一种基于麦克纳姆轮移动的楼梯清扫机器人制造技术

本发明专利技术提供了一种基于麦克纳姆轮移动的楼梯清扫机器人，主要由驱动装置、升降装置、整体支架、清扫装置、距离传感器和上位机系统组成；其中升降装置包括升降电机、升降电机固定架、联轴器、丝杠、升降支撑架、轴承；驱动装置由四个电机独立驱动四个麦克纳姆轮；四个升降装置分别安装在四个升降导轮间隙内；清扫装置安装在麦克纳姆轮支撑架上；驱动装置、升降装置、清扫装置、距离传感器均连接在上位机系统上。本发明专利技术可以在麦克纳姆轮不转向的条件下完成任意方向的灵活移动，包括前进、后退、横移、旋转等动作；通过距离传感器感知环境，进而调整升降高度和前进距离，能够完成对多种不同尺寸楼梯的清扫工作；也能用于对普通地面的清扫。

【技术实现步骤摘要】
一种基于麦克纳姆轮移动的楼梯清扫机器人
本专利技术涉及扫地机器人领域，具体指的是一种基于麦克纳姆轮移动的楼梯清扫机器人。
技术介绍
随着机器人技术的发展，机器人越来越多的出现在人们的生活中，目前在清扫机器人这方面相对普及的是清扫地面的扫地机器人。楼梯清扫方面主要是靠人工清扫，为了减轻人们的工作量和节省时间、体力，设计一款自主性强且运动稳定的楼梯清扫机器人是十分有必要的。经检索，发现有申请号201610737541.1、申请公布号CN106175608A的专利文献，所述的移动机构包括轮子、舵机、驱动电机、舵机固定架、驱动电机固定角铁，且每个轮子的转向都需要一个舵机进行驱动，在机器人完成直行过程后还需要通过舵机使机器人轮子转向才能进行横移，以完成对楼梯的清扫，且舵机运转速度较慢，导致清扫效率较低。每增加一个舵机，就会使结构变得更加复杂，也会对控制程序增加难度。该专利文献可以完成一定的清扫工作，但是存在结构复杂、运动不灵活等不足之处。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于麦克纳姆轮移动的自主性强、运动灵活且稳定的楼梯清扫机器人。本专利技术采用的技术方案是：一种基于麦克纳姆轮移动的楼梯清扫机器人，包括：驱动装置、升降装置、整体支架、清扫装置；所述驱动装置由驱动电机、麦克纳姆轮、麦克纳姆轮支撑架组成；所述升降装置由升降电机、升降电机固定架、联轴器、丝杠、升降支撑架、轴承组成；所述整体支架由升降导轮、丝杠螺母、支架结构杆组成；所述清扫装置由吸尘装置、吸尘装置支撑腿、清扫刷、清扫电机、清扫电机连接件组成。进一步地，所述驱动装置由四个驱动电机独立驱动四个麦克纳姆轮，每个麦克纳姆轮通过麦克纳姆轮支撑架连接在升降装置上。进一步地，所述升降装置由四个可以独立完成升降的升降腿分别安装在整体支架的四个角上，升降腿的每根升降支撑架都安装在升降导轮间隙内。进一步地，所述整体支架由不同长度的支撑结构杆焊接而成，升降导轮安装在支架四个角的需要连接升降装置的位置，辅助升降装置完成升降动作；丝杠螺母安装在支架的四个角需要连接丝杠的位置，与丝杠配合完成升降装置的升降动作。进一步地，所述清扫装置的清扫刷、清扫电机、清扫电机连接件分别安装在驱动装置的麦克纳姆轮支撑架上；吸尘装置、吸尘装置支撑腿安装在整体支架两侧。进一步地，所述驱动装置、升降装置、清扫装置、距离传感器均连接在上位机系统上。进一步地，所述机器人不仅可以用于清扫楼梯，也可以用于对普通地面的清扫。本专利技术的有益效果是：本专利技术利用距离传感器捕捉到楼梯数据，将数据传回上位机系统，由上位机系统驱动机器人完成相关动作；可以根据不同高度的楼梯反馈回的数据，调整升降装置的升降高度，以适应不同尺寸的楼梯。在升降装置的各个升降腿保持同样的高度时可以完成对普通地面的清扫，达到了一个机器人多种功用的效果。驱动装置采用的是由四个麦克纳姆轮组合而成的一种全方位移动装置。这种全方位移动方式是基于一个有许多位于机轮周边的轮轴的中心轮的原理上，这些成角度的周边轮轴把一部分的机轮转向力转化到一个机轮法向力上面。依靠各自机轮的方向和速度，这些力的最终合成在任何要求的方向上产生一个合力矢量，从而保证了这个平台在最终的合力矢量的方向上能自由地移动，而不改变机轮自身的方向。在它的轮缘上斜向分布着许多小滚子，故轮子可以横向滑移。小滚子的母线很特殊，当轮子绕着固定的轮心轴转动时，各个小滚子的包络线为圆柱面，所以该轮能够连续地向前滚动。麦克纳姆轮结构紧凑，运动灵活，由麦克纳姆轮组合而成的移动装置可以在轮子整体保证方向不变的情况下完成前进、后退、横移、旋转等动作。所以本专利技术采用基于麦克纳姆轮移动的方式可以使机器人更加灵活便捷地完成各项清扫工作。附图说明下面结合附图给本专利技术较佳实施例，以详细说明本专利技术的实施方案。图1是整体立体结构示意图图2是整体俯视结构示意图图3是升降腿结构示意图图4是升降装置结构示意图图5是整体支架结构示意图图6是麦克纳姆轮安装示意图图中：1-升降电机，2-升降电机固定架，3-联轴器，4-丝杠，5-升降支撑架，6-升降导轮，7-整体支架，8-万向轮支撑腿，9-距离传感器，10-万向轮，11-驱动电机，12-麦克纳姆轮，13-麦克纳姆轮支撑架，14-吸尘装置，15-吸尘装置支撑腿，16-清扫刷，17-清扫电机，18-清扫装置连接件，19-轴承，20-丝杠螺母，21-支架结构杆，22-升降腿。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。参照图1-图5，本专利技术的一种基于麦克纳姆轮移动的楼梯清扫机器人，包括：驱动装置、升降装置、整体支架、清扫装置；所述驱动装置由驱动电机11、麦克纳姆轮12、麦克纳姆轮支撑架13组成；所述升降装置由升降电机1、升降电机固定架2、联轴器3、丝杠4、升降支撑架5、轴承19组成；所述整体支架由升降导轮6、丝杠螺母20、支架结构杆21组成；所述清扫装置由吸尘装置14、吸尘装置支撑腿15、清扫刷16、清扫电机17、清扫电机连接件18组成。优选地，清扫机器人可以使用移动电源或者通过有线方式供电；除标准件以外，各类加工件优先选用铝合金作为原材料，铝合金具有质量轻、机械性能高、易加工的特点，十分适用于这种需要灵活移动的机器人，可以使机器人降低能耗和快速移动，以提高清扫效率和提高续航能力。进一步地，参照图1、图6，所述驱动装置由四个驱动电机11独立驱动四个麦克纳姆轮12，每个麦克纳姆轮12通过麦克纳姆轮支撑架13连接在升降装置上。优选地，由于麦克纳姆轮12的特殊构造，四个麦克纳姆轮12分别是由两个左向的和两个右向的麦克纳姆轮12组合而成，且在安装时，麦克纳姆轮12上的滚花都指向水平几何中心；驱动电机11、麦克纳姆轮支撑架13、麦克纳姆轮12依次安装。进一步地，参照图5，所述整体支架由不同长度的支撑结构杆21焊接而成，升降导轮6安装在支架四个角的需要连接升降装置的位置，辅助升降装置完成升降动作；丝杠螺母20安装在支架的四个角需要连接丝杠4的位置，与丝杠4配合完成升降装置的升降动作。优选地，支撑结构杆21为空心铝管，整体支架7由不同长短的空心铝管焊接而成，在需要与升降腿22滚动连接的每个水平直角处安装两个升降导轮6，辅助升降腿22完成升降动作。丝杠螺母20通过铝管焊接在升降导轮6的几何中心，与丝杠4配合完成升降动作。进一步地，参照图4，所述升降装置由四个可以独立完成升降的升降腿22分别安装在整体支架的四个角上，升降腿22的每根升降支撑架5都安装在升降导轮6间隙内。优选地，每根升降支撑架5都是空心铝管，空心铝管与升降电机固定架2焊接形成升降腿22，升降腿22与整体支架7滚动连接，升降腿22内侧与整体支架7上的升降导轮6滚动接触，使整个升降腿22可以顺着整体支架7上下滑动，进而使整个升降机构可以顺着整体支架7上下滑动。升降电机1、升降电机固定架2、联轴器3、丝杠4、轴承19依次连接。升降方式为：丝杠螺母20相对整体支架7固定，丝杠通过与丝杠螺母的相对旋转，将旋转运动转化为直线运动，进而使升降装置完成升降动作。进一步地，参照图1，所述清扫装置的清扫刷16、清扫电机17、清扫电机连接件18依次连接，清扫电机连接件18安装在驱动装置的麦克纳姆轮支撑架13上；吸尘装置14、吸尘装置支撑腿15本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于麦克纳姆轮移动的楼梯清扫机器人，其特征在于，包括：驱动装置、升降装置、整体支架、清扫装置；所述驱动装置由驱动电机(11)、麦克纳姆轮(12)、麦克纳姆轮支撑架(13)组成；所述升降装置由升降电机(1)、升降电机固定架(2)、联轴器(3)、丝杠(4)、升降支撑架(5)、轴承(19)组成；所述整体支架由升降导轮(6)、丝杠螺母(20)、支架结构杆(21)组成；所述清扫装置由吸尘装置(14)、吸尘装置支撑腿(15)、清扫刷(16)、清扫电机(17)、清扫电机连接件(18)组成。

【技术特征摘要】
1.一种基于麦克纳姆轮移动的楼梯清扫机器人，其特征在于，包括：驱动装置、升降装置、整体支架、清扫装置；所述驱动装置由驱动电机(11)、麦克纳姆轮(12)、麦克纳姆轮支撑架(13)组成；所述升降装置由升降电机(1)、升降电机固定架(2)、联轴器(3)、丝杠(4)、升降支撑架(5)、轴承(19)组成；所述整体支架由升降导轮(6)、丝杠螺母(20)、支架结构杆(21)组成；所述清扫装置由吸尘装置(14)、吸尘装置支撑腿(15)、清扫刷(16)、清扫电机(17)、清扫电机连接件(18)组成。2.根据权利要求1所述的一种基于麦克纳姆轮移动的楼梯清扫机器人，其特征在于，所述驱动装置由四个驱动电机(11)独立驱动四个麦克纳姆轮(12)，每个麦克纳姆轮(12)通过麦克纳姆轮支撑架(13)连接在升降装置上。3.根据权利要求1所述的一种基于麦克纳姆轮移动的楼梯清扫机器人，其特征在于，所述整体支架由不同长度的支撑结构杆(21)焊接而成，升降导轮(6)安装在支架四个角的需要连接升降装置的位置，辅助升降装置完成...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玖，莫丽，杨雨，余鹏，刘芸宏，贾杜平，麦洋，鲍海龙，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51