一种家用式爬楼机器人装置及其置物箱平衡控制方法制造方法及图纸

一种家用式爬楼机器人装置及其置物箱平衡控制方法，属于民用机器人技术领域。所述家用式爬楼机器人装置包括器件盒，所述器件盒设置有第一侧壁，所述第一侧壁的外壁设置有超声测距传感器，器件盒的底面设置有STM32单片机，器件盒的底面四角分别设置有一组电机，第一侧壁的内壁顶部设置有连接件，器件盒通过所述连接件与置物箱的底部连接，所述置物箱靠近所述第一侧壁的侧壁内壁上设置有角度传感器，器件盒的底部设置有丝杠步进电机，所述丝杠步进电机远离所述器件盒底部的一端与置物箱的底部连接。所述家用式爬楼机器人装置实用性高，能帮助老年人搬运东西上楼，在爬楼过程中根据置物箱相对于地面的倾斜角度调整置物箱的水平状态实现自平衡功能。

Household climbing robot device and its box balance control method

The utility model relates to a household climbing robot device and a balance control method for a storage box, belonging to the technical field of civil robots. The household climbing robot device comprises a device box which is provided with a first side wall, an ultrasonic ranging sensor is arranged on the outer wall of the first side wall, a STM32 microcontroller is arranged on the bottom of the device box, a set of motors are arranged at the bottom four corners of the device box, and a connecting piece is arranged on the top of the inner wall of the first side wall. The device box is connected with the bottom of the device box through the connector. An angle sensor is arranged on the inner wall of the side wall near the first side wall, and a lead screw stepping motor is arranged at the bottom of the device box. The lead screw stepping motor is connected with the bottom of the device box far from one end at the bottom of the device box. The household climbing robot device has high practicability, can help the elderly to carry things upstairs, and realizes self-balancing function by adjusting the horizontal state of the storage box according to the inclination angle of the storage box relative to the ground during the climbing process.

【技术实现步骤摘要】
一种家用式爬楼机器人装置及其置物箱平衡控制方法
本专利技术涉及民用机器人
，特别涉及一种家用式爬楼机器人装置及其置物箱平衡控制方法。
技术介绍
随着人口老龄化的进一步加剧，我国的老龄人口日益增加，随之而来的社会问题也日益出现。近几年，有关空巢老人的话题频繁出现在公众面前，因此，空巢孤寡老人的养老、日常生活保障等问题一直是社会关注的焦点。同时，这一问题下也存在着巨大的市场机遇，科技信息发达的现代，人类的双手被不断地解放，人们的日常生活也越来越便利。为了让孤寡老人和其他弱势群体享受到科技的便利，我们的爬楼机器人应运而生。现在许多城市中仍存在上世纪的老式楼房，这种楼房一般没有完善的供电给暖系统，有的甚至结构非常不合理，对于这种楼房进行楼梯的整改是非常不便利的。但是，比较普遍的现象是，居住于这种老式居民区的住户一般为退休的老员工，也就是说大多数空巢老人居住在没有电梯的不宜整改老式住宅楼中，老人的体力腿脚并不方便，所以，日常的生活中就会遇到老人很难将重物提上楼层的尴尬情况。因此，爬楼机器人的出现帮人们解决了这个问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种家用式爬楼机器人装置及其置物箱平衡控制方法，能够实现搬运东西上楼，并在爬楼过程中根据置物箱与地面的倾斜角度调整置物箱水平状态实现自平衡功能。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供了一种家用式爬楼机器人装置，包括器件盒，所述器件盒为顶部开口的结构，其设置有第一侧壁，所述第一侧壁的外壁设置有超声测距传感器，所述器件盒的底面设置有STM32单片机，所述STM32单片机与所述超声测距传感器电连接，所述器件盒的底面四角分别设置有一组电机，所述电机分别与所述STM32单片机电连接，靠近所述第一侧壁的两组电机分别与第一驱动轴的一端连接，所述第一驱动轴的另一端与前轮连接件连接，所述前轮连接件上设置有前轮，第二侧壁与所述第一侧壁相对设置，靠近所述第二侧壁的两组电机分别与第二驱动轴的一端连接，所述第二驱动轴的另一端与后驱动轮连接，所述第一侧壁的内壁顶部设置有连接件，所述器件盒通过所述连接件与置物箱的底部连接，所述置物箱为顶部开口的结构，所述置物箱靠近所述第一侧壁的侧壁内壁上设置有角度传感器，所述角度传感器与置物箱的底部平行，并且与所述STM32单片机电连接，所述器件盒的底部设置有丝杠步进电机，所述丝杠步进电机远离所述器件盒底部的一端与所述置物箱的底部连接，所述丝杠步进电机与所述STM32单片机电连接。所述器件盒的底面四角分别设置有一个电机凹槽，所述电机分别设置在所述电机凹槽内。所述前轮连接件为三角形结构，且每个三角边内凹。所述前轮的数量为三个，且分别设置在所述前轮连接件的顶点。所述置物盒与设置有所述角度传感器的侧壁相邻的两个侧壁上分别设置扶手。所述连接件为两组。上述一种家用式爬楼机器人装置的置物箱平衡控制方法，具体步骤如下：步骤一、所述角度传感器实时测得置物箱与水平地面的夹角θ，设置STM32单片机的平衡角度设定值为0°；步骤二、所述夹角θ经AD转换后的输入值输入到STM32单片机中；步骤三、将所述输入值与STM32单片机平衡角度设定值0°进行比较：若输入值等于0°，所述丝杠步进电机不工作；若输入值不等于0°，丝杠步进电机工作，其中，输入值大于0°时，丝杠步进电机工作使螺杆缩短，输入值小于0°时，丝杠步进电机工作使螺杆伸长。本专利技术中的家用式爬楼机器人装置的有益效果：该装置实用性高，能帮助老年人搬运东西上楼；在爬楼过程中根据置物箱相对于地面的倾斜角度调整置物箱的水平状态实现自平衡功能，在重物被向上运输的过程中重物可以一直保持平稳的状态；在置物箱的两侧配有扶手，老年人可以在上楼的过程时刻借助本装置上的扶手更加方便的上下楼。附图说明图1是本专利技术提供的家用式爬楼机器人装置的结构示意图；图2是本专利技术提供的器件盒的结构示意图；图3是本专利技术提供的爬楼驱动轮的的结构示意图；图4是本专利技术提供的后驱动轮和爬楼驱动轮的工作流程图；图5是本专利技术提供的丝杠步进电机的工作流程图。其中，1-后驱动轮，2-爬楼驱动轮，3-超声测距传感器，4-置物箱，5-器件盒，6-角度传感器，7-扶手，8-丝杠步进电机，9-STM32单片机，10-电机，11-连接件，12-前轮，13-前轮连接件，14-第一驱动轴。具体实施方式为了解决现有技术存在的问题，如图1至图5所示，本专利技术提供了一种家用式爬楼机器人装置，包括器件盒5，器件盒5为顶部开口的结构，其设置有第一侧壁，第一侧壁的外壁设置有超声测距传感器3，器件盒5的底面设置有STM32单片机9，STM32单片机9与超声测距传感器3电连接，本实施例中，超声测距传感器3的输出端电连接STM32单片机9的输入端。器件盒5的底面四角分别设置有一组电机10，电机10分别与STM32单片机9电连接，本实施例中，器件盒5的底面四角分别设置有一个电机凹槽，电机10分别设置在电机凹槽内，每个电机凹槽内设置有一组电机，电机10的输入端电连接STM32单片机9。靠近第一侧壁的两组电机10分别与第一驱动轴14的一端连接，第一驱动轴14的另一端与前轮连接件13连接，前轮连接件13上设置有前轮12，前轮连接件13为三角形结构，且每个三角边内凹，前轮12的数量为三个，且分别设置在前轮连接件13的顶点，本实施例中，爬楼驱动轮2包括三个前轮前轮12和前轮连接件13。第二侧壁与第一侧壁相对设置，靠近第二侧壁的两组电机10分别与第二驱动轴的一端连接，第二驱动轴的另一端与后驱动轮1连接。第一侧壁的内壁顶部设置有连接件11，连接件11为两组，器件盒5通过连接件11与置物箱4的底部连接，置物箱4为顶部开口的结构，置物箱4靠近第一侧壁的侧壁内壁上设置有角度传感器6，角度传感器6与置物箱4的底部平行，并且与STM32单片机9电连接，本实施例中，角度传感器6的输出端电连接STM32单片机9的输入端。器件盒5的底部设置有丝杠步进电机8，丝杠步进电机8远离器件盒5底部的一端与置物箱4的底部连接，丝杠步进电机8与STM32单片机9电连接，本实施例中，丝杠步进电机8的输入端电连接STM32单片机9的输出端。置物盒与设置有角度传感器6的侧壁相邻的两个侧壁上分别设置扶手7。上述一种家用式爬楼机器人装置的置物箱平衡控制方法，具体步骤如下：步骤一、角度传感器6实时测得置物箱4与水平地面的夹角θ，设置STM32单片机9的平衡角度设定值为0°；步骤二、夹角θ经AD转换后的输入值输入到STM32单片机9中；步骤三、将输入值与STM32单片机9平衡角度设定值0°进行比较：若输入值等于0°，所述丝杠步进电机8不工作；若输入值不等于0°，丝杠步进电机8工作，其中，输入值大于0°时，丝杠步进电机8工作使螺杆缩短，输入值小于0°时，丝杠步进电机8工作使螺杆伸长。本专利技术的工作流程是：如图4所示，启动家用式爬楼机器人装置，超声测距传感器3开始工作，当超声测距传感器3检测到的距离L的数据经AD转换后输入到STM32单片机9中，STM32单片机9将输入值与设定值进行比较，设定值为10cm，若输入值大于10cm，机器人为平地工作模式，并将指令输出，STM32单片机9输出的命令经DA转换成模拟的电机10控制信号，控制与后驱动轮1连接的电机10转动，这本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种家用式爬楼机器人装置，其特征在于，包括器件盒，所述器件盒为顶部开口的结构，其设置有第一侧壁，所述第一侧壁的外壁设置有超声测距传感器，所述器件盒的底面设置有STM32单片机，所述STM32单片机与所述超声测距传感器电连接，所述器件盒的底面四角分别设置有一组电机，所述电机分别与所述STM32单片机电连接，靠近所述第一侧壁的两组电机分别与第一驱动轴的一端连接，所述第一驱动轴的另一端与前轮连接件连接，所述前轮连接件上设置有前轮，第二侧壁与所述第一侧壁相对设置，靠近所述第二侧壁的两组电机分别与第二驱动轴的一端连接，所述第二驱动轴的另一端与后驱动轮连接，所述第一侧壁的内壁顶部设置有连接件，所述器件盒通过所述连接件与置物箱的底部连接，所述置物箱为顶部开口的结构，所述置物箱靠近所述第一侧壁的侧壁内壁上设置有角度传感器，所述角度传感器与置物箱的底部平行，并且与所述STM32单片机电连接，所述器件盒的底部设置有丝杠步进电机，所述丝杠步进电机远离所述器件盒底部的一端与所述置物箱的底部连接，所述丝杠步进电机与所述STM32单片机电连接。

【技术特征摘要】
1.一种家用式爬楼机器人装置，其特征在于，包括器件盒，所述器件盒为顶部开口的结构，其设置有第一侧壁，所述第一侧壁的外壁设置有超声测距传感器，所述器件盒的底面设置有STM32单片机，所述STM32单片机与所述超声测距传感器电连接，所述器件盒的底面四角分别设置有一组电机，所述电机分别与所述STM32单片机电连接，靠近所述第一侧壁的两组电机分别与第一驱动轴的一端连接，所述第一驱动轴的另一端与前轮连接件连接，所述前轮连接件上设置有前轮，第二侧壁与所述第一侧壁相对设置，靠近所述第二侧壁的两组电机分别与第二驱动轴的一端连接，所述第二驱动轴的另一端与后驱动轮连接，所述第一侧壁的内壁顶部设置有连接件，所述器件盒通过所述连接件与置物箱的底部连接，所述置物箱为顶部开口的结构，所述置物箱靠近所述第一侧壁的侧壁内壁上设置有角度传感器，所述角度传感器与置物箱的底部平行，并且与所述STM32单片机电连接，所述器件盒的底部设置有丝杠步进电机，所述丝杠步进电机远离所述器件盒底部的一端与所述置物箱的底部连接，所述丝杠步进电机与所述STM32单片机电连接。2.根据权利要求1所述的家用式爬楼机器人装置，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：许可，朱娜，孙伟航，邵永健，
申请(专利权)人：沈阳建筑大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21