一种新型复合轮腿式爬楼机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种新型复合轮腿式爬楼机器人，包括可承载负载的车身、具有驱动能力的前轮、具有自平衡驱动能力的主轮、具有升降能力的尾轮以及可以伸缩的轮腿；所述前轮通过可调整长度的前轮支架与车身连接；所述轮腿具有驱动臂，且驱动臂与伺服电机连接，所述伺服电机固定在车身上，用于驱动轮腿伸缩，所述主轮安装在轮腿末段，可自由转动；所述尾轮为从动万向轮，通过升降机构可实现高度方向的升降。本实用新型专利技术的爬楼机器人，通过调节前轮、主轮、尾轮和轮腿相互配合，实现爬楼机器人直线运动、转向、上行爬楼、下行爬楼、崎岖路面行走等动作，保持爬楼过程的平衡性能和稳定性能，具有运动灵巧、负重比高、适应性强和成本低的优点。优点。优点。

【技术实现步骤摘要】
一种新型复合轮腿式爬楼机器人


[0001]本技术涉及机器人装置，尤其涉及一种新型复合轮腿式爬楼机器人。

技术介绍

[0002]随着人工智能、机电一体化、多传感器技术、电子信息、自动化控制等的技术发展，移动机器人的应用越来越广泛，在工业、医疗、服务等行业有了深度应用。根据机器人运动方式的区别，移动机器人可分为轮式机器人、步态机器人、履带式机器人、爬行机器人等。目前，国内外移动机器人的运动机构，可分为轮式、履带式、足式。轮式运动的优势是在平地上运动速度快，工作稳定，控制较简单，价格相对较低，但在坑洼或台阶等应用环境中越障性能不佳；履带式运动的优势是可适用的场景相对较多，但其运行机构复杂、空间占用较大，对于狭小空间的适应性较差，且能耗也较高；足式运动机构，因其模拟人或动物的运动方式，在爬坡、上下楼、坑洼或台阶等平整路况下的跃障能力强，机动性强，但因为目前平衡算法还未完善、机械结构复杂等技术水平的限制，驱动机构设计和控制都比较复杂，不仅运动速度较慢，且负载性能不佳。在安防、空间探测等危险场合，如火灾、地震等灾害中对楼宇空间探测搜救，电梯失灵或未安装电梯的场合，常规设置的移动机器人实用性较差，难以满足实际应用的复杂环境。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：本技术的目的是提供一种新型复合轮腿式爬楼机器人，以提高该机器人爬楼的速度和稳定性，且制造成本较低。
[0004]技术方案：本技术所述的一种新型复合轮腿式爬楼机器人，所述爬楼机器人包括可承载负载的车身、具有驱动能力的前轮、具有自平衡驱动能力的主轮、具有升降能力的尾轮以及可以伸缩的轮腿；
[0005]所述前轮通过可调整长度的前轮支架与车身连接；
[0006]所述轮腿具有驱动臂，且驱动臂与伺服电机连接，所述伺服电机固定在车身上，用于驱动轮腿伸缩，所述主轮安装在轮腿末段，可自由转动；
[0007]所述尾轮为从动万向轮，通过升降机构可实现高度方向的升降。
[0008]优选的，所述轮腿包括连杆以及连杆前端铰连接的支腿，所述连杆另一端通过铰接轴固定在车身侧壁上；所述支腿中上部与驱动臂自由端铰连接，所述伺服电机带动驱动臂带动连杆与支腿做伸缩运动。
[0009]有益效果：与现有技术相比，本技术具有如下优点：
[0010]本技术的爬楼机器人，通过调节前轮、主轮、尾轮和轮腿相互配合，可实现爬楼机器人的直线运动、转向、上行爬楼、下行爬楼、崎岖路面行走等动作，保持爬楼机器人在爬楼过程的平衡性能和稳定性能，具有运动灵巧、负重比高、适应性强和成本低的优点。
附图说明
[0011]图1为本技术的爬楼机器人第一视角立体结构示意图；
[0012]图2为图1中爬楼机器人第二视角立体结构示意图；
[0013]图3为图1中爬楼机器人前视图；
[0014]图4为图1中爬楼机器人仰视图；
[0015]图5为图1中前轮与前轮支架连接结构示意图；
[0016]图6为图1中轮腿与主轮连接结构第一视角图；
[0017]图7为图6中轮腿与主轮连接结构第二视角图；
[0018]图8为图1中尾轮与升降机构连接结构示意图；
[0019]图9为图1中爬楼机器人第一爬升状态结构示意图；
[0020]图10为图1中爬楼机器人第二爬升状态结构示意图。
[0021]附图标记：
[0022]100、爬楼机器人；1、车身；2、前轮；3、主轮；4、尾轮；5、轮腿；6、前轮支架；7、驱动臂；8、伺服电机；9、升降机构；10、前轮驱动电机；11、连杆；12、铰接轴；13、第一铰接部；14、第二铰接部；15、支腿；16、第一安装平台；17、第二安装平台。
具体实施方式
[0023]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例的附图1
‑
10，对本技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本技术的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0024]如图1
‑
8所示，本技术的一种新型复合轮腿式爬楼机器人，爬楼机器人100包括可承载负载的车身1、具有驱动能力的前轮2、具有自平衡驱动能力的主轮3、具有升降能力的尾轮4以及可以伸缩的轮腿5；前轮2通过可调整长度的前轮支架6固定连接在车身1底部靠前位置。轮腿5具有驱动臂7，且驱动臂7与伺服电机8连接，伺服电机8固定在车身1壳体内壁上，用于驱动轮腿5伸缩，主轮3安装在轮腿5末段，可正反向自由转动，驱动车身1前进后退与转弯。尾轮4为从动万向轮，尾轮4固定连接在升降机构下端，升降机构9固定于车身1上并穿透车身底板设置，通过升降机构9可实现尾轮4高度方向的升降。
[0025]如图6
‑
7所示，轮腿5包括连杆11和支腿15，连杆11月支腿15一端铰连接形成第一铰接部13，连杆11另一端通过铰接轴12固定在车身1侧壁上；支腿15中上部与驱动臂7自由端铰连接形成第二铰接部14，伺服电机8带动驱动臂7带动连杆11与支腿15做伸缩运动。工作时，伺服电机8带动驱动臂7转动并驱动支腿15沿着连杆11转动，从而可实现连杆11和支腿15做伸缩运动，进而实现对车身1的抬升或下降。需要说明的是，本实施例中的轮腿5结构还可采用其他类型的连杆结构进行替代，如采用五连杆的轮腿5结构进行等同替换，均落入本技术保护范围之内。
[0026]如图8所示，车身1后端中下部设于升降机构9，升降机构9包括升降伸缩支腿，升降伸缩支腿贯穿车身1，升降伸缩支腿一侧传动连接有升降驱动电机，升降驱动电机驱动升降伸缩支腿下端进行升降运动，进而带动尾轮4做升降运动。
[0027]车身1上还集成有主控制器以及与主控制器通讯连接的摄像组件、通讯模块、传感器，摄像组件可采用具有夜视功能的红外摄像头，红外摄像头可用于实时观察楼宇楼梯或楼道环境，便于爬楼机器人的行进。通讯模块可采用蓝牙模块或WiFi模块，移动端APP通过通讯模块与该爬楼机器人100进行无线连接，并遥控爬楼机器人执行控制命令。传感器包括实时监测车身在X/Y/Z轴方向的直线加速度、转动角速度或角加速度的位姿传感器和实时监测车身与地面、障碍物、楼梯之间水平和垂直距离的距离传感器，主控制器、位姿传感器和距离传感器配合控制爬楼机器人主轮3运动过程中平衡性能和稳定性能，主轮3的自平衡控制技术可采用如中国专利CN104443193A公开的“一种自平衡代步车”中，电动轮毂控制方案，以实现本技术中主轮3的平衡控制。
[0028]如图1所示，车身1顶面设有安装平台，安装平台包括第一安装平台16和第二安装平台17，通讯模块和摄像组件可固定安装在第二安装平台17上；第一安装平台16上可选择性集成有机械臂、机械手、喷火枪、灭火器，如第一安装平台16上集成有喷火枪可用于焚烧杂草，如集成灭火器则该爬楼机器人用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型复合轮腿式爬楼机器人，其特征在于，所述爬楼机器人（100）包括可承载负载的车身（1）、具有驱动能力的前轮（2）、具有自平衡驱动能力的主轮（3）、具有升降能力的尾轮（4）以及可以伸缩的轮腿（5）；所述前轮（2）通过可调整长度的前轮支架（6）与车身（1）连接；所述轮腿（5）具有驱动臂（7），且驱动臂（7）与伺服电机（8）连接，所述伺服电机（8）固定在车身上，用于驱动轮腿（5）伸缩，所述主轮（3）安装在轮腿（...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆俊杰，嵇浩南，仲琨，王彬宇，张新燕，卫丹丹，刘若环宇，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：新型
国别省市：