器人辅助脚机构示意图。图4为本专利技术一种可地面行走及爬楼梯机器人的局部剖视示意图。图5为本专利技术一种可地面行走本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可地面行走及爬楼梯机器人，其特征在于，包括：壳体、平地行走机构、主运动脚机构、辅助脚机构和控制单元；所述壳体顶部设置有载物台；所述平地行走机构设于所述壳体的底部；所述主运动脚机构包括可转动地设置在所述壳体两侧的第一主脚和第二主脚、以及安装在所述壳体内部的主驱动装置，所述第一主脚和第二主脚均为类椭圆形，所述主驱动装置与所述第一主脚、第一主脚传动连接，用于驱动所述第一主脚和第二主脚转动；所述辅助脚机构包括可伸缩地设置在所述壳体尾端的第一辅助脚和第二辅助脚、以及安装在所述壳体内部的辅助驱动装置，所述辅助驱动装置与所述第一辅助脚、第二辅助脚传动连接，用于驱动所述第一辅助脚和第二辅助脚做伸缩运动；所述第一主脚和第二主脚的长半轴的长度大于或等于所述第一辅助脚和第二辅助脚的最大高度；所述控制单元与所述平地行走机构、主驱动装置和辅助驱动装置电连接，用于控制所述平地行走机构、主驱动装置和辅助驱动装置的工作状态；当处于平地行走状态时，所述第一辅助脚和第二辅助脚收缩使得其底部，同时所述第一主脚和第二主脚保持在水平位置，且此时所述第一主脚和第二主脚的底部不低于所述平地行走机构的底部；当处于爬楼梯状态时，所述第一辅助脚和第二辅助脚伸长使其底部低于所述平地行走机构的底部，同时驱动所述第一主脚和第二主脚转动。...

【技术特征摘要】
1.一种可地面行走及爬楼梯机器人，其特征在于，包括：壳体、平地行走机构、主运动脚机构、辅助脚机构和控制单元；所述壳体顶部设置有载物台；所述平地行走机构设于所述壳体的底部；所述主运动脚机构包括可转动地设置在所述壳体两侧的第一主脚和第二主脚、以及安装在所述壳体内部的主驱动装置，所述第一主脚和第二主脚均为类椭圆形，所述主驱动装置与所述第一主脚、第一主脚传动连接，用于驱动所述第一主脚和第二主脚转动；所述辅助脚机构包括可伸缩地设置在所述壳体尾端的第一辅助脚和第二辅助脚、以及安装在所述壳体内部的辅助驱动装置，所述辅助驱动装置与所述第一辅助脚、第二辅助脚传动连接，用于驱动所述第一辅助脚和第二辅助脚做伸缩运动；所述第一主脚和第二主脚的长半轴的长度大于或等于所述第一辅助脚和第二辅助脚的最大高度；所述控制单元与所述平地行走机构、主驱动装置和辅助驱动装置电连接，用于控制所述平地行走机构、主驱动装置和辅助驱动装置的工作状态；当处于平地行走状态时，所述第一辅助脚和第二辅助脚收缩使得其底部，同时所述第一主脚和第二主脚保持在水平位置，且此时所述第一主脚和第二主脚的底部不低于所述平地行走机构的底部；当处于爬楼梯状态时，所述第一辅助脚和第二辅助脚伸长使其底部低于所述平地行走机构的底部，同时驱动所述第一主脚和第二主脚转动。2.根据权利要求1所述的可地面行走及爬楼梯机器人，其特征在于，所述辅助驱动装置包括第一传动轴、第二传动轴、第一传动齿轮、第二传动齿轮、辅助电机和齿轮座；所述第一传动轴的一端固定于所述第一辅助脚的一端，所述第二传动轴的一端固定在所述第二辅助脚的一端；所述第一传动轴的另一端和所述第二传动轴的另一端两者中，任择其一与所述辅助脚电机传动连接，另一者固定于所述齿轮座；所述第一传动齿轮设置在所述第一传动轴上，所述第二传动齿轮设置在所述第二传动轴上。3.根据权利要求1所述的可地面行走及爬楼梯机器人，其特征在于，所述壳体位于行走方向的前端面上设置有一个或者一个以上的滚珠轮。4.根据权利要求1所述的可地面行走及爬楼梯机器人，其特征在于，所述平地行走机构包括设于壳体底部的滚轮和用于驱动所...

【专利技术属性】
技术研发人员：申耀武，毕沛锋，陈宇婷，廖幸华，
申请(专利权)人：广州南洋理工职业学院，
类型：发明
国别省市：广东,44