爬樓及平地運載機器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種爬樓及平地運載機器，包括行走機構、支撐機構、傳動機構和控制系統（11），傳動機構固定于支撐機構上與行走機構相連接，其特征在于：所述行走機構實現支撐機構的平移和上下樓梯；控制系統（11）實現對行走機構和支撐機構的運動控制。所述行走機構包括至少四個車輪（8）和八個腳架（9），每兩腳架（9）對稱分布于一個車輪（8）上、與車輪（8）活動連接，腳架（9）下端面始終與地面平行；車輪（8）的直徑大于腳架（9）的高度。所述每個車輪（8）上的兩腳架（9）之間設有活動連接的連桿（10）。本發明能實現爬樓梯且能在平地行走的功能，具有結構簡單、運動平穩、安全性高、便于控制、成本低的特點。
【專利說明】
爬樓及平地運載機器
技術領域
[0001]本發明屬于運載機器技術領域，具體地說是涉及一種能自主上下樓梯和平地移動的運載機器。
[0002]
【背景技術】
[0003]爬樓機器的爬樓方式主要有輪組式、步行式和履帶式。步行式機器是通過仿生學實現爬樓，靈活性好、自由度高，因此結構復雜，需要的傳感器數量巨大，控制程序復雜，成本高，在實際應用中受到很大的限制。履帶式爬樓機器通過履帶的傳動實現爬樓，由于比較笨重、運動不靈活，使用受到很多限制。輪組式爬樓機器利用成組的車輪轉到實現爬樓，移動靈活、控制簡單、易于實現。現有技術中，步行式爬樓機器在平地行走時運動幅度大，移動遲緩，穩定性差，不具備避障能力。
[0004]

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于克服上述缺點而提供一種能實現爬樓梯和平地行走功能，具有結構簡單、運動平穩、安全性高、便于控制、成本低的爬樓及平地運載機器。
[0006]本發明的爬樓及平地運載機器，包括行走機構、支撐機構、傳動機構和控制系統，傳動機構固定于支撐機構上與行走機構相連接，其中:所述行走機構實現支撐機構的平移和上下樓梯;控制系統實現對行走機構和支撐機構的運動控制。
[0007]上述的爬樓及平地運載機器，其中:所述行走機構包括至少四個車輪和八個腳架，每兩腳架對稱分布于一個車輪上，與車輪活動連接，腳架下端面始終與地面平行;車輪的直徑大于腳架的高度。
[0008]上述的爬樓及平地運載機器，其中:所述每個車輪上的兩腳架之間設有活動連接的連桿。
[0009]上述的爬樓及平地運載機器，其中:所述為腳架為三角形。
[0010]上述的爬樓及平地運載機器，其中:所述支撐機構由框架結構的機架組成。
[0011]上述的爬樓及平地運載機器，其中:所述傳動機構包括電機、雙頭蝸輪蝸桿和單頭蝸輪蝸桿，電機固定于機架上、分別與控制系統和雙頭蝸輪蝸桿一端相連接，雙頭蝸輪蝸桿另一端與傳動軸相連接，傳動軸的兩端分別設有單頭蝸輪蝸桿，單頭蝸輪蝸桿另一端與輪軸相連，輪軸兩端分別設有車輪。
[0012]上述的爬樓及平地運載機器，其中:所述傳動軸上設有軸承座。
[0013]
本發明與現有技術的相比，具有明顯的有益效果，由以上方案可知，
所述行走機構包括至少四個車輪和八個腳架，每兩腳架對稱分布于一個車輪上，與車輪活動連接。行走機構實現支撐機構的平移和上下樓梯。腳架為三角形，與車輪活動連接，在車輪轉動過程中，靠重力使得腳架下端面始終與樓梯臺面平行接觸，保證具有較大的接觸面積，保證車體的穩定性。每個車輪上的兩腳架之間設有固定連接的連桿，保證腳架在運動過程中的穩定運轉，此外由于腳架用重力作用保持水平，兩腳架用連桿連接，可以保證腳不晃動且能保證腳架下端面的水平。此外，車輪的直徑大于腳架的高度，當車體運動到平面時，可以將所有腳架收入車輪以內，保證在平面運動時車體的穩定性，可以改變步行式爬樓機器平地行走重心幅度大，動作緩慢的缺點。支撐機構由框架結構的機架組成，框架結構便于安裝且可減輕重量。傳動機構包括電機、雙頭蝸輪蝸桿和單頭蝸輪蝸桿，可實現二級減速，且蝸輪蝸桿具有自鎖的功能，在爬樓過程中可以在任意狀態下停止或啟動機器的運轉，機器由于自鎖功能而不會發生逆向轉動，能夠保證被運載物體的安全性。
[0014]總之，本發明能實現爬樓梯且能在平地行走的功能，具有結構簡單、運動平穩、安全性高、便于控制、成本低的特點。
[0015]以下通過附圖和【具體實施方式】，進一步說明本發明的有益效果。
[0016]
【附圖說明】:
圖1為本發明的結構示意圖；
圖2為圖1的1-1剖示圖；
圖3為圖1的正視圖。
[0017]圖中標記:
1、機架;2、電機;3、傳動軸;4、雙頭蝸輪蝸桿;5、軸承座;6、單頭蝸輪蝸桿;7、輪軸;8、車輪;9、腳架;10、連桿;11、控制系統。
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的爬樓及平地運載機器結構【具體實施方式】、結構、特征及其功效，詳細說明如后。
[0019]參見圖1至圖3，本發明的爬樓及平地運載機器，包括行走機構、支撐機構、傳動機構和控制系統11，傳動機構固定于支撐機構上與行走機構相連接，其中:所述行走機構實現支撐機構的平移和上下樓梯;控制系統11實現對行走機構和支撐機構的運動控制。所述行走機構包括至少四個車輪8和八個腳架9，每兩腳架9對稱分布于一個車輪8上，與車輪8活動連接，腳架9下端面始終與地面平行;車輪8的直徑大于腳架9的高度。所述每個車輪8上的兩腳架9之間設有活動連接的連桿10。所述為腳架9為三角形。所述支撐機構由框架結構的機架I組成。所述傳動機構包括電機2、雙頭蝸輪蝸桿4和單頭蝸輪蝸桿6，電機2固定于機架I上、分別與控制系統11和雙頭蝸輪蝸桿4 一端相連接，雙頭蝸輪蝸桿4另一端與傳動軸3相連接，傳動軸3兩端分別設有單頭蝸輪蝸桿6，單頭蝸輪蝸桿6另一端與輪軸7相連，輪軸7兩端分別設有車輪8。所述傳動軸3上設有軸承座5。
[0020]使用時，腳架9轉動點高于樓梯高度，兩腳架9由車輪8帶動，交替上升，實現爬樓功能。在車輪8轉動過程中，腳架9的下端面始終與樓梯臺面平行接觸。地面提供的支持力始終豎直向上，在樓梯傾角范圍內支持力方向與車身機架I呈銳角關系，所以機器人在爬樓過程中，不會出現傾覆的現象。為了減輕重量，可在腳架9的中部開槽。車輪8的直徑大于腳架9的高度，當其中一腳架(抬升腳架)隨車輪轉動至最高點，與另一角架(支撐腳架)隨車輪運動到最低點，此時兩腳架9在垂直方向共線，抬升腳架不會與支撐腳架有任何接觸，且兩腳架9按一定距離，交錯對稱安裝在車輪8上，兩腳架9之間存在一定交錯間隙。當車體運動到平面時，可以將所有腳架9收入車輪8以內，保證在平面運動時車體的穩定性。此時腳架9可由螺栓固定在車輪8上，螺栓只承受腳架9的重量。即機器到達平地后，由四個車輪8承受負載并完成運動，這時也可適當增大傳動軸3的轉動速度，提高機器的運載效率。此外，腳架9下端面可增設一層橡膠，增大與地面的摩擦力。
[0021]在運動過程中，機架I始終與平面或傾斜面保持平行。機架I的材料可選擇輕質高強度材料。框架結構的機架I可做成活動的，便于裝拆。
[0022]傳動機構采用二級減速。蝸輪蝸桿具有自鎖的功能，在爬樓過程中可以在任意狀態下停止或啟動機器的運轉，機器人由于自鎖功能而不會發生逆向轉動，能夠保證被運載物體的安全性。傳動軸3上設有軸承座5為兩個。
[0023]當車身負載時，需要將被承載物與機架I固定為一體，避免被承載物因慣性產生晃動而影響車體的穩定運行。被承載物應相對于機架I的重心對稱安裝，使上樓時機器人的腳架9均勻受力，保證機器人上下樓的重心平穩。
[0024]控制系統11包括車載控制系統和無線控制系統，車載控制系統實現對傳動機構的驅動，無線控制系統實現對車載控制系統的控制。控制系統為繼電器控制，繼電器控制電流的通斷，通過無線遙控器控制電機電流方向實現電機I正反轉。
[0025]
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，任何未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
【主權項】
1.一種爬樓及平地運載機器，包括行走機構、支撐機構、傳動機構和控制系統(11)，傳動機構固定于支撐機構上與行走機構相連接，其特征在于:所述行走機構實現支撐機構的平移和上下樓梯;控制系統(11)實現對行走機構和支撐機構的運動控制。2.如權利要求1所述的爬樓及平地運載機器，其特征在于:所述行走機構包括至少四個車輪(8)和八個腳架(9)，每兩腳架(9)對稱分布于一個車輪(8)上、與車輪(8)活動連接，腳架(9)下端面始終與地面平行;車輪(8)的直徑大于腳架(9)的高度。3.如權利要求2所述的爬樓及平地運載機器，其特征在于:所述每個車輪(8)上的兩腳架(9 )之間設有活動連接的連桿(10)。4.如權利要求2或3所述的爬樓及平地運載機器，其特征在于:所述為腳架(9)為三角形。5.如權利要求1所述的爬樓及平地運載機器，其特征在于:所述支撐機構由框架結構的機架(I)組成。6.如權利要求1、3或5所述的爬樓及平地運載機器，其特征在于:所述傳動機構包括電機(2)、雙頭蝸輪蝸桿(4)和單頭蝸輪蝸桿(6)，電機(2)固定于機架(I)上、分別與控制系統(11)和雙頭蝸輪蝸桿(4) 一端相連接，雙頭蝸輪蝸桿(4)另一端與傳動軸(3)相連接，傳動軸(3)兩端分別設有單頭蝸輪蝸桿(6)，單頭蝸輪蝸桿(6)另一端與輪軸(7)相連，輪軸(7)兩端分別設有車輪(8)。7.如權利要求6所述的爬樓及平地運載機器，其特征在于:所述傳動軸(3)上設有軸承座(5)。
【文檔編號】B62D57/028GK105835980SQ201610368728
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月30日
【發明人】雷蔓, 余歡樂, 何曉芬, 方永鋒
【申請人】貴州工程應用技術學院