连续撑跃式台阶攀爬机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种连续撑跃式台阶攀爬机器人及自适应台阶的攀爬方法，通过控制撑杆轴转动，带动撑杆翻转至上一阶台阶，撑杆轴继续转动，在台阶面对撑杆的反作用力下，撑杆慢慢竖撑立起来，撑杆轴、动力驱动轮逐渐上升，直至撑杆与台阶面垂直，此时动力驱动轮离地；然后撑杆轴继续转动，撑杆向后倾斜，撑杆轴、动力驱动轮逐渐下降，直至动力驱动轮落地。本发明专利技术采用前、后撑杆分别围绕设置于前、后撑杆轴的轴心作圆周运动，通过台阶面对前、后撑杆施加的反作用力，将机器人整体撑跃至相邻的高一级台阶，或撬降至相邻的低一级台阶。与现有技术中的伸缩式爬升机构相比，本发明专利技术的连续撑跃式台阶攀爬机器人，爬升过程更加平稳、安全。

Continuous jump step climbing robot and climbing method of adaptive step

The invention discloses a continuous support jump step climbing robot and adaptive step climbing method, through the control rod drive shaft to rotate, flip the first step a pole, pole shaft continues to rotate, the counterforce brace face in the next step, slowly to stand upright support rod, rod shaft, driving wheel gradually increased until the pole and the surface of the step, the vertical dynamic driving wheel from the ground; then the rod shaft continues to rotate the pole tilted backwards, pole axis, driving wheel gradually decreased, until the driving wheel landing. The invention adopts the front and rear struts are arranged around the axis before and after the pole axis of the circular motion, through the steps of face before and after the reaction force exerted by the brace, the robot support jumped to the adjacent high step, or to pry the adjacent lower step. Compared with the telescopic climbing mechanism in the prior art, the invention has the advantages of continuous climbing step climbing robot, and the climbing process is more stable and safe.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种台阶攀爬机构，具体来说涉及一种连续撑跃式台阶攀爬机器人及自适应台阶的攀爬方法。
技术介绍
2015年9月9日，在全球老龄工作领域有着重要影响的国际性非政府组织--国际助老会发布了名为《2015全球老龄事业观察指数》的报告。报告说，全球60岁及以上人口约9.01亿，占世界人口12.3％。到2030年这一比例将达到16.5％。报告称目前中国是世界上老龄人口最多的国家有2.09亿，另外由于各种灾难和疾病造成的残障人士也逐年增加。而轮椅是老年人以及残障人士必不可少的代步工具，普通轮椅只能平地行走，不能上下阶梯。为解决这一问题目前市场上研究出具有攀爬功能的智能轮椅车，主要为履带式和星轮式，其缺点是安全稳定性差且上下阶梯必须要他人协助。这也是履带式和星轮式轮椅尽管专利技术专利很多，但是真正实施和推广很少的主要原因。因此，也有一些人想到了设计一种腿足式的全方位水平姿态爬楼机器人及零半径转向、爬楼方法。但由于其结构复杂、移动速度慢，对不同台阶高度的自适应性差，也未能得到推广。比如，名称为“全方位水平姿态爬楼机器人及零半径转向、爬楼方法”，申请号为“CN201310285367.8”的在先申请，描述了这样的特征“本专利技术提供了一种全方位水平姿态爬楼机器人，包括下台面及位于其上方的上台面，在下台面的下方设有带动其升降的至少两组下台面升降机构，在上台面的下方设有带动其升降的至少四组上台面升降机构，其特征在于：下台面与上台面在水平方向上前后错开，在下台面与上台面之间设有支撑转动板，支撑转动板底部设有直线移动单元，直线移动单元的底部设于下台面上，在上台面上设有转动机构，转动机构与支撑转动板固定连接。”由上述描述可以看出，整个爬行机构和爬行方法都很复杂，腿足多、整个传动关系繁琐导致移动速度慢，且对不同楼梯的自适应性差，安全可靠性得不到保障。因此该专利技术并不实用。又比如，中国专利公告号为CN104925162B公开了一种电动爬楼机器人，包括：爬楼机台，该爬楼机台上纵向设置有两通槽；爬楼机台的下部对称设置有两油马达，任一油马达的出力轴均与一丝杠相连接，丝杠安装于爬楼机台上；两个丝杠当中，每个丝杠均贯穿一油缸，油缸内具有与所述丝杠相适配的内螺纹，油缸与丝杠构成螺纹传动副；所述油缸的顶部与一离合器固定连接，离合器位于通槽内部，离合器的顶端放置有载人板，油缸通过离合器带动载人板移动；其中，两个油缸通过活塞杆的伸缩与前后交替运动实现上楼。但是这种结构在爬楼时，重心不稳，存在安全隐患。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种连续撑跃式台阶攀爬机器人及自适应台阶的攀爬方法，以解决现有技术中的诸多问题。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：连续撑跃式台阶攀爬机器人，其特征在于，包括支撑架体和设置在支撑架体上的支撑平台；所述支撑架体包括前、后支撑联动组件，前、后支撑联动组件的下方分别连接有前、后动力驱动轮；所述前、后支撑联动组件均包括撑杆轴、至少两个分别设置在撑杆轴两端的撑杆；且撑杆长度大于相对应的动力驱动轮的直径；所述前、后支撑联动组件之间通过同步驱动机构连接；所述同步驱动机构包括两组分别用以驱动两个撑杆轴转动的动力减速电机、两组分别设置在两个撑杆轴上的位角同步编码传感器、以及多轴同步控制驱动电路；两组位角同步编码传感器均与多轴同步控制驱动电路连接，多轴同步控制驱动电路分别连接并控制两组动力减速电机。优选的，所述前、后支撑联动组件分别与前、后悬侧梁的一端连接，前、后悬侧梁的另一端铰接在一起；前、后支撑联动组件之间还设置有变距电推杆，前、后悬侧梁与变距电推杆形成三角架体，通过变距电推杆的伸缩运动改变前、后动力驱动轮的轮距，来适应楼梯梯步步距。优选的，两个后动力驱动轮设置在后主轴上，后主轴通过轴承连接后撑杆轴上；两个前动力驱动轮设置在前转向侧架横梁上，前转向侧架横梁通过轴承连接前撑杆轴上。进一步，所述前转向侧架横梁上设置有脚踏板。进一步，所述前、后支撑联动组件上分别设置有用以检测车轮与台阶纵面距离的超声距离探测器，且两个所述超声距离探测器分别设置在前转向侧架横梁、后主轴上。更进一步，所述支撑平台与前转向侧架横梁之间设置有平台平衡连杆，通过平台平衡连杆带动支撑平台与前转向侧架横梁同步运动；前转向侧架横梁与后主轴之间依次通过前平衡连杆、后平衡连杆连接，通过前平衡连杆和后平衡连杆带动前转向侧架横梁与后主轴同步运动。优选的，所述支撑平台通过导向件可以前后移动的设置在所述支撑架体上，且支撑平台与驱动其前后移动的水平移动电推杆连接。优选的，所述支撑平台与支撑架体之间还设置有用以调节支撑平台角度的水平调节电推杆；所述水平调节电推杆上设置有倾角传感器。优选的，所述支撑平台为轮椅座。优选的，所述撑杆的前端为圆弧过渡形状。连续撑跃式台阶攀爬机器人自适应台阶的攀爬方法，其特征在于，控制前、后撑杆轴同步转动，带动撑杆翻转至上一阶台阶，撑杆轴继续转动，在台阶面对撑杆的反作用力下，撑杆慢慢竖撑立起来，撑杆轴、动力驱动轮逐渐上升，直至撑杆与台阶面垂直，此时动力驱动轮离地；然后撑杆轴继续转动，撑杆向后倾斜，撑杆轴、动力驱动轮逐渐下降，直至动力驱动轮落地。使用时，控制连续撑跃式台阶攀爬机器人后退，通过超声距离探测器定位至合适位置，停止后退；后撑杆轴转动，带动后撑杆翻转至上一阶台阶，后撑杆轴继续转动，在台阶面对后撑杆的反作用力下，后撑杆慢慢竖撑立起来，后撑杆轴、后动力驱动轮逐渐上升，直至后撑杆与台阶面垂直，此时后动力驱动轮离地；然后后撑杆轴继续转动，后撑杆向后倾斜，后撑杆轴、后动力驱动轮逐渐下降，直至后动力驱动轮落地；同理，这个过程中，在同步驱动机构的控制下，前撑杆轴与后撑杆轴同步转动，前撑杆翻转至上一阶台阶，前撑杆轴继续转动，在台阶面对前撑杆的反作用力下，前撑杆慢慢竖立撑起来，前撑杆轴、前动力驱动轮逐渐上升，直至前撑杆与台阶面垂直，此时前动力驱动轮离地；然后前撑杆轴继续转动，前撑杆向后倾斜，前撑杆轴、前动力驱动轮逐渐下降，直至前动力驱动轮落地；完成一级台阶的攀爬。本专利技术采用前、后撑杆分别围绕设置于前、后撑杆轴的轴心作圆周运动，通过台阶面对前、后撑杆施加的反作用力，将机器人整体撑跃至相邻的高一级台阶，或撬降至相邻的低一级台阶。与现有技术中的伸缩式爬升机构相比，本专利技术的连续撑跃式台阶攀爬机器人，爬升过程更加平稳、安全。本专利技术在支撑平台与支撑本文档来自技高网...

【技术保护点】
连续撑跃式台阶攀爬机器人，其特征在于，包括支撑架体和设置在支撑架体上的支撑平台；所述支撑架体包括前、后支撑联动组件，前、后支撑联动组件的下方分别连接有前、后动力驱动轮；所述前、后支撑联动组件均包括撑杆轴、至少两个分别设置在撑杆轴两端的撑杆；且撑杆长度大于相对应的动力驱动轮的直径；所述前、后支撑联动组件之间通过同步驱动机构连接；所述同步驱动机构包括两组分别用以驱动两个撑杆轴转动的动力减速电机、两组分别设置在两个撑杆轴上的位角同步编码传感器、以及多轴同步控制驱动电路；两组位角同步编码传感器均与多轴同步控制驱动电路连接，多轴同步控制驱动电路分别连接并控制两组动力减速电机。

【技术特征摘要】
1.连续撑跃式台阶攀爬机器人，其特征在于，包括支撑架体和设置在支
撑架体上的支撑平台；
所述支撑架体包括前、后支撑联动组件，前、后支撑联动组件的下方分
别连接有前、后动力驱动轮；所述前、后支撑联动组件均包括撑杆轴、至少
两个分别设置在撑杆轴两端的撑杆；且撑杆长度大于相对应的动力驱动轮的
直径；
所述前、后支撑联动组件之间通过同步驱动机构连接；所述同步驱动机
构包括两组分别用以驱动两个撑杆轴转动的动力减速电机、两组分别设置在
两个撑杆轴上的位角同步编码传感器、以及多轴同步控制驱动电路；两组位
角同步编码传感器均与多轴同步控制驱动电路连接，多轴同步控制驱动电路
分别连接并控制两组动力减速电机。
2.根据权利要求1所述的连续撑跃式台阶攀爬机器人，其特征在于，所
述前、后支撑联动组件分别与前、后悬侧梁的一端连接，前、后悬侧梁的另
一端铰接在一起；前、后支撑联动组件之间还设置有变距电推杆，前、后悬
侧梁与变距电推杆形成三角架体，通过变距电推杆的伸缩运动改变前、后动
力驱动轮的轮距，来适应楼梯梯步步距。
3.根据权利要求1所述的连续撑跃式台阶攀爬机器人，其特征在于，两
个后动力驱动轮设置在后主轴上，后主轴通过轴承连接后撑杆轴上；两个前
动力驱动轮设置在前转向侧架横梁上，前转向侧架横梁通过轴承连接前撑杆
轴上。
4.根据权利要求3所述的连续撑跃式台阶攀爬机器人，其特征在于，所
述前转向侧架横梁上设置有脚踏板。
5.根据权利要求3所述的连续撑跃式台阶攀爬机器人，其特征在于，所
述前、后支撑联动组件上分别设置有用以检测车轮与台阶...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈佐夫，李全喜，丁伟中，翁朝栋，朱柳军，董彬，
申请(专利权)人：佐扶智能科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31