[发明专利]一种爬楼梯机器人及其应用

说明书

本发明公开了一种爬楼梯机器人及其应用，本发明机器人包括车架机构、控制系统和轮式行走机构；其中控制系统、轮式行走机构安装在车架机构上，控制系统用于驱动轮式行走机构中可变轮的行走与爬楼梯，可变轮的行走带动轮式行走机构中后轮的行走。本发明采用轮式行走机构，可以有效地用于爬楼梯，该结构能让机器人在平地上为轮式结构，爬楼时张开为爪型结构，使得爬楼梯时更加平稳，配合辅助单排轮，可以让机器人爬楼时增大轮子与楼梯接触面积提供稳定车身以及爬楼缓冲的作用。同时，创新地让爬楼机器人实现送水功能，可将桶装水从平地上运送到楼层里。

技术领域

本发明涉及一种爬楼梯机器人及其应用，属于机器人技术领域。

背景技术

机器人作为一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。对不同任务和特殊环境的适应性，也是机器人与一般自动化装备的重要区别。非结构环境中的多功能全自主的移动机器人技术多年来一直是机器人研究中的热点问题之一。但是非结构环境给移动机器人的运动造成了自主决策和路径规划的困难，越障机器人的研究，对扩展机器人的作业空间，在人不能到达或不便到达的环境中进行作业，具有重要的意义。越障机器人还可用于工业中的一些险难作业，不仅可提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境．减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。

楼梯是人造环境中的最常见的障碍，也是最难跨越的障碍之一，爬楼梯机器人的研究是解决当前全自主机器人在非结构环境下正常工作的重要环节之一。爬楼梯机器人可应用于危险环境探查、侦察、救灾、导盲、助残、搬运、清扫、维修、安装等作业，其实际意义重大。

发明内容

本发明提供了一种爬楼梯机器人，用于通过该机器人实现爬楼梯，提供了一种爬楼梯机器人的应用，用于实现送爬楼梯送水。

本发明的技术方案是：一种爬楼梯机器人，包括车架机构、控制系统和轮式行走机构；其中控制系统、轮式行走机构安装在车架机构上，控制系统用于驱动轮式行走机构中可变轮的行走与爬楼梯，可变轮的行走带动轮式行走机构中后轮的行走。

所述车架机构包括上车架、支架杆、车轮支撑杆、固定横梁；其中上车架通过支架杆与车轮支撑杆连接，固定横梁连接车轮支撑杆。

所述控制系统包括摄像头、安装板、控制器和电源；其中电源用于供电，安装板上安装控制器、电源，摄像头用于采集图像信息传至控制器，通过控制器分别控制轮式行走机构中的可变轮驱动电机、轮式行走机构中的可变轮控制电机运动。

所述轮式行走机构包括可变轮、可变轮驱动电机、可变轮驱动电机架、后轮和后轮轴；其中可变轮与后轮安装在车架机构中车轮支撑杆上，后轮之间通过后轮轴连接，可变轮驱动电机安装在可变轮驱动电机架上，可变轮为主动轮，控制系统控制可变轮驱动电机驱动可变轮行走，带动从动轮后轮行走。

所述可变轮包括可变轮控制电机、固定轮毂、活动轮毂和爬楼爪；其中可变轮控制电机安装在固定轮毂上，爬楼爪与活动轮毂连接，控制系统控制可变轮控制电机带动内部小齿轮转动从而控制活动轮毂的转动，从而控制爬楼爪的开合实现爬楼梯。

所述轮式行走机构还包括辅助单排轮，辅助单排轮安装在后轮轴上，用于增大爬楼梯时的接触面积。

还包括安装在车架机构上的夹持机构，夹持机构用于通过控制系统控制夹持水桶。

所述夹持机构包括伸缩臂驱动电机、水桶夹持爪和伸缩臂；其中安装在车架机构中上车架上的伸缩臂驱动电机通过伸缩臂与水桶夹持爪连接，控制系统控制伸缩臂驱动电机驱动伸缩臂运动。

还包括安装在车架机构上的升降机构，升降机构用于通过控制系统控制机器人的升降。