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CN108349301B - 用于越过竖向障碍物的系统和方法 - Google Patents

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CN108349301B CN201680063482.2A CN201680063482A CN108349301B CN 108349301 B CN108349301 B CN 108349301B CN 201680063482 A CN201680063482 A CN 201680063482A CN 108349301 B CN108349301 B CN 108349301B
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Abstract

公开了一种适于越过竖向障碍物的移动式机器人。该机器人包括框架和定位在机器人的前部部段中的至少一个轮、定位在机器人的中间部段中的至少一个中间轮、定位在机器人的后部部段中的至少一个后轮以及位于机器人的前部、中部或后部中的至少一个另外的轮。该机器人还包括用于对中间轮施加向下和/或向上的力的至少一个马达驱动装置和用于驱动轮和马达驱动装置的至少两个马达。还公开了一种使用所公开的移动式机器人进行攀爬的方法。

Description

用于越过竖向障碍物的系统和方法
技术领域
本发明涉及移动式机器人。更具体地，本发明涉及适于越过诸如路缘石等大体竖向的障碍物的移动式机器人。
背景技术
室外环境中的运动可能需要越过障碍物。当只在汽车道路上行驶时，不需要越过大的障碍物。然而，例如人行道上的移动可能需要跨过汽车道路，这可能需要越过诸如路缘石等的竖向障碍物。目的在于在户外行驶、特别是在人行道上行驶的车辆可以包括适于攀爬竖向障碍物的装置。这种装置可以存在于例如轮椅、路边清扫车辆或越野车辆中。
US 3,649,981公开了一种三轮式道路清扫机，其具有向前和向后行驶的轮并且适于通过设置能够在凸起位置与降低位置之间整体移动的升降轮以升高车辆及其用于移动到凸起表面上及移动远离凸起表面的行驶轮来攀爬路缘或间隔物而到达凸起表面。
US 4,817,747描述了一种全地形车辆，其具有六个轮，其中，每侧具有三个轮。每侧的轮中的两个轮安装在一个枢转转向架上，而一个轮安装在另一个枢转转向架上，并且转向架联接至彼此以在其所有枢转位置中总是相对于车辆底盘的水平中心线具有相同的倾角。所有轮都通过传动装置进行正向驱动，其中传动装置包括转向架中的传动装置。
WO专利申请2005/051279 A1描述了涉及电动轮椅的发明。本发明的轮椅包括安装在由电动马达致动的两个传动轴上的框架以及相对于所述轴倾斜的两个攀爬机构。根据本发明，攀爬机构使轮椅能够水平地向前移动并且能够通过使该机构相对于传动轴倾斜而使轮椅倾斜，从而升高或降低轮椅以通过不平坦的表面。
发明内容
在权利要求中以及在下面的描述中详细说明本发明。在从属权利要求和各种实施方式的描述中特别地详细说明了优选实施方式。
本发明涉及一种移动式机器人。特别地，该机器人可以自动行驶和/或半自动行驶。该机器人可以适于至少越过大体竖向或竖向的障碍物，比如路缘石。将理解的是，也可以越过在一维、二维和/或三维上倾斜的障碍物或凸块。
根据本发明的机器人可以是能够自动执行一系列动作的机器、设备、单元、组件、系统等并且还可以通过相应的计算硬件和软件来编程。动作中的一个动作可以是驱动、特别是以自动和/或半自动的方式驱动。机器人的半自动操作可以指第三方、比如操作员可以通过向机器人提供指令来控制机器人以沿着例如越过竖向障碍物时的路径引导机器人。操作员还可以通过可安装在机器人上的麦克风和扬声器与紧邻机器人的人进行通信。
机器人可以包括具有前端部和后端部并且还具有前部部段、中间部段和后部部段的框架结构或底架。机器人可以包括定位在机器人的前部部段中并且在前方延伸到该机器人之外的至少一个前轮。此外，机器人可以包括定位在机器人的后部部段中的至少一个后轮和定位在机器人的中间部段中的至少一个中间轮。此外，可以设置有定位在该结构的前部、中部和/或后部附近的至少一个另外的轮，以特别地防止向侧面的任何严重的倾斜。
机器人还可以包括马达驱动装置，该马达驱动装置用于选择性地对所述至少一个中间轮施加相对于地面向下和/或向上的力。机器人可以包括至少两个马达，所述至少两个马达中的每个马达均可以适于驱动轮和/或马达驱动装置。
机器人还可以包括多于至少四个的如前所述的轮。例如，机器人可以包括6个轮，其中，一对轮位于前部，一对轮位于中部并且一对轮位于后部。然而，这对于实现本发明而言并不是必需的，如将通过下面的内容进一步理解。
马达驱动装置适于使得当机器人沿着其运动方向遇到竖向障碍物时，马达驱动装置可以通过所述至少一个中间轮施加向下和/或向上的力，以促进车辆越过竖向障碍物。在一对中间轮或多于一对的中间轮的情况下，这些轮可以向下和/或向上移动。这可以通过任何机构来完成。
马达驱动装置可以适于通过至少一个中间轮提供向下和/或向上的力，其中所述至少一个中间轮位于机器人的质心后面(靠近后部)。
马达驱动装置还可以适于通过所述至少一个后轮施加向下和/或向上的力。在机器人在地面上行驶或越过障碍物的情况下，中间轮的向下运动使机器人绕可以垂直于行驶方向的倾斜轴线倾斜。前轮和/或后轮可以进一步辅助该倾斜。当前轮接触到障碍物的竖向或倾斜表面时，其施加至该表面的附着力可以帮助机器人攀爬障碍物。优选地，中间轮和/或后轮辅助前轮保持与该表面的接触。中间轮和它们的相对运动进一步辅助允许前轮和机器人攀爬障碍物和/或保持前轮在障碍物顶部和/或后部的附着力。这将在下面进一步描述。
机器人还可以包括用于沿着其向前的运动方向感测障碍物的感测装置。感测装置包括超声波传感器、激光雷达传感器、光学流量传感器、立体视觉传感器、基于地图的定位装置、碰撞传感器、基于里程计的传感器和轮滑动传感器中的至少一者。除此之外，还可以使用基于轮的模型，所述基于轮的模型考虑了轮的行驶但没有考虑轮的转向。
感测装置可以适于触发马达驱动装置，使得对机器人的至少中间轮施加向下的力以促进前轮移动跨过障碍物。
马达驱动装置还可以适于与感测装置进行通信并基于来自感测装置的信息对至少中间轮施加向下和/或向上的力。
马达驱动装置可以适于基于来自感测装置的信息对中间轮和后轮交替地施加向下的力。
感测装置可以包括用于与中央处理单元进行通信的装置，其中，中央处理单元基于从感测装置接收到的信息向马达驱动装置提供指令。
可以设置将至少一个中间轮和一个后轮连接的至少一个倾斜杆(倾斜轴)、优选地设置将机器人的左侧和右侧中的每一侧的中间轮和后轮连接的两个轴。
倾斜杆可以适于机器人的轮的平面中的至少角运动，以施加相对于地面向下和/或向上的力。
机器人还可以包括至少两个中间轮和两个后轮，其中，马达驱动装置包括马达和两个倾斜杆，并且其中，包括至少一个中间轮和后轮的一组轮连接至第一倾斜杆，并且包括至少一个中间轮和后轮的第二组轮连接至第二轴，并且其中，第一倾斜杆和第二倾斜杆分别在第一倾斜杆和第二倾斜杆上的第一枢转点和第二枢转点处连接至后车桥。
倾斜杆可以自由旋转和/或由马达致动。倾斜轴可以绕杆支承件(倾斜轴)旋转，其中杆支承件可以位于各对轮的相应的轴向旋转中心之间。
相对的轮也可以设置成不连接至彼此而是通过倾斜杆连接至相邻的轮。在这种情况下，杆转动马达可以设置成用于机器人的每一侧，从而例如使得位于同一侧的中间轮和后轮倾斜并辅助攀爬。
倾斜杆可以旋转或绕杆支承件旋转至多60°、优选地在任一侧、即顺时针和逆时针旋转或绕杆支承件旋转至多60°。更优选地，倾斜杆可以绕杆支承件转动至多55°、优选地在任一侧绕杆支承件转动至多55°。更优选地，倾斜杆可以绕杆支承件转动至多50°、优选地在任一侧绕杆支承件转动至多50°。更优选地，倾斜杆可以绕杆支承件转动至多45°、优选地在任一侧绕杆支承件转动至多45°。更优选地，倾斜杆可以绕杆支承件转动至多40°，优选地在任一侧绕杆支承件转动至多40°。更优选地，倾斜杆可以绕杆支承件转动至多35°、优选地在任一侧绕杆支承件转动至多35°。更优选地，倾斜杆可以绕杆支承件转动至多30°，优选地在任一侧绕杆支承件转动至多30°。更优选地，倾斜杆可以围绕杆支承件转动至多25°、优选地在任一侧绕杆支承件转动至多25°。更优选地，倾斜杆可以绕杆支承件转动至多20°、优选地在任一侧绕杆支承件转动至多20°。
因此，本发明还提供了一种机器人，该机器人包括框架并且具有至少一个前轮、至少两个中间轮和至少两个后轮，其中，至少一个中间轮和至少一个后轮通过设置在框架的相反两侧中的每一侧上的倾斜杆连接；并且其中，每个倾斜杆均可以绕位于各对轮的相应的轴向旋转中心之间的杆支承件转动。一对中间轮和后轮可以设置在布置于框架的一侧上的一个倾斜杆上，并且另一对中间轮和后轮设置在布置于框架的相反一侧上或者布置至框架的相反一侧的第二倾斜杆上。倾斜杆可以经由杆支承件连接至相应的杆轴。
位于每一侧上的倾斜杆可以自由旋转并且/或者可以由至少一个杆转动马达独立地驱动。在自由旋转期间，马达可以处于未致动状态，从而通过其阻力抑制倾斜杆的倾斜。替代性或另外地，可以设置有离合器，以将杆转动马达与相应的转动杆断开连接使得倾斜可以在没有任何阻力或较小阻力的情况下、特别是在机器人移动时进行，并且相应的中间轮和所连接的后轮可以根据地面的地形倾斜。
例如，可以将离合器控制成在不越过困难的和/或竖向的障碍物时将杆转动马达断开连接并在需要越过这些障碍物时将马达连接。
例如在机器人移动跨过不平坦地形时，倾斜杆在机器人的运动期间对于机器人平衡以及振动最小化和减小磨损而言是非常有用的。倾斜杆还可以通过确保轮在越过不平坦表面时接触地面而有助于提高附着力。此外，处于可视化的目的，当机器人配备有摄相机时，增大的稳定性是有益的。当倾斜杆绕杆支承件自由移动时或者当倾斜杆借助于马达旋转时，位于机器人两侧的倾斜杆也可以独立地移动。这样，位于两侧的倾斜杆的构型可以在机器人的操作期间是不同的。
机器人还可以包括适于对倾斜杆的绝对角位置和/或相对角位置进行感测的至少一个传感器。该传感器可以优选地为霍尔效应非接触式旋转位置传感器。该传感器也可以是下述各方中的任一方或下述各方的组合：至少一个电位计、至少一个光学编码器、至少一个磁性编码器和/或至少一个类视觉相机系统。
适于对倾斜杆的相对角位置进行感测的传感器可以在机器人的运转开始时或者在机器人的设置期间进行校准、优选地通过将杆移动至极限位置并在所述极限位置处对传感器进行校准。每当认为需要时——比如，每日、更优选地每周、更优选地每月——就可以重新校准传感器。在优选实施方式中，校准过程可以作为诊断程序的一部分而自动进行并由机器人自身执行。
在另一实施方式中，倾斜杆可以由马达致动。马达可以从倾斜杆的期望旋转开始时或者在倾斜角度达到一定值之后马上接合。此值可以取决于机器人正在完成的精确任务。马达可以在接收到来自适于对倾斜杆的角度位置进行感测的传感器的特定传感器数据之后接合。
在优选实施方式中，机器人可以适于在接合驱动倾斜杆的马达或者不接合驱动倾斜杆的马达的情况下攀爬达5cm、更优选地达8cm、更优选地达10cm、甚至更优选地达15cm、甚至更优选地达18cm或甚至更优选地达20cm的障碍物。
在优选实施方式中，倾斜杆可以适于自由旋转直到达到一定角度，在达到一定角度的点处倾斜转动马达适于接合。倾斜转动马达可以适于在倾斜杆已经自由旋转至少10°、更优选地旋转比如至少15°、更优选地旋转比如至少20°并且甚至更优选地旋转比如至少25°之后接合。
在优选实施方式中，倾斜杆可以适于从一个接合点至下一个接合点在25°至45°的范围内自由旋转。在这种实施方式中，倾斜转动马达可以适于在倾斜杆到达接合点时接合或开始致动。
在一个实施方式中，机器人可以适于在不接合杆转动马达——即，仅通过使倾斜杆自由旋转——的情况下在不平坦的地面上移动。不平坦的地面可以指包括凸块或孔的任何表面，比如包括鹅卵石、低路石或路缘石的人行道、包括植物或石头或岩石的地面、表面具有凹陷和导致偏离光滑表面的其他特征的混凝土。
马达驱动装置可以适于绕第一枢转点和第二枢转点对第一倾斜杆和第二倾斜杆施加角向力，以交替地对中间轮和后轮产生向下的力。
马达驱动装置还可以适于提升中间轮，使得在攀爬期间，中间轮的旋转中心相对于车辆框架或底架短暂地在竖向上超越前轮的旋转中心。
驱动轮的马达可以是电动马达。可以使用本领域已知的用于驱动目的的任何种类的电动马达。
前轮可以被驱动。更优选地，所有轮都可以被驱动。
马达驱动装置可以包括适于相对于地面在竖向方向上驱动至少一个轮的至少一个活塞驱动装置。
马达驱动装置可以包括用于相对于地面在竖向方向上驱动中间轮的两个活塞驱动装置。
机器人可以包括适于驱动轮的至少4(四)个电动马达，比如用于驱动两个前轮中的各个前轮的两个马达和用于驱动两组中间轮和后轮的两个马达，所述马达中的每个马达驱动沿着机器人的一侧设置的至少一个中间轮和后轮。
机器人的质心可以位于机器人的中部与前端部之间。机器人的质心可以位于机器人的中部与从机器人的中部至前端部的距离的一半之间。质心也可以包括机器人可运输的任何交付物。
机器人可以适于在非结构化的室外环境中运动。机器人可以适于越过约10cm至约25cm高、比如约15cm至约20cm高的竖向障碍物，比如路缘石。
在本文中，轮包括安装在其上、优选地安装在外轮缘上的轮胎。
机器人的轮的直径可以达10cm至30cm、优选地达15cm至25cm、更优选地达约20cm。通常，可以使用具有不同直径的轮的组合来实现本发明。机器人的轮在一个实施方式中具有相似的尺寸。轮也可以具有大致相同的直径。
前轮可以在框架结构的前方伸出1cm至8cm、优选地伸出1cm至6cm、更优选地伸出2cm至5cm。
轮可以在框架下方伸出至少5cm、优选地伸出至少6cm、更优选地伸出至少7cm。
轮可以包括充气轮胎、比如由天然橡胶或生橡胶化合物和/或合成橡胶制成的轮胎。轮也可以包括实心轮胎。合成橡胶可以是任何适合的人造弹性体，比如由石油副产品合成的那些人造弹性体。合成橡胶的示例包括由苯乙烯和丁二烯制成的苯乙烯-丁二烯橡胶。其他合成橡胶可以由异戊二烯、氯丁二烯和/或异丁烯单体制成，并且还可以包括用于交联的异戊二烯。轮也可以包括硅轮胎。
轮胎可以是基本平滑的，或者轮胎可以被对称地或不对称地开槽。如技术人员已知的，槽可以具有任何合适的深度和取向。轮胎可以被钉上防滑钉。根据季节或机器人运行所处的地形也可以很方便地更换轮胎的类型。
轮在轮与障碍物之间可以具有静摩擦系数μs，对于干表面而言μs为0.9至1.1并且对于湿表面而言μs为0.2至0.4。
前轮、后轮和中间轮可以设置在底架或框架结构中使得机器人在沿着表面正常行驶期间由至少两个轮支撑。
机器人还可以包括用于保持至少一个交付物的围封空间、优选地包括用于提供通向该空间的入口的安全进入装置。该安全进入装置包括由安全界面控制的闭合机构和/或盖。
在交付物包括在机器人内的情况下，组合件的质心可以位于机器人的中部与前端部之间。
机器人可以适于越过至少竖向障碍物，机器人包括具有前端部和后端部的框架结构，机器人包括靠近结构的前端部定位的至少一对前轮、接近结构的后端部定位的至少一对后轮以及定位在前轮与后轮之间的至少一对中间轮。此外，提供适于驱动轮的至少两个马达。还可以提供用于选择性地对至少一个中间轮施加相对于地面向下的力的至少一个推动装置。
马达、优选地电动马达可以驱动推动装置。推动装置可以适于使得当机器人沿着其运动方向遇到竖向障碍物时，该装置致动至少一对中间轮，以通过对中间轮施加向下和/或向上的力而促进车辆越过该竖向障碍物。
推动装置还可以适于通过至少一对后轮施加向下和/或向上的力。
马达驱动装置和/或推动装置可以对中间轮和后轮施加反作用力，使得当向下的力被施加至中间轮时，反作用向上的力被同时施加至后轮，并且当向上的力被施加至中间轮时，反作用向下的力被同时施加至后轮。由推动装置施加至轮的力在大小方面可以是相等的。
机器人可以包括用于沿着其向前的运动方向感测障碍物的感测装置。
感测装置可以适于触发推动装置，使得对机器人的至少成对的中间轮施加向下的力，以促进前轮移动越过障碍物。
感测装置可以包括超声波传感器、激光雷达传感器、光学流量传感器、立体视觉传感器、基于地图的定位装置、碰撞传感器、基于里程计的传感器和轮滑动传感器中的至少一者。
推动装置还可以适于与感测装置进行通信并基于来自感测装置的信息或指令对中间轮施加向下和/或向上的力。
推动装置可以包括连接至少一个中间轮和一个后轮的至少一个倾斜杆、优选地包括将机器人的左侧和右侧中的每一侧的中间轮和后轮连接的两个轴。
推动装置可以适于基于来自感测装置的信息交替地对中间轮和后轮施加力。
感测装置可以包括用于与中央处理单元进行通信的装置，并且其中，中央处理单元基于从感测装置接收到的信息向推动装置提供指令。
倾斜杆可以适于机器人的轮的平面中的至少角运动，以施加相对于地面向下和/或向上的力。
推动装置可以包括马达，并且其中，第一倾斜杆和第二倾斜杆分别在第一车桥和第二车桥上的第一枢转点和第二枢轴点处连接至后车桥。
推动装置可以适于绕第一枢转点和第二枢转点对第一轴和第二轴施加角向力，以便交替地对中间轮和后轮产生向下的力。
中间轮和/或后轮可以在攀爬期间短暂地朝向或远离机器人的本体移位。例如，考虑机器人开始攀爬障碍物。前轮开始攀爬障碍物，这意味着机器人的本体现在相对于中间轮和后轮搁置在其上的地面倾斜。由于中间轮和后轮连接在安装于轴上的倾斜杆上，因此中间轮将远离本体移动，而后轮将朝向本体移动。随着中间轮开始向障碍物上方移动，中间轮和后轮相对于本体的相对位置将颠倒，即，中间轮将朝向本体移动，并且后轮远离本体。因此，推动装置可以适于提升中间轮，使得在攀爬期间，中间轮的旋转中心可以相对于车辆框架短暂地在竖向上超越前轮的旋转中心。例如，如果轮具有相似或相同的直径，则中间轮的中心将在竖向上超越前轮的中心，以在攀爬期间保持与被攀爬的障碍物接触。同时，后轮可以移动远离本体，这进一步支持机器人的前部向上移动。
移动式机器人还可以适于越过具有预定高度的竖向障碍物。机器人可以包括具有前端部和后端部的框架结构，机器人包括靠近结构的前端部定位的至少一对前轮、接近结构的后端部定位的至少一对后轮以及定位在前轮与后轮之间的至少一对中间轮。在一个实施方式中，机器人的轮具有半径r。前轮与中间轮之间的最大允许距离可以通过等式
Figure BDA0001644594730000091
来描述，其中d为所述最大距离，r为轮的半径并且h为竖向障碍物的预定高度。因此，在一个实施方式中，机器人的轮具有半径r，并且机器人的特征还可以在于从所述至少一个前轮的面向最靠后的点至所述至少一个中间轮的面向最靠前的点所测得的所述至少一个前轮与所述至少一个中间轮之间的最大距离d为
Figure BDA0001644594730000092
其中d为所述最大距离，r为轮的半径并且h为竖向障碍物的预定高度。
框架结构可以包括底架，该底架构造成在竖向上靠近将所述至少一个前轮的面向最靠后的点与所述至少一个中间轮的面向最靠前的点连接的线。
中间轮和后轮也可以具有从所述至少一个中间轮的面向最靠后的点至所述至少一个后轮的面向最靠前的点所测得的所述至少一个中间轮与所述至少一个后轮之间的最大距离d，最大距离d由
Figure BDA0001644594730000093
定义，其中d为所述最大距离，r为轮的半径并且h为待被越过的竖向障碍物的高度。
框架结构还可以包括底架，该底架构造成在竖向上靠近将所述至少一个中间轮的面向最靠后的点与所述至少一个后轮的面向最靠前的点连接的线。
在轮半径为至少10cm并且从前轮和/或中间轮的面向最靠后的点分别至中间轮和/或后轮的面向最靠前的点所测得的前轮与中间轮之间和/或中间轮与后轮之间的最大距离为4cm的情况下，机器人可以适于越过至少18cm高的竖向障碍物。
机器人还可以包括用于沿着其向前的运动方向感测障碍物的感测装置。
感测装置可以适于触发推动装置，使得对机器人的至少成对的中间轮施加向下的力，以促进前轮移动越过障碍物。
感测装置可以包括用于与中央处理单元进行通信的装置，其中，中央处理单元基于从感测装置接收到的信息向推动装置提供指令。
倾斜杆可以适于机器人的轮的平面中的至少角运动，以施加相对于地面向下和/或向上的力。
推动装置可以包括马达，并且其中，第一倾斜杆和第二倾斜杆分别在第一车桥和第二车桥上的第一枢转点和第二枢转点处连接至后车桥。
推动装置可以适于绕第一枢转点和第二枢转点对第一轴和第二轴施加角向力，以便交替地对中间轮和后轮产生向下的力。
推动装置可以适于提升中间轮，使得在攀爬期间，中间轮的旋转中心可以相对于车辆框架短暂地在竖向上超越前轮的旋转中心。
本发明还涉及一种方法，该方法包括下述步骤：使移动式机器人接近竖向障碍物，该机器人包括具有前端部和后端部的框架结构，该机器人包括靠近结构的前端部定位的至少一个前轮、靠近结构的后端部定位的至少一个后轮和定位在前轮与后轮之间的至少一个中间轮以及定位在前部位置、中间位置和/或后部位置中的至少一个另外的轮；其中，所述至少一个前轮、所述至少一个后轮和所述至少一个中间轮在框架结构上设置成使得机器人在沿着表面正常行驶期间由所述轮支撑；机器人还包括适于驱动轮的至少两个马达以及用于选择性地对至少所述至少一个中间轮施加相对于地面向下的力的马达驱动装置；
通过设置在机器人上的一个或更多个感测装置感测竖向障碍物；
通过一个或更多个马达致动一个或更多个前轮，以允许所述一个或更多个前轮开始攀爬竖向障碍物；
通过一个或更多个马达致动一个或更多个中间轮和/或后轮，以提供机器人的前进动力并由此增大所述一个或更多个前轮与竖向障碍物之间的摩擦力；
通过马达驱动装置对所述一个或更多个中间轮施加向下的力，以对所述一个或更多个前轮提供反作用的竖向力并增大中间轮的附着力，从而促进前轮的攀爬；
在前轮已经到达障碍物的顶部之后，停止对所述一个或更多个中间轮施加向下的力；以及
通过机器人的由致动中间轮和/或后轮所产生的前进动力完成对障碍物的攀爬。
前轮、中间轮和/或后轮的致动可以同时进行。由轮施加的力导致前轮在路缘石上的附着力增大，从而有助于前轮的攀爬。
前轮、中间轮和后轮可以在机器人接近竖向障碍物时全部被致动。
该方法还可以包括在停止对所述一个或更多个中间轮施加向下的力之前借助于所述至少一个感测装置来对前轮在障碍物上的位置进行感测。
马达驱动装置可以包括用于对中间轮和后轮提供交替的向下的力和向上的力的机构，并且其中，该方法在停止施加向下的力的前述步骤中还包括借助于马达驱动装置在对中间轮施加向下的力的同时对后轮施加向上的力，并且其中，该方法还包括：
将对中间轮和后轮施加的力颠倒，使得对后轮施加向下的力并且对中间轮施加向上的力，以促进中间轮攀爬障碍物，以及
通过机器人的由致动中间轮和/或后轮所产生的前进动力来完成对障碍物的攀爬。
该方法还可以包括在感测装置判定后轮已经到达障碍物的顶部之后，停止对中间轮或后轮施加向下或向上的力。
有经验的读者将理解，上面或下面所描述和/或所要求保护并被描述为一系列步骤的任何方法在步骤顺序的意义上并不是限制性的。
下面将论述本发明的其他被编号的实施方式。
1.一种适于越过至少竖向障碍物的移动式机器人，该机器人包括具有前端部和后端部并且还具有前部部段、中间部段和后部部段的框架结构，该机器人包括：
(a)定位在机器人的前部部段中并在前方延伸到机器人之外的至少一个前轮、定位在机器人的后部部段中的至少一个后轮以及定位在机器人的中间部段中的至少一个中间轮；
(b)定位在该结构的前部部段、中间部段和/或后部部段中的至少一个另外的轮；
并且其中，机器人还包括：
(c)马达驱动装置，该马达驱动装置用于选择性地对至少一个中间轮施加相对于地面向下和/或向上的力；以及
(d)至少两个马达，所述至少两个马达中的每个马达均适于驱动轮和/或马达驱动装置。
2.根据前一实施方式所述的机器人，其中，马达驱动装置适于使得当机器人沿着其运动方向遇到竖向障碍物时，马达驱动装置能够通过至少一个中间轮施加向下和/或向上的力，以促进车辆越过竖向障碍物。
3.根据前述实施方式中的任一实施方式所述的机器人，其中，马达驱动装置还适于通过所述至少一个后轮施加向下和/或向上的力。
4.根据前述实施方式中的任一实施方式所述的机器人，其中，机器人还包括用于沿着其向前的运动方向感测障碍物的感测装置。
5.根据前一实施方式所述的机器人，其中，所述感测装置包括超声波传感器、激光雷达传感器、光学流量传感器、立体视觉传感器、基于地图的定位装置、碰撞传感器、基于里程计的传感器和/或轮滑动传感器中的至少一者。
6.根据前述两个实施方式所述的机器人，其中，感测装置适于触发马达驱动装置，使得对机器人的至少中间轮施加向下的力以促进前轮移动跨过障碍物。
7.根据前述三个实施方式中的任一实施方式所述的机器人，其中，马达驱动装置还适于与感测装置进行通信并基于来自感测装置的信息对至少中间轮施加向下和/或向上的力。
8.根据前一实施方式所述的机器人，其中，马达驱动装置适于基于来自感测装置的信息交替地对中间轮和后轮施加向下的力。
9.根据前一实施方式所述的机器人，其中，感测装置包括用于与中央处理单元进行通信的装置，并且其中，中央处理单元基于从感测装置接收到的信息向马达驱动装置提供指令。
10.根据前述实施方式中的任一实施方式的机器人，还包括连接至少一个中间轮和一个后轮的至少一个倾斜杆、优选地包括将机器人的左侧和右侧中的每一侧上的中间轮和后轮连接的两个轴。
11.根据前述实施方式所述的机器人，其中，倾斜杆适于机器人的轮的平面中的至少角运动，以施加相对于地面向下和/或向上的力。
12.根据前述实施方式中的任一实施方式所述的机器人，其中，机器人包括至少两个中间轮和两个后轮，其中，马达驱动装置包括马达和两个倾斜杆，并且其中，包括至少一个中间轮和后轮的一组轮连接至第一倾斜杆，并且包括至少一个中间轮和后轮的第二组轮连接至第二倾斜杆，并且其中，第一倾斜杆和第二倾斜杆分别在第一倾斜杆和第二倾斜杆上的第一枢转点和第二枢转点处连接至后车桥。
13.根据前述实施方式所述的机器人，其中，马达驱动装置适于绕第一枢转点和第二枢转点对第一倾斜杆和第二倾斜杆施加角向力，以便交替地对中间轮和后轮产生向下的力。
14.根据前述实施方式中的任一实施方式所述的机器人，其中，马达驱动装置还适于提升中间轮，使得在攀爬期间，中间轮的旋转中心相对于车辆框架短暂地在竖向上超越前轮的旋转中心。
15.根据前述实施方式中的任一实施方式所述的机器人，其中，马达驱动装置还适于提升和/或压下后轮，使得当向下的力被施加至中间轮时，反作用向上的力被同时施加至后轮，并且当向上的力被施加至中间轮时，反作用向下的力被同时施加至后轮。
16.根据前述实施方式中的任一实施方式所述的机器人，其中，驱动轮的马达是电动马达。
17.根据前述实施方式中的任一实施方式所述的机器人，其中，前轮被驱动。
18.根据前述实施方式中的任一实施方式所述的机器人，其中，所有轮被驱动。
19.根据前述实施方式中的任一实施方式所述的机器人，其中，马达驱动装置包括适于相对于地面在竖向方向上驱动至少一个轮的至少一个活塞驱动装置。
20.根据前一实施方式所述的机器人，其中，马达驱动装置包括用于相对于地面在竖向方向上驱动中间轮的两个活塞驱动装置。
21.根据前述实施方式中的任一实施方式所述的机器人，包括适于驱动轮的至少4个(四个)电动马达。
22.根据前一实施方式所述的机器人，包括用于驱动两个前轮中的各个前轮的两个马达和用于驱动两组中间轮和后轮的两个马达，所述马达中的每个马达驱动沿着机器人的一侧设置的至少一个中间轮和后轮。
23.根据前述实施方式中的任一实施方式所述的机器人，其中，机器人的质心位于机器人的中部与前端部之间。
24.根据前述实施方式中的任一实施方式所述的机器人，其中，机器人的质心位于机器人的中部与从机器人的中部至前端部的距离的一半之间。
25.根据前述实施方式中的任一实施方式所述的机器人，适于在非结构化的室外环境中运动。
26.根据前述实施方式中的任一实施方式所述的机器人，适于越过约10cm至约25cm高、比如约15cm至约20cm高的竖向障碍物，比如路缘石。
27.根据前述实施方式中的任一实施方式所述的机器人，其中，轮的直径为10cm至30cm、优选地为15cm至25cm、更优选地为约20cm。
28.根据前述实施方式中的任一实施方式所述的机器人，其中，前轮在框架结构的前方伸出1cm至8cm、优选地伸出1cm至6cm、更优选地伸出2cm至5cm。
29.根据前述实施方式中的任一实施方式所述的机器人，其中，轮在框架下方伸出至少5cm、优选地伸出至少6cm、更优选地伸出至少7cm。
30.根据前述实施方式中的任一实施方式所述的机器人，其中，轮包括由生橡胶化合物和/或合成橡胶制成的充气轮胎。
31.根据前述实施方式中的任一实施方式所述的机器人，其中，轮与障碍物之间的静摩擦系数μs对于干表面而言为0.9至1.1并且对于湿表面而言为0.2至0.4。
32.根据前述实施方式中的任一实施方式所述的机器人，其中，前轮、后轮和中间轮在框架结构上设置成使得机器人在沿着表面正常行驶期间由至少两个轮支撑。
33.根据前述实施方式中的任一实施方式所述的机器人，还包括用于保持至少一个交付物的围封空间。
34.根据前一实施方式所述的机器人，还包括用于提供通向该空间的入口的安全进入装置。
35.根据前一实施方式所述的机器人，其中，安全进入装置包括由安全界面控制的闭合机构。
36.一种根据前述实施方式中的任一实施方式所述的机器人与包括在该机器人内的交付物的组合件，其中，该组合件的质心位于机器人的中部与前端部之间。
37.一种适于越过至少竖向障碍物的移动式机器人，该机器人包括具有前端部和后端部的框架结构，该机器人包括：
(a)靠近结构的前端部定位的至少一对前轮、接近结构的后端部定位的至少一对后轮以及定位在前轮与后轮之间的至少一对中间轮；
(b)适于驱动轮的至少两个马达；以及
(c)至少一个推动装置，所述至少一个推动装置用于选择性地对所述至少一个中间轮施加相对于地面向下的力。
38.根据实施方式37所述的机器人，其中，所述推动装置由马达、优选地由电动马达驱动。
39.根据前述两个实施方式中的任一实施方式所述的机器人，其中，推动装置适于使得当机器人沿着其运动方向遇到竖向障碍物时，该装置可以通过至少一对中间轮施加向下和/或向上的力，以促进车辆越过该竖向障碍物。
40.根据前述三个实施方式中的任一实施方式所述的机器人，其中，推动装置还适于通过至少一对后轮施加向下和/或向上的力。
41.根据实施方式37至40中的任一实施方式所述的机器人，其中，机器人还包括用于沿着其向前的运动方向感测障碍物的感测装置。
42.根据前一实施方式所述的机器人，其中，感测装置适于触发推动装置，使得对机器人的至少成对的中间轮施加向下的力以促进前轮移动跨过障碍物。
43.根据前述两个实施方式中的任一实施方式所述的机器人，其中，感测装置包括超声波传感器、激光雷达传感器、光学流量传感器、立体视觉传感器、基于地图的定位装置、碰撞传感器、基于里程计的传感器和轮滑动传感器中的至少一者。
44.根据前述三个实施方式中的任一实施方式所述的机器人，其中，推动装置还适于与感测装置进行通信并基于来自感测装置的信息对中间轮施加向下和/或向上的力。
45.根据实施方式37至44中的任一实施方式所述的机器人，其中，推动装置包括连接至少一个中间轮和一个后轮的至少一个倾斜杆、优选地包括将机器人的左侧和右侧中的每一侧上的中间轮和后轮连接的两个轴。
46.根据前一实施方式所述的机器人，其中，推动装置适于基于来自感测装置的信息交替地对中间轮和后轮施加力。
47.根据前一实施方式所述的机器人，其中，感测装置包括用于与中央处理单元进行通信的装置，并且其中，中央处理单元基于从感测装置接收到的信息向推动装置提供指令。
48.根据前述三个实施方式中的任一实施方式所述的机器人，其中，倾斜杆适于机器人的轮的平面中的至少角运动，以施加相对于地面向下和/或向上的力。
49.根据前述实施方式46至48中的任一实施方式所述的机器人，其中，推动装置包括马达，并且其中，第一倾斜杆和第二倾斜杆分别在第一车桥和第二车桥上的第一枢转点和第二枢轴点处连接至后车桥。
50.根据前一实施方式所述的机器人，其中，推动装置适于绕第一枢转点和第二枢转点对第一轴和第二轴施加角向力，以便交替地对中间轮和后轮产生向下的力。
51.根据前述实施方式37至50中的任一实施方式所述的机器人，其中，推动装置适于提升中间轮，使得在攀爬期间，中间轮的旋转中心可以相对于车辆框架短暂地在竖向上超越前轮的旋转中心。
52.根据前述实施方式37至51中的任一实施方式所述的机器人，其中，推动装置还适于提升和/或压下后轮，使得当向下的力被施加至中间轮时，反作用向上的力被同时施加至后轮，并且当向上的力被施加至中间轮时，反作用向下的力被同时施加至后轮。
53.根据前述实施方式37至52中的任一实施方式所述的机器人，其中，驱动轮和/或推动装置的马达是电动的。
54.根据前述实施方式37至53中的任一实施方式所述的机器人，其中，前轮被驱动。
55.根据前述实施方式37至54中的任一实施方式所述的机器人，包括适于驱动轮的至少4个(四个)电动马达。
56.根据前述实施方式37至55中的任一实施方式所述的机器人，其中，机器人的质心位于机器人的中部与前端部之间。
57.根据前述实施方式37至56中的任一实施方式所述的机器人，其中，机器人的质心位于机器人的中部与从机器人的中部至前端部的距离的一半之间。
58.根据前述实施方式37至57中的任一实施方式所述的机器人，适于在非结构化的室外环境中运动。
59.根据前述实施方式37至58中的任一实施方式所述的机器人，适于越过10cm至30cm高、优选地为15cm至25cm高、更优选地为约20cm高的竖向障碍物。
60.根据前述实施方式37至59中的任一实施方式所述的机器人，其中，所述成对的前轮、中间轮和后轮连接在相应的车桥上。
61.根据前一实施方式所述的机器人，其中，位于车桥中的每个车桥上的轮之间的距离是近似相等的。
62.根据前述实施方式37至61中的任一实施方式所述的机器人，其中，轮的直径为10cm至30cm、优选地为15cm至25cm、更优选地为约20cm。
63.根据前述实施方式37至62中的任一实施方式所述的机器人，其中，轮在框架下方伸出至少5cm、优选地伸出至少6cm、更优选地伸出至少7cm。
64.根据前述实施方式37至63中的任一实施方式所述的机器人，其中，前轮在框架结构的前方伸出1cm至8cm、优选地伸出1cm至6cm、更优选地伸出2cm至5cm。
65.根据前述实施方式37至64中的任一实施方式所述的机器人，其中，轮包括由生橡胶化合物和/或合成橡胶制成的充气轮胎。
66.根据前述实施方式37至65中的任一实施方式所述的机器人，其中，轮与障碍物之间的静摩擦系数μs对于干表面而言为0.9至1.1并且对于湿表面而言为0.2至0.4。
67.根据前述实施方式37至66中的任一实施方式所述的机器人，还包括用于保持至少一个交付物的空间。
68.根据前述实施方式37至67中的任一实施方式所述的机器人，还包括用于保持至少一个交付物的围封空间。
69.根据前一实施方式所述的机器人，还包括用于提供通向该空间的入口的安全进入装置。
70.根据前一实施方式所述的机器人，其中，安全进入装置包括由安全界面控制的闭合机构。
71.一种根据前述实施方式37至70中的任一实施方式所述的机器人与包括在该机器人内的交付物的组合件，其中，该组合件的质心位于机器人的中部与前端部之间。
72.一种适于越过具有预定高度的竖向障碍物的移动式机器人，该机器人包括具有前端部和后端部的框架结构，该机器人包括：
(a)靠近结构的前端部定位的至少一对前轮、接近结构的后端部定位的至少一对后轮以及定位在前轮与后轮之间的至少一对中间轮；
并且其中，所述轮具有半径r并且其特征还在于，
(b)从所述至少一个前轮的面向最靠后的点至所述至少一个中间轮的面向最靠前的点所测得的所述至少一个前轮与所述至少一个中间轮之间的最大距离d由
Figure BDA0001644594730000181
定义，其中，d为所述最大距离，r为轮的半径并且h为竖向障碍物的预定高度。
73.根据实施方式72所述的机器人，其中，框架结构包括底架，该底架构造成在竖向上靠近将所述至少一个前轮的面向最靠后的点与所述至少一个中间轮的面向最靠前的点连接的线。
74.根据实施方式72至73中的任一实施方式所述的机器人，其中，中间轮和后轮的特征还在于，从所述至少一个中间轮的面向最靠后的点至所述至少一个后轮的面向最靠前的点所测得的所述至少一个中间轮与所述至少一个后轮之间的最大距离d’由
Figure BDA0001644594730000182
定义，其中d’为所述最大距离，r为轮的半径并且h’为待被越过的竖向障碍物的高度。
75.根据实施方式72至74中的任一实施方式所述的机器人，其中，框架结构包括底架，该底架构造成在竖向上靠近将至少一个中间轮的面向最靠后的点与所述至少一个后轮的面向最靠前的点连接的线。
76.根据实施方式72至75中的任一实施方式所述的机器人，在轮半径为至少10cm并且从前轮和/或中间轮的面向最靠后的点分别至中间轮和/或后轮的面向最靠前的点所测得的前轮与中间轮之间和/或中间轮与后轮之间的最大距离为4cm的情况下，机器人适于越过至少18cm高的竖向障碍物。
77.根据实施方式72至76中的任一实施方式所述的机器人，还包括适于驱动轮的至少两个马达。
78.根据实施方式72至77中的任一实施方式所述的机器人，还包括用于选择性地对所述至少一个中间轮施加相对于地面向下的力的至少一个推动装置。
79.根据前一实施方式所述的机器人，其中，推动装置由马达、优选地由电动马达驱动。
80.根据前述两个实施方式中的任一实施方式所述的机器人，其中，推动装置适于使得当机器人沿着其运动方向遇到竖向障碍物时，该装置能够通过至少一对中间轮施加向下和/或向上的力，以促进车辆越过该竖向障碍物。
81.根据前述三个实施方式中的任一实施方式所述的机器人，其中，推动装置还适于通过至少一对后轮施加向下和/或向上的力。
82.根据前述实施方式78至81中的任一实施方式所述的机器人，其中，机器人还包括用于沿着其向前的运动方向感测障碍物的感测装置。
83.根据前一实施方式所述的机器人，其中，感测装置适于触发推动装置，使得对机器人的至少成对的中间轮施加向下的力以促进前轮移动跨过障碍物。
84.根据前述两个实施方式中的任一实施方式所述的机器人，其中，感测装置包括超声波传感器、激光雷达传感器、光学流量传感器、立体视觉传感器、基于地图的定位装置、碰撞传感器、基于里程计的传感器和轮滑动传感器中的至少一者。
85.根据前述三个实施方式中的任一实施方式所述的机器人，其中，推动装置还适于与感测装置进行通信并基于来自感测装置的信息对中间轮施加向下和/或向上的力。
86.根据实施方式78至85中的任一实施方式所述的机器人，其中，推动装置包括连接至少一个中间轮和一个后轮的至少一个倾斜杆、优选地包括将机器人的左侧和右侧中的每一侧上的中间轮和后轮连接的两个轴。
87.根据前一实施方式所述的机器人，其中，推动装置适于基于来自感测装置的信息交替地对中间轮和后轮施加力。
88.根据前一实施方式所述的机器人，其中，感测装置包括用于与中央处理单元进行通信的装置，并且其中，中央处理单元基于从感测装置接收到的信息向推动装置提供指令。
89.根据前述三个实施方式中的任一实施方式所述的机器人，其中，倾斜杆适于机器人的轮的平面中的至少角运动，以施加相对于地面向下和/或向上的力。
90.根据前述实施方式87至89中的任一实施方式所述的机器人，其中，推动装置包括马达，并且其中，第一倾斜杆和第二倾斜杆分别在第一车桥和第二车桥上的第一枢转点和第二枢转点处连接至后车桥。
91.根据前一实施方式所述的机器人，其中，推动装置适于绕第一枢转点和第二枢转点对第一轴和第二轴施加角向力，以便交替地对中间轮和后轮产生向下的力。
92.根据前述实施方式78至91中的任一实施方式所述的机器人，其中，推动装置适于提升中间轮，使得在攀爬期间，中间轮的旋转中心可以相对于车辆框架短暂地在竖向上超越前轮的旋转中心。
93.根据前述实施方式78至92中的任一实施方式所述的机器人，其中，推动装置还适于提升和/或压下后轮，使得当向下的力被施加至中间轮时，反作用向上的力被同时施加至后轮，并且当向上的力被施加至中间轮时，反作用向下的力被同时施加至后轮。
94.根据前述实施方式77至93中的任一实施方式所述的机器人，其中，驱动轮和/或推动装置的马达是电动的。
95.根据前述实施方式77至94中的任一实施方式所述的机器人，其中，前轮被驱动。
96.根据前述实施方式77至95中的任一实施方式所述的机器人，包括适于驱动轮的至少4个(四个)电动马达。
97.根据前述实施方式72至96中的任一实施方式所述的机器人，其中，机器人的质心位于机器人的中部与前端部之间。
98.根据前述实施方式72至97中的任一实施方式所述的机器人，其中，机器人的质心位于机器人的中部与从机器人的中部至前端部的距离的一半之间。
99.根据前述实施方式72至98中的任一实施方式的机器人，适于在非结构化的室外环境中运动。
100.根据前述实施方式72至99中的任一实施方式所述的机器人，适于越过10cm至30cm高、优选地为15cm至25cm高、更优选地为约20cm高的竖向障碍物。
101.根据前述实施方式72至100中的任一实施方式所述的机器人，其中，所述成对的前轮、中间轮和后轮连接在相应的车桥上。
102.根据前一实施方式所述的机器人，其中，车桥中的每个车桥上的轮之间的距离是近似相等的。
103.根据前述实施方式72至102中的任一实施方式所述的机器人，其中，轮的直径为10cm至30cm、优选地为15cm至25cm、更优选地为约20cm。
104.根据前述实施方式72至103中的任一实施方式所述的机器人，其中，轮在框架下方伸出至少5cm、优选地伸出至少6cm、更优选地伸出至少7cm。
105.根据前述实施方式72至104中的任一实施方式所述的机器人，其中，前轮在框架结构的前方伸出1cm至8cm、优选地伸出1cm至6cm、更优选地伸出2cm至5cm。
106.根据前述实施方式72至105中的任一实施方式所述的机器人，其中，轮包括由生橡胶化合物制成的充气轮胎。
107.根据前述实施方式72至106中的任一实施方式所述的机器人，其中，轮与障碍物之间的静摩擦系数μs对于干表面而言为0.9至1.1并且对于湿表面而言为0.2至0.4。
108.根据前述实施方式72至107中的任一实施方式所述的机器人，还包括用于保持至少一个交付物的空间。
109.根据前述实施方式72至108中的任一实施方式所述的机器人，还包括用于保持至少一个交付物的围封空间。
110.根据前一实施方式所述的机器人，还包括用于提供通向该空间的入口的安全进入装置。
111.根据前一实施方式所述的机器人，其中，安全进入装置包括由安全界面控制的闭合机构。
112.一种根据前述实施方式72至111中的任一实施方式所述的机器人与包括在机器人内的交付物的组合件，其中，该组合件的质心位于机器人的中部与前端部之间。
113.一种攀爬方法，包括：
(a)使移动式机器人接近竖向障碍物，该机器人包括具有前端部和后端部的框架结构，该机器人包括靠近结构的前端部定位的至少一个前轮、靠近结构的后端部定位的至少一个后轮和定位在前轮与后轮之间的至少一个中间轮以及定位在前部位置、中间位置和/或后部位置中的至少一个另外的轮；其中，所述至少一个前轮、所述至少一个后轮和所述至少一个中间轮在框架结构上设置成使得机器人在沿着表面正常行驶期间由所述轮支撑；机器人还包括适于驱动轮的至少两个马达以及用于选择性地对至少所述至少一个中间轮施加相对于地面向下的力的马达驱动装置；
(b)通过设置在机器人上的一个或更多个感测装置感测竖向障碍物；
(c)通过一个或更多个马达致动所述一个或更多个前轮，以允许所述一个或更多个前轮开始攀爬竖向障碍物；
(d)通过一个或更多个马达致动所述一个或更多个中间轮和/或后轮，以提供机器人的前进动力并由此增大所述一个或更多个前轮与竖向障碍物之间的摩擦力；
(e)通过马达驱动装置对所述一个或更多个中间轮施加向下的力，以对所述一个或更多个前轮提供反作用的竖向力并增大中间轮的附着力，从而促进前轮的攀爬；
(f)在前轮已经到达障碍物的顶部之后，停止对所述一个或更多个中间轮施加向下的力；以及
(g)通过机器人的由致动中间轮和/或后轮所产生的前进动力来完成对障碍物的攀爬。
114.根据实施方式113所述的方法，其中，前轮、中间轮和/或后轮的致动同时进行。
115.根据实施方式113所述的方法，其中，前轮、中间轮和后轮在机器人接近竖向障碍物时全部被致动。
116.根据实施方式113至115中的任一实施方式所述的方法，其中，该方法还包括在停止对所述一个或更多个中间轮施加向下的力之前借助于所述至少一个感测装置来对前轮在障碍物上的位置进行感测。
117.根据实施方式113至116中的任一实施方式所述的方法，其中，马达驱动装置包括用于对中间轮和后轮提供交替的向下的力和向上的力的机构，并且其中，该方法在步骤(e)中还包括借助于马达驱动装置在对中间轮施加向下的力的同时对后轮施加向上的力，并且其中，该方法在步骤(f)之后还包括：
(g)将对中间轮和后轮施加的力颠倒，使得对后轮施加向下的力并且对中间轮施加向上的力，以促进中间轮攀爬障碍物，以及
(h)通过机器人的由致动中间轮和/或后轮所产生的前进动力来完成对障碍物的攀爬。
118.根据实施方式117所述的方法，还包括在感测装置判定后轮已经到达障碍物的顶部之后停止对中间轮或后轮施加向下或向上的力。
119.根据实施方式113至118中的任一实施方式所述的方法，其中，移动式机器人为如实施方式1至112中的任一实施方式中所描述的机器人或组合件。
120.一种移动式机器人、特别是根据前述实施方式1至112中的任一实施方式所述的移动式机器人，包括：
(a)框架，该框架具有至少一个前轮、至少两个中间轮和至少两个后轮；
(b)其中，所述至少一个中间轮和所述至少一个后轮通过设置在框架的相反两侧中的每一侧上的倾斜杆连接；以及
(c)其中，每个倾斜杆均可以绕位于各对轮的相应的轴向旋转中心之间的杆支承件转动。
121.根据实施方式120所述的机器人，其中，特别是当机器人沿着其运动方向遇到不平坦的地面时，倾斜杆适于自由旋转直到达到特定角度，从而允许机器人平稳地越过这种不平坦的地面。
122.根据前述实施方式120或121中的任一实施方式所述的机器人，其中，倾斜杆可以绕杆支承件转动至多60°、优选地在任一侧绕杆支承件转动至多60°。
123.根据前述实施方式120至122中的任一实施方式所述的机器人，其中，倾斜杆可以绕杆支承件转动至多55°、优选地在任一侧绕杆支承件转动至多55°。
124.根据实施方式120至123中的任一实施方式所述的机器人，其中，倾斜杆可以绕杆支承件转动至多50°、优选地在任一侧绕杆支承件转动至多50°。
125.根据实施方式120至124中的任一实施方式所述的机器人，其中，倾斜杆可以绕杆支承件转动至多45°、优选地在任一侧绕杆支承件转动至多45°。
126.根据实施方式120至125中的任一实施方式所述的机器人，其中，倾斜杆可以绕杆支承件转动至多40°、优选地在任一侧绕杆支承件转动至多40°。
127.根据实施方式120至126中的任一实施方式所述的机器人，其中，倾斜杆可以绕杆支承件转动至多35°、优选地在任一侧绕杆支承件转动至多35°。
128.根据实施方式120至127中的任一实施方式所述的机器人，其中，倾斜杆可以绕杆支承件转动至多30°、优选地在任一侧绕杆支承件转动至多30°。
129.根据实施方式120至128中的任一实施方式所述的机器人，其中，倾斜杆可以绕杆支承件转动至多25°、优选地在任一侧绕杆支承件转动至多25°。
130.根据实施方式120至129中的任一实施方式所述的机器人，其中，倾斜杆可以绕杆支承件转动至多20°、优选地在任一侧绕杆支承件转动至多20°。
131.根据实施方式120至130中的任一实施方式所述的机器人，还包括适于感测倾斜杆的绝对角位置和/或相对角位置的传感器。
132.根据实施方式131所述的机器人，其中，适于感测倾斜杆的绝对角位置和/或相对角位置的传感器为至少一个霍尔效应非接触式旋转位置传感器。
133.根据实施方式133所述的机器人，其中，适于感测倾斜杆的绝对角位置和/或相对角位置的传感器为下述各方中的任一方或下述各方的组合：至少一个电位计、至少一个光学编码器、至少一个磁性编码器和/或至少一个类视觉相机系统。
134.根据实施方式131、132或133中的任一实施方式所述的机器人，其中，适于对倾斜杆的相对角位置进行感测的传感器在操作开始时进行校准、优选地通过将杆移动至极限位置并在所述极限位置处对传感器进行校准。
135.根据实施方式131至134中的任一实施方式所述的机器人，还包括杆转动马达，并且其中，杆转动马达适于在接收到传感器数据时开始致动倾斜杆。
136.根据前一实施方式所述的机器人，其中，传感器数据可以包括倾斜角度、施加至轮中的任何轮的力、视觉数据、激光雷达数据和/或霍尔效应非接触式旋转传感器数据。
137.根据实施方式120至136中的任一实施方式所述的机器人，其中，倾斜杆可以自由旋转以及/或者由杆转动马达致动。
138.根据实施方式120至137中的任一实施方式所述的机器人，其中，位于每一侧的倾斜杆可以自由旋转以及/或者彼此独立地由杆转动马达致动。
139.根据实施方式120至138中的任一实施方式所述的机器人，其中，位于每一侧的倾斜杆可以自由旋转，其中杆转动马达连接至倾斜杆以略微抵抗所述旋转。
140.根据实施方式120至139中的任一实施方式所述的机器人，其中，位于每一侧的倾斜杆可以自由旋转，机器人还包括可以使驱动倾斜杆的杆转动马达断开连接的离合器。
141.根据实施方式120至140中的任一实施方式所述的机器人，其中，机器人适于通过使倾斜杆旋转来攀爬达18cm的障碍物。
142.根据实施方式120至141中的任一实施方式所述的机器人，其中，倾斜杆适于自由旋转直到达到特定的倾斜角度，在达到特定的倾斜角度的点处倾斜转动马达适于接合，这种点为接合点。
143.根据前一实施方式所述的机器人，其中，倾斜转动马达适于在倾斜杆自由旋转至少10°、更优选地比如至少15°、更优选地比如至少20°并且甚至更优选地比如至少25°之后接合。
144.根据前述两个实施方式中的任一实施方式所述的机器人，其中，倾斜杆适于从一个接合点至下一个接合点在25°至45°的范围内自由旋转。
145.一种移动式机器人的攀爬方法，该移动式机器人包括一个前轮、至少两个中间轮和至少两个后轮，其中，该机器人可以为如权利要求1至16中所述的机器人，所述方法包括：
(a)提供移动式机器人，该移动式机器人包括具有至少一个前轮、至少两个中间轮和至少两个后轮的框架；以及
(b)通过设置在框架的相反两侧中的每一侧或者设置至框架的倾斜杆将所述至少一个中间轮和所述至少一个后轮连接，从而形成一对轮；和
(c)当越过障碍物时，使倾斜杆绕位于各对轮的相应的轴向旋转中心之间的杆支承件转动。
146.根据实施方式145所述的攀爬方法，还包括下述步骤：
(d)一旦倾斜杆达到一定的倾斜角度就接合至少一个杆转动马达；以及
(e)通过由所述至少一个杆转动马达驱动的机构对中间轮施加向下的力，以便对所述一个或更多个前轮提供反作用竖向力并增大中间轮的附着力，从而促进前轮的攀爬；以及
(f)在前轮已经到达障碍物的顶部之后，停止对所述一个或更多个中间轮施加向下的力；以及
(g)通过机器人的由致动中间轮和/或后轮所产生的前进动力来完成对障碍物的攀爬。
147.根据前述两个实施方式中的任一实施方式所述的方法，其中，前轮、中间轮和后轮在机器人接近竖向障碍物时全部被致动。
148.根据前述三个实施方式中的任一实施方式所述的方法，其中，该方法还包括在停止对所述一个或更多个中间轮施加向下的力之前借助于所述至少一个感测装置来对前轮在障碍物上的位置进行感测。
如对于本领域技术人员而言明显的，该方法可以使用在前面的描述和以下实施方式的描述中所描述的任何机器人来实现。特别地，如本文中所述，该方法可以利用各种构型的轮构型以及用于对中间轮和/或后轮主动施加力的机构来实现。
在下面的示例中进一步描述了上述特征以及本发明的其他细节，这些示例意在进一步说明本发明，而并不意在以任何方式限制其范围。
附图说明
图1示出了根据本发明的机器人实施方式的立体图；
图2示出了根据本发明的元件的示意性且示例性的布置；
图3示出了在越过路缘石之前、越过路缘石期间以及越过路缘石之后的根据本发明的实施方式；
图4a仅示出了根据一个实施方式的机器人的轮，其中，轮对齐；以及
图4b示出了根据图4a的实施方式，其示出了倾斜杆和附接的后轮的运动；
图5a示出了根据本发明的倾斜杆的元件的示意性实施方式；
图5b示出了根据图5a的倾斜实施方式；
图5c示出了根据本发明的倾斜杆和杆转动马达的元件的实施方式。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述本发明的示例性实施方式。提供这些示例以提供对本发明的进一步理解，而不限制其范围。
在以下描述中，描述了一系列特征和/或步骤。本领域技术人员将理解，除非上下文需要，否则特征和步骤的顺序对于所得构型及其效果不是关键的。此外，对于本领域技术人员明显的是，无论特征和步骤的顺序如何，在步骤之间存在或不存在时间延迟可以存在于所述步骤中的一些或全部之间。
如本文中所使用的，包括在权利要求书中，单数形式的术语应被解释为也包括复数形式，反之亦然，除非上下文另有说明。因此，应指出的是，如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数形式，除非上下文另外明确指出。
在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”、“包含”、“具有”和“含有”及其变型应理解为指的是“包括但不限于”，并且不意在排除其他部件。
在这些术语、特征、值和范围等与诸如约、大约、大体、大致、基本上、至少等之类的术语一起使用的情况下，本发明还涵盖确切的术语、特征、值和范围等。(即“约3”也应涵盖确切的3或“大致恒定”也应涵盖完全恒定)。
术语“至少一个”应该被理解为意指“一个或更多个”，并且因此包括包括一个或更多个部件的实施方式。此外，涉及使用“至少一个”描述特征的独立权利要求的从属权利要求具有相同的含义，无论是当该特征被称为“该”还是“至少一个”时。
应当理解，可以对本发明的前述实施方式进行变化同时仍然落入本发明的范围内。除非另有说明，否则说明书中公开的特征可以被用于相同、等同或类似目的的可替选特征替代。因此，除非另有说明，否则所公开的每个特征代表一系列普通的等同内容或类似特征的一个示例。
示例性语言——比如，“比如”、“诸如”、“例如”等——的使用仅旨在更好地说明本发明，而不是对本发明的范围进行限制，除非对其要求保护。说明书中描述的任何步骤可以以任何顺序执行或同时执行，除非上下文另有明确指示。
说明书中公开的所有特征和/或步骤可以以任意组合来组合，除了其中特征和/或步骤中的至少一些相互排斥的组合以外。特别地，本发明的优选特征适于本发明的所有方面并且可以以任意组合来使用。
出于更快理解的原因，参照附图标记并且附图标记不意在以任何方式限制本发明的范围。
图1示出了根据本发明的机器人1的一个示例。可以观察到，该机器人可以包括本体2和盖3。用于不同应用的其他构型也是可能的。所示出的机器人实施方式可以特别地用于交付物(比如邮件、杂货、包裹、包装件、鲜花和/或购得物)的转移。出于通信原因，可以使用其他电子设备、电信设备、计算机、传感器等或其部件。在所示出的实施方式中，还示出了天线4。
特别地，在机器人1的底部处设置有底架或框架5。如可以在所示出的实施方式中观察到的，设置有3组或3对轮，即，一个或更多个前轮10、一个或更多个中间轮20以及一个或更多个后轮30。前轮10可以转向并且可以在本体2的前方略微伸出。其他轮也可以转向。轮10、20、30也可以被任何种类的防护罩覆盖以及/或者可以被结合到本体2中。
图2仅示出了示意图。在另一侧上设置有其他对应的元件的情况下，仅为一侧上的元件提供附图标记。出于前述原因，前轮10可以被驱动并且可以在本体2和/或框架5的前部部分上延伸。前马达12可以驱动前车桥11并且前轮10附接至前车桥11。如前所述，前轮10可以转向，但前轮10的转向未被示出。前控制器14可以控制前马达12并且还可以连接至中央或中间机器人控制器(未示出)。前布线13可以连接前控制器14和前马达12。这同样适于另一侧，即另一前轮、另一前马达和另一前控制器(未编号)。也可以设置驱动两个前轮10的中央马达，但需要更多的元件。所示出的布置因此可以是更简单、更可靠且成本较低的设计。
中间轮20可以通过共同的中间车桥21连接，但也可以由单个车桥(未示出)驱动。
后轮30可以通过共同的后车桥31连接，但也可以由单个车桥(未示出)驱动。
除了已经提及到的选项之外，还示出了特别用于使中间轮20移动远离本体和/或框架5的实施方式以使中间轮20和后轮30的布置倾斜。倾斜组件40可以做到这一点。在所示出的实施方式中，中间轮20和后轮30一起由后马达44驱动。替代性地，可以布置共同的马达(未示出)来驱动中间和后部的所有轮。马达44驱动杆轴43并且旋转运动和/或力将进一步通过未示出的机构被传递至中间轮20和后轮30。该机构可以是用于比如通过齿轮、滑轮、链条等或其任意组合来传递和/或传动旋转运动的任何已知装置。替代性地，马达也可以位于轮中或者位于直接连接有轮的车桥上。这可以适于所有轮。相应的后控制器46可以在每一侧单独地控制后马达44，或者一个后控制器46也可以将后马达44一起控制。后控制器46也可以与中央控制器(未示出)通信。
倾斜杆或倾斜轴41或作为中间轮20与后轮30之间的连接件的单元将这些轮相对于彼此固定。倾斜杆41可以转动并且将允许轮20、30被驱动和倾斜。
倾斜轴(杆支承件)42允许中间轮20和后轮30以及倾斜杆41的布置转动。倾斜轴(杆支承件)42可以借助于用于比如通过齿轮、滑轮、链条等或其任意组合来传递和/或传动旋转运动的转动机构47而自身转动。当需要时，旋转运动由驱动转动轴48的转动马达49提供，转动轴48随后将通过转动机构47使倾斜轴(杆支承件)42转动。转动控制器51通过转动布线50与转动马达49连接。同样，转动控制器51和转动布线50也可以与更中央的控制器(未示出)通信。
倾斜组件40可以仅设置在一侧但是也可以设置在两侧。在倾斜组件40设置在一侧的情况下，中间轮20和后轮30可以分别由车桥21和31连接。
图3将举例说明由机器人1攀爬障碍物、比如路缘石的不同状态。为了清楚起见，仅在示意图no.1中示出附图标记。中间轮20和后轮30都连接至倾斜杆41。示出了正被机器人1靠近的路缘石60。在没有其他传感器的情况下，前轮10可以接触路缘石。这可以启动机器人1到路缘石上的攀爬，如示意图no.2中所示的。受助于由被驱动的中间轮和/或后轮所施加的力以保持前轮与路缘石竖向表面接触的下述各者启动如所示的机器人的攀爬：前轮在路缘石的竖向表面上的附着力、由倾斜杆41的旋转运动所产生的中间轮远离机器人的运动、后轮朝向机器人的本体的运动和/或机器人的前进动力。在此阶段期间，用于驱动倾斜杆(未示出)的马达将被开启，以向倾斜杆41施加旋转力。
当前轮如示意图no.3中所示的那样位于路缘石的顶部时，中间轮通过移动式机器人1而进一步朝向路缘石移动，直到中间轮如示意图no.4中所示的那样接触到路缘石60为止。在此阶段期间，机器人的倾斜度至少对于所示的路缘石而言是最大的。当攀爬更高的路缘石时可以进一步倾斜。
在示意图no.5中，中间轮爬上路缘石并且倾斜机构的倾斜运动反向，使得中间轮被倾斜杆41驱动而朝向机器人的框架移动且同时后轮被倾斜杆41驱动而移动远离机器人。如从示意图no.6明显的，倾斜运动将甚至进一步反向。通过此运动，可以在攀爬期间获得所有轮的最大附着力和机器人的最大稳定性。
在机器人进一步前进的过程中，倾斜组件将返回至中间位置，使得轮再次处于一个平面中或大体上处于一个平面中。这在示意图no.8中示出。在这种向前运动期间，倾斜机构处于中间位置，并且驱动倾斜机构的马达通常被关闭。
不需要始终使所有轮保持处于地面上，并且使所有轮保持处于地面上在机器人以不同于图3中所示的另外的角度到达障碍物时甚至可能不可行。但是，机器人可以被设计并编程为垂直地接近障碍物，使得可以实现稳定且成功的障碍物攀爬。
图4示出了机器人的轮的一个实施方式的侧视图，其中，两个后轮设置在位于杆轴(未示出)上的倾斜杆41上。在图4a中，轮10、20、30全部(相对于地面)水平地或基本上水平地在直线上对齐，并且倾斜杆41与机器人的框架(未示出)对齐或平行。倾斜杆41适于绕杆支承件42旋转，使得中间轮20和后轮30根据旋转方向而上升或下降。因此，在顺时针旋转期间，后轮30下降并且中间轮上升，而在逆时针旋转期间，中间轮和后轮的运动颠倒。
因此，如图4b中所示，倾斜杆41可以旋转任何给定值的角度β，其中，当轮水平对齐时，β＝0。倾斜杆41例如可以适于沿任一方向绕杆支承件42旋转达60°，从而导致整体旋转达120°。在优选实施方式中，倾斜杆41可以沿任一方向旋转达55°。在另一优选实施方式中，倾斜杆41可以沿任一方向旋转达50°。在另一优选实施方式中，倾斜杆41可以沿任一方向旋转达45°。在另一优选实施方式中，倾斜杆41可以沿任一方向旋转达40°。在另一优选实施方式中，倾斜杆41可以沿任一方向旋转达35°。在另一优选实施方式中，倾斜杆41可以沿任一方向旋转达30°。在另一优选实施方式中，倾斜杆41可以沿任一方向旋转达25°。在另一优选实施方式中，倾斜杆41可以沿任一方向旋转达20°。
图5a示出了倾斜杆41的内部结构的示意性实施方式。倾斜齿轮框架411可以呈不同形状，只要其提供足够的支撑和弯曲强度以按预期起作用即可。倾斜齿轮框架411可以由金属和/或金属合金制成。倾斜齿轮412可以由与倾斜齿轮框架411相同的材料制成并且可以包括倾斜齿轮框架411的一部分。倾斜齿轮齿413可以包括倾斜齿轮412的一部分并且也可以由相同的材料制成。以此方式，倾斜齿轮框架411、倾斜齿轮412和倾斜齿轮齿412都可以包括倾斜杆41的一个实心部分。应指出的是，在本实施方式中，示出了四个倾斜齿轮齿413，但是也可以具有覆盖较宽半径的两个倾斜齿轮齿。可以观察到倾斜轴42从倾斜齿轮412的中心伸出。倾斜轴42可以通过未示出的机构或者仅通过倾斜齿轮齿413固定在此位置。倾斜轴42包括也被固定在倾斜齿轮412内的倾斜轴齿421。倾斜齿轮框架411适于与倾斜轴齿421一起绕倾斜轴42旋转。倾斜齿轮齿413可以与倾斜齿轮框架411一起自由旋转直到它们到达倾斜轴齿421为止。这在图5b中进一步示出。
图5b示出了旋转了角度β的与图5a相同的倾斜杆41的内部结构的示意性实施方式。在这种旋转之后，倾斜齿轮齿413和倾斜轴齿421对齐并接触。在相同方向上的任何进一步旋转不能自由地进行并且需要通过杆转动马达49(此处未示出)进行致动。技术人员将理解的是，角度β可以是可变的并且可以取决于期望的应用。对于如本文中所描述的移动式机器人而言，这种布置是有益的，因为可以在不接合杆转动马达49的情况下攀爬较小的障碍物。以这种方式，机器人可以在不接合杆转动马达49的情况下越过人行道上的比如5cm高的不规则物。当越过更高的障碍物、比如15cm左右的路缘石时，机器人可以使倾斜杆41自由地倾斜直到到达角度β，并且接着通过接合杆转动马达49进行攀爬。倾斜杆41例如可以适于在接合马达之前从一个接合点一直到下一个接合点自由旋转约25°-45°，即，从水平位置到最大倾斜位置自由旋转约12.5°-22.5°。在优选实施方式中，机器人可以适合于经过此点后接合杆转动马达49。本领域技术人员还将理解的是，图5b中所示的倾斜实施方式可以大致对应于图4b中所示的倾斜实施方式。
图5c示出了倾斜杆41的内部结构的示意性实施方式以及倾斜机构的一些其他部分的侧视图。倾斜齿轮框架411与倾斜齿轮412一起侧向示出。在此实施方式中，可以观察到倾斜轴42从倾斜齿轮412略微向外伸出。杆转动机构47在此被示意性地示出并且可以包括另外的齿轮和/或滑轮。杆转动轴48连接至适于驱动倾斜杆41的杆转动马达49。
附图标记列表
1-机器人
2-本体
3-盖
4-天线
5-框架/托架
10-前轮
11-前车桥
12-前马达
13-前布线
14-前控制器
20-中间轮
21-中间车桥
30-后轮
31-后车桥
40-倾斜组件
41-倾斜杆(倾斜轴)
42-杆支承件
43-杆轴
44-后马达
45-后布线
46-后控制器
47-杆转动机构
48-杆转动轴
49-杆转动马达
50-杆转动布线
51-杆转动控制器

Claims (33)

1.一种适于越过至少竖向障碍物的移动式机器人，所述机器人包括具有前端部和后端部并且还具有前部部段、中间部段和后部部段的框架结构，所述机器人包括：
(a)定位在所述机器人的所述前部部段中并在前方延伸到所述机器人之外的至少一个前轮、定位在所述机器人的所述后部部段中的至少一个后轮以及定位在所述机器人的所述中间部段中的至少一个中间轮；
(b)定位在所述框架结构的所述前部部段、所述中间部段和/或所述后部部段中的至少一个另外的轮；
并且其中，所述机器人还包括：
(c)马达驱动装置，所述马达驱动装置用于选择性地对所述至少一个中间轮施加相对于地面向下和/或向上的力；以及
(d)至少两个马达，所述至少两个马达中的每个马达均适于驱动所述轮和/或所述马达驱动装置，
并且其中，所述轮具有相同的半径，其中，从所述至少一个前轮的面向最靠后的点至所述至少一个中间轮的面向最靠前的点所测得的所述至少一个前轮与所述至少一个中间轮之间的最大距离d或者从所述至少一个中间轮的面向最靠后的点至所述至少一个后轮的面向最靠前的点所测得的所述至少一个中间轮与所述至少一个后轮之间的最大距离d由
Figure FDA0003250312130000011
定义，其中，d为所述最大距离，r为所述轮的半径并且h为所述障碍物的最大可越过高度。
2.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述机器人包括靠近所述框架结构的所述前端部定位的至少一对前轮、接近所述框架结构的所述后端部定位的至少一对后轮以及定位在所述前轮与所述后轮之间的至少一对中间轮。
3.根据权利要求2所述的机器人，其中，成对的所述前轮、所述中间轮和所述后轮连接在相应的车桥上。
4.根据权利要求3所述的机器人，其中，所述车桥中的每个车桥上的所述轮之间的距离是近似相等的。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的机器人，其中，所述马达驱动装置适于使得当所述机器人沿着其运动方向遇到竖向障碍物时，所述马达驱动装置能够通过所述至少一个中间轮施加向下和/或向上的力，以促进所述机器人越过所述竖向障碍物。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的机器人，其中，所述马达驱动装置还适于通过所述至少一个后轮施加向下和/或向上的力。
7.根据权利要求1至4中的任一项所述的机器人，其中，所述机器人还包括用于沿着所述机器人的向前的运动方向感测障碍物的感测装置，所述感测装置包括下述各者中的至少一者或下述各者的组合：超声波传感器、激光雷达传感器、光学流量传感器、立体视觉传感器、基于地图的定位装置、碰撞传感器、基于里程计的传感器和/或轮滑动传感器。
8.根据权利要求7所述的机器人，其中，所述感测装置适于触发所述马达驱动装置，使得对所述机器人的至少所述中间轮施加向下的力以促进所述前轮移动跨过所述障碍物。
9.根据权利要求7所述的机器人，其中，所述马达驱动装置还适于与所述感测装置进行通信并基于来自所述感测装置的信息对至少所述中间轮和/或所述后轮施加向下和/或向上的力。
10.根据权利要求1至4中的任一项所述的机器人，其中，所述前轮被驱动。
11.根据权利要求1至4中的任一项所述的机器人，其中，所有的所述轮都被驱动。
12.根据权利要求11所述的机器人，包括用于驱动两个前轮中的各个前轮的两个马达和用于驱动两组中间轮和后轮的两个马达，所述马达中的每个马达驱动沿着所述机器人的一侧设置的至少一个中间轮和后轮。
13.根据权利要求1至4中的任一项所述的机器人，其中，所述机器人的质心位于所述机器人的中部与所述前端部之间。
14.根据权利要求13所述的机器人，其中，所述机器人的质心位于所述机器人的所述中部与从所述机器人的所述中部至所述前端部的距离的一半之间。
15.根据权利要求1至4中的任一项所述的机器人，所述机器人适于在非结构化的室外环境中运动。
16.根据权利要求1至4中的任一项所述的机器人，所述机器人适于越过10cm至25cm高的竖向障碍物。
17.根据权利要求16所述的机器人，所述机器人适于越过15cm至20cm高的竖向障碍物。
18.根据权利要求16所述的机器人，其中，所述竖向障碍物为路缘石。
19.根据权利要求1至4中的任一项所述的机器人，其中，所述轮的直径为10cm至30cm。
20.根据权利要求19所述的机器人，其中，所述轮的直径为15cm至25cm。
21.根据权利要求19所述的机器人，其中，所述轮的直径为20cm。
22.根据权利要求1至4中的任一项所述的机器人，其中，所述前轮在所述框架结构的前方伸出1cm至8cm，或者其中，所述轮在所述框架的下方伸出至少5cm。
23.根据权利要求22所述的机器人，其中，所述前轮在所述框架结构的前方伸出1cm至6cm。
24.根据权利要求22所述的机器人，其中，所述前轮在所述框架结构的前方伸出2cm至5cm。
25.根据权利要求22所述的机器人，其中，所述轮在所述框架的下方伸出至少6cm。
26.根据权利要求22所述的机器人，其中，所述轮在所述框架的下方伸出至少7cm。
27.根据权利要求1至4中的任一项所述的机器人，其中，所述前轮、所述后轮和所述中间轮在所述框架结构上设置成使得所述机器人在沿着表面正常行驶期间由至少两个轮支撑。
28.根据权利要求1至4中的任一项所述的机器人，还包括用于保持至少一个交付物的围封空间。
29.一种根据权利要求1至28中的任一项所述的机器人与包括在所述机器人内的交付物的组合件，其中，所述组合件的质心位于所述机器人的中部与前端部之间。
30.一种根据权利要求1至28中的任一项所述的移动式机器人的攀爬方法，所述方法包括下述步骤：
(a)使移动式机器人接近竖向障碍物，所述机器人包括具有前端部和后端部的框架结构，所述机器人包括靠近所述框架结构的所述前端部定位的至少一个前轮、靠近所述框架结构的所述后端部定位的至少一个后轮和定位在所述前轮与所述后轮之间的至少一个中间轮、以及定位在前部位置、中间位置和/或后部位置中的至少一个另外的轮；其中，所述至少一个前轮、所述至少一个后轮和所述至少一个中间轮在所述框架结构上设置成使得所述机器人在沿着表面正常行驶期间由所述轮支撑；所述机器人还包括适于驱动所述轮的至少两个马达和用于选择性地对至少所述至少一个中间轮施加相对于地面向下的力的马达驱动装置；
(b)通过设置在所述机器人上的一个或更多个感测装置来感测所述竖向障碍物；
(c)通过一个或更多个马达来致动所述一个或更多个前轮以允许所述一个或更多个前轮开始攀爬所述竖向障碍物；
(d)通过一个或更多个马达来致动所述一个或更多个中间轮和/或后轮以提供所述机器人的前进动力并由此增大所述一个或更多个前轮与所述竖向障碍物之间的摩擦力；
(e)通过所述马达驱动装置对所述一个或更多个中间轮施加向下的力，以对所述一个或更多个前轮提供反作用竖向力并增大所述中间轮的附着力，从而促进所述前轮的攀爬；
(f)在所述前轮已到达所述障碍物的顶部之后，停止对所述一个或更多个中间轮施加所述向下的力；以及
(g)通过所述机器人的由致动所述中间轮和/或所述后轮所产生的前进动力来完成对所述障碍物的攀爬。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述方法还包括在停止对所述一个或更多个中间轮施加所述向下的力之前借助于一个或更多个所述感测装置来对所述前轮在所述障碍物上的位置进行感测。
32.根据权利要求30或31所述的方法，其中，所述马达驱动装置包括用于对所述中间轮和所述后轮提供交替的向下的力和向上的力的机构，并且其中，所述方法在步骤(e)中还包括借助于所述马达驱动装置在对所述中间轮施加向下的力的同时对所述后轮施加向上的力，并且其中，所述方法在步骤(f)之后还包括：
(g)将对所述中间轮和所述后轮施加的力颠倒，使得对所述后轮施加向下的力并对所述中间轮施加向上的力，以促进所述中间轮攀爬所述障碍物，以及
(h)通过所述机器人的由致动所述中间轮和/或所述后轮所产生的前进动力来完成对所述障碍物的攀爬。
33.根据权利要求32所述的方法，还包括在所述感测装置判定所述后轮已经到达所述障碍物的顶部之后停止对所述中间轮或所述后轮施加向下或向上的力。
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