一种辅助扫地机器人扫楼梯的设备制造技术

本发明专利技术涉及一种辅助扫地机器人扫楼梯的设备，其包括轨道机构、箱体、机械手升降机构和机械手抓取机构；轨道机构包括嵌套装置；嵌套装置安装于楼梯的扶手上且设有嵌套驱动电机；嵌套装置在嵌套驱动电机驱动下沿楼梯的扶手长度方向位移；箱体固定连接于嵌套装置下部；机械手升降机构安装于箱体内部且包括升降电动机；升降电动机的动力输出端通过升降传动机构连接有升降卷扬机构；机械手抓取机构安装于升降卷扬机构的下部；升降电动机通过驱动升降卷扬机构动作来带动机械手抓取机构实现升降。本发明专利技术能够实现扫地机器人的爬楼梯功能，还能够使扫地机器人爬楼过程中左右移动清扫楼梯。

A kind of equipment to assist sweeping robot to sweep stairs

【技术实现步骤摘要】
一种辅助扫地机器人扫楼梯的设备
本专利技术涉及爬楼机器人设备
，具体涉及一种辅助扫地机器人扫楼梯的设备。
技术介绍
楼梯是对移动型机器人来说最常见的障碍，也是最难跨越的障碍。目前爬楼型机器人所采用的运动方式大体包括轮式、履带式、足式等，但是这些只是可以爬楼，无法在爬楼过程中左右移动清扫楼梯，而扫地机器人在日常生活中应用广泛，但是大多数扫地机器人无法实现扫楼梯的功能。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提出了一种结构设计合理、紧凑，使用简单便利，能够实现扫地机器人的爬楼梯功能，还能够使扫地机器人爬楼过程中左右移动清扫楼梯的辅助扫地机器人扫楼梯的设备。本专利技术的技术方案如下：上述的辅助扫地机器人扫楼梯的设备，包括轨道机构、箱体、机械手升降机构和机械手抓取机构；所述轨道机构安装在楼梯的扶手上且包括嵌套装置；所述嵌套装置匹配安装于楼梯的扶手上且设有嵌套驱动电机；所述嵌套装置在所述嵌套驱动电机驱动下沿楼梯的扶手长度方向位移；所述箱体固定连接于所述嵌套装置的下部；所述机械手升降机构匹配安装于所述箱体内部且包括升降电动机；所述升降电动机的动力输出端连接有升降传动机构并通过所述升降传动机构连接有升降卷扬机构；所述机械手抓取机构匹配安装于所述升降卷扬机构的下部且用于抓取扫地机器人；所述升降电动机通过驱动所述升降卷扬机构动作来带动所述机械手抓取机构实现升降。所述辅助扫地机器人扫楼梯的设备，其中：所述升降传动机构由升降传动主斜齿轮、升降传动蜗杆、升降传动副斜齿轮和升降传动蜗轮组成；所述升降卷扬机构由滚筒、定滑轮和钢丝绳组成；所述升降电动机的动力输出端安装有动力输出轴，所述动力输出轴的两端匹配安装有一对轴承座并通过一对所述轴承座固定在所述箱体的后侧内壁；所述升降传动主斜齿轮匹配安装于所述动力输出轴的末端；所述升降传动蜗杆的两端通过一对第二轴承座匹配安装于所述箱体的上侧内壁；所述升降传动蜗杆靠近所述升降传动主斜齿轮的一端匹配安装有升降传动副斜齿轮；所述升降传动副斜齿轮与所述升降传动主斜齿轮匹配啮合；所述升降传动蜗轮匹配位于所述升降传动蜗杆的下方，其轴心匹配安装有蜗轮轴；所述蜗轮轴的一端穿过所述升降传动蜗轮且穿出端通过轴承匹配安装有第一支座，另一端穿过所述升降传动蜗轮且穿出端通过轴承匹配安装有第二支座；所述滚筒匹配安装在位于所述升降传动蜗轮与第二支座之间的所述涡轮轴上；所述定滑轮匹配安装于所述箱体的下部内侧；所述钢丝绳的一端缠绕在所述滚筒上，另一端匹配穿过所述定滑轮且末端与所述机械手抓取机构的上部匹配连接。所述辅助扫地机器人扫楼梯的设备，其中：所述机械手抓取机构包括支撑架、安装台、机械手驱动电机、连杆和机械抓手；所述支撑架连接于所述钢丝绳的末端且底部竖直连接有推杆；所述推杆的下端杆体背向所述支撑架一侧弯折且形成有弯折部；所述安装台成水平活动安装于所述推杆的顶端至弯折部之间的杆体上；所述安装台的中部沿竖直方向贯通开设有螺纹孔，底部设有连接座；所述机械手驱动电机通过电机支撑架匹配安装于所述推杆的下端杆体上，其动力输出端匹配连接有传动螺杆；所述传动螺杆竖直匹配穿过所述螺纹孔并与所述螺纹孔之间通过螺纹配合连接；所述连杆竖直铰接于所述连接座上；所述机械抓手的顶部一侧与所述连杆的底端匹配铰接，顶部另一侧与所述推杆的底端固定连接；所述机械手驱动电机的动力输出轴在旋转过程中带动所述传动螺杆旋转，所述传动螺杆通过与所述螺纹孔的配合来带动所述安装台上下位移，所述安装台在上下位移过程中带动所述连杆一起上下运动，所述连杆在上下运动过程中带动所述机械抓手实现抓取或松开动作。所述辅助扫地机器人扫楼梯的设备，其中：所述设备还包括电控系统；所述电控系统包括MCU处理器、电源转换模块、红外探测模块和电机驱动模块；所述MCU处理器分别与所述电源转换模块、红外探测模块和电机驱动模块电连接；所述MCU处理器还电连接所述嵌套驱动电机；所述电机驱动模块分别与所述机械手驱动电机和升降电动机电连接；所述红外探测模块布置在所述电机支撑架的下部。所述辅助扫地机器人扫楼梯的设备，其中：所述电机驱动模块的电路由三极管Q1～Q4、二极管D1～D4和电阻R15～R18组成；所述三极管Q1和Q3均为PNP型三极管，所述三极管Q2和Q4均为NPN型三极管；所述三极管Q1的基极连接所述电阻R18一端，所述电阻R18另一端连接有第二I/O口并通过所述第二I/O口与所述MCU处理器对应的I/O口匹配连接；所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极连接所述三极管Q2的发射极；所述二极管D4的阳极端连接所述三极管Q1的发射极，阴极端连接所述三极管Q1的集电极；所述三极管Q2的基极连接所述电阻R15一端，所述电阻R15的另一端连接有第一I/O口；所述第一I/O口与所述MCU处理器对应的I/O口匹配连接；所述三极管Q2的集电极连接电源VCC；所述二极管D2的阳极端连接所述三极管Q2的发射极，阴极端连接所述三极管Q2的集电极；所述三极管Q3的基极连接所述电阻R17一端，所述电阻R17另一端连接有第四I/O口并通过所述第四I/O口连接所述升降电动机的I/O口；所述三极管Q3的发射极连接所述三极管Q4的集电极，所述三极管Q3的集电极接地；所述二极管D3的阳极端连接所述三极管Q3的集电极，阴极端连接所述三极管Q3的发射极；所述三极管Q4的基极连接所述电阻R16一端，所述电阻R16另一端连接有第三I/O口并通过所述第三I/O口与所述机械手驱动电机的I/O口连接；所述三极管Q4的发射极连接电源VCC；所述二极管D1的阳极端连接所述三极管Q4的集电极，阴极端所述三极管Q4的发射极；所述升降电动机和机械手驱动电机的一端均连接于所述三极管Q1的集电极与所述三极管Q2的发射极之间的连接点，所述升降电动机和机械手驱动电机驱动电机M的另一端均连接于所述三极管Q3的发射极与所述三极管Q4的集电极之间的连接点。所述辅助扫地机器人扫楼梯的设备，其中：所述电源转换模块的电路由芯片U1、极性电容C1和C2、电容C3～C9、二极管D1、发光二极管D5、电阻R1组成；所述芯片U1的型号为LM2596S-5.0；所述芯片U1的管脚GND、管脚ON/OFF和管脚TAB均接地，所述芯片U1的管脚VIN连接电源+VCC，所述芯片U1的管脚OUT连接5V电源；所述极性电容C1的正极端连接所述芯片U1的管脚VIN，负极端连接所述芯片U1的管脚GND和管脚ON/OFF；所述发光二极管D5的阴极端连接所述芯片U1的管脚TAB，阳极端连接所述电阻R1一端；所述电阻R1另一端分别连接所述芯片U1的管脚FB和管脚OUT；所述二极管D1的阳极端接地，阴极端连接所述芯片U1的管脚OUT；所述极性电容C2的正极端连接所述芯片U1的管脚OUT，负极端接地；所述电容C3～C9彼此之间并联连接，所述电容C3～C9的并联体串接于所述芯片U1的管脚OUT与5V电源之间。所述辅助扫地机器人扫楼梯的设备，其中：所述轨道机构还包括顺着楼梯的扶手长度方向布设齿条；所述嵌套装置还包括嵌套外壳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种辅助扫地机器人扫楼梯的设备，其特征在于：所述设备包括轨道机构、箱体、机械手升降机构和机械手抓取机构；/n所述轨道机构安装在楼梯的扶手上且包括嵌套装置；所述嵌套装置匹配安装于楼梯的扶手上且设有嵌套驱动电机；所述嵌套装置在所述嵌套驱动电机驱动下沿楼梯的扶手长度方向位移；/n所述箱体固定连接于所述嵌套装置的下部；/n所述机械手升降机构匹配安装于所述箱体内部且包括升降电动机；所述升降电动机的动力输出端连接有升降传动机构并通过所述升降传动机构连接有升降卷扬机构；/n所述机械手抓取机构匹配安装于所述升降卷扬机构的下部且用于抓取扫地机器人；所述升降电动机通过驱动所述升降卷扬机构动作来带动所述机械手抓取机构实现升降。/n

【技术特征摘要】
1.一种辅助扫地机器人扫楼梯的设备，其特征在于：所述设备包括轨道机构、箱体、机械手升降机构和机械手抓取机构；
所述轨道机构安装在楼梯的扶手上且包括嵌套装置；所述嵌套装置匹配安装于楼梯的扶手上且设有嵌套驱动电机；所述嵌套装置在所述嵌套驱动电机驱动下沿楼梯的扶手长度方向位移；
所述箱体固定连接于所述嵌套装置的下部；
所述机械手升降机构匹配安装于所述箱体内部且包括升降电动机；所述升降电动机的动力输出端连接有升降传动机构并通过所述升降传动机构连接有升降卷扬机构；
所述机械手抓取机构匹配安装于所述升降卷扬机构的下部且用于抓取扫地机器人；所述升降电动机通过驱动所述升降卷扬机构动作来带动所述机械手抓取机构实现升降。


2.如权利要求1所述的辅助扫地机器人扫楼梯的设备，其特征在于：所述升降传动机构由升降传动主斜齿轮、升降传动蜗杆、升降传动副斜齿轮和升降传动蜗轮组成；所述升降卷扬机构由滚筒、定滑轮和钢丝绳组成；
所述升降电动机的动力输出端安装有动力输出轴，所述动力输出轴的两端匹配安装有一对轴承座并通过一对所述轴承座固定在所述箱体的后侧内壁；所述升降传动主斜齿轮匹配安装于所述动力输出轴的末端；所述升降传动蜗杆的两端通过一对第二轴承座匹配安装于所述箱体的上侧内壁；所述升降传动蜗杆靠近所述升降传动主斜齿轮的一端匹配安装有升降传动副斜齿轮；所述升降传动副斜齿轮与所述升降传动主斜齿轮匹配啮合；所述升降传动蜗轮匹配位于所述升降传动蜗杆的下方，其轴心匹配安装有蜗轮轴；所述蜗轮轴的一端穿过所述升降传动蜗轮且穿出端通过轴承匹配安装有第一支座，另一端穿过所述升降传动蜗轮且穿出端通过轴承匹配安装有第二支座；
所述滚筒匹配安装在位于所述升降传动蜗轮与第二支座之间的所述涡轮轴上；所述定滑轮匹配安装于所述箱体的下部内侧；所述钢丝绳的一端缠绕在所述滚筒上，另一端匹配穿过所述定滑轮且末端与所述机械手抓取机构的上部匹配连接。


3.如权利要求2所述的辅助扫地机器人扫楼梯的设备，其特征在于：所述机械手抓取机构包括支撑架、安装台、机械手驱动电机、连杆和机械抓手；
所述支撑架连接于所述钢丝绳的末端且底部竖直连接有推杆；所述推杆的下端杆体背向所述支撑架一侧弯折且形成有弯折部；
所述安装台成水平活动安装于所述推杆的顶端至弯折部之间的杆体上；所述安装台的中部沿竖直方向贯通开设有螺纹孔，底部设有连接座；
所述机械手驱动电机通过电机支撑架匹配安装于所述推杆的下端杆体上，其动力输出端匹配连接有传动螺杆；所述传动螺杆竖直匹配穿过所述螺纹孔并与所述螺纹孔之间通过螺纹配合连接；
所述连杆竖直铰接于所述连接座上；所述机械抓手的顶部一侧与所述连杆的底端匹配铰接，顶部另一侧与所述推杆的底端固定连接；
所述机械手驱动电机的动力输出轴在旋转过程中带动所述传动螺杆旋转，所述传动螺杆通过与所述螺纹孔的配合来带动所述安装台上下位移，所述安装台在上下位移过程中带动所述连杆一起上下运动，所述连杆在上下运动过程中带动所述机械抓手实现抓取或松开动作。


4.如权利要求3所述的辅助扫地机器人扫楼梯的设备，其特征在于：所述设备还包括电控系统；所述电控系统包括MCU处理器、电源转换模块、红外探测模块和电机驱动模块；所述MCU处理器分别与所述电源转换模块、红外探测模块和电机驱动模块电连接；所述MCU处理器还电连接所述嵌套驱动电机；所述电机驱动模块分别与所述机械手驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：段红燕，赵家黎，黄浩浩，李有堂，董中华，李世杰，赵俊天，于富成，唐先习，郑敏，宋鸣，杨东亚，刘洪芹，李晓，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62