CN206766174U - 具有转向和避让功能的爬楼机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种具有转向和避让功能的爬楼机器人。它包括载物架，载物架底部中间设有一转向辅助板，转向辅助板与载物架之间设有直线移动单元和回转机构；载物架前侧和后侧各设有一摄像头，载物架左侧和右侧各设有一超声波测距模块，载物架内设有微处理器和无线通信模块。本实用新型在原有轮式爬楼机器人基础上做出改进，实现四个行走轮同步怕楼梯，同时还保证了上方载物架的水平稳定，实现了安全负重爬楼。本实用新型在于通过在载物架底部增设直线移动单元和回转机构，实现机器人的横向移动避让行人以及楼梯上的转弯功能。同时，还通过设置摄像装置和测距装置，实时采集楼梯现场情况，通过监控终端观察并做出反应。
Description
技术领域
本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种具有转向和避让功能的爬楼机器人。
背景技术
目前的爬楼机器人爬台阶的主要方式有腿式、轮式和履带式，每种方式各有利弊，但均存在同样的问题，一是当在楼梯上需要转弯时，无法实现；二是，当在楼梯上遇到上下楼的人时，不知道避让；三是，爬楼过程中偏离原方向，无法及时发现并调整导致碰到两侧墙壁。另外，现有的几种爬楼机器人很难保证重心稳定和平面移动，载物功能无法有效发挥。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提供了一种具有转向和避让功能的爬楼机器人，能在楼梯上转弯和避让行人，负重爬楼的同时还能保证重心平衡。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种具有转向和避让功能的爬楼机器人，包括载物架，载物架底部中间设有一转向辅助板，转向辅助板与载物架之间设有直线移动单元和回转机构，直线移动单元用于实现载物架的左右移动，回转机构用于带动载物架转动；转向辅助板上设有与其垂直的支撑座，支撑座为可伸缩结构，其一侧设有伸缩气缸，用于控制其伸缩；载物架前侧和后侧各设有一摄像头，用于拍摄机器人前方和后方的景象；载物架左侧和右侧各设有一超声波测距模块，用于测量载物架左右两边缘到楼梯两侧的距离；载物架内设有微处理器和无线通信模块，微处理器接收两个超声波测距模块发来的实时数据并将两数据比较，当两侧数据不一致时控制直线移动单元动作将载物架左移或右移一定距离；无线通信模块用于将摄像头拍摄的图像数据实时上传给监控终端，监控终端根据图像显示情景判断是否有人需避让或是否该转弯，通过无线通信模块向机器人发送指令控制机器人左右平移或转向。
进一步，载物架底部在转向辅助板前后各设有一导轨，每个导轨滑动连接一与载物架垂直的第一行走支撑件，第一行走支撑件底端各固定一个行走部件。
进一步，转向辅助板上在支撑座一侧设有第二行走支撑件，第二行走支撑件一端与转向辅助板转动连接，另一端连接有旋转驱动装置；旋转驱动装置与前后两个行走部件传动连接，用于驱动行走部件旋转。
进一步，所述的行走部件包括车轴及车轴两端的左车轮构件和右车轮构件，左车轮构件和右车轮构件各包括有一圆盘形的外轮盘和连接于该外轮盘内侧的三个小轮盘，外轮盘与车轴连接，外轮盘径向开有相隔120度的三个通槽，三个小轮盘通过锁紧杆与三个通槽滑动连接，小轮盘的外缘轮廓为一前后相接的阿基米德螺线和圆弧。
进一步，所述的旋转驱动装置包括驱动电机、驱动轮及两同步带，两行走部件的车轴上设有同步带轮，驱动轮通过两同步带分别与两侧车轴上的同步带轮连接。
优选的，所述的三个行走支撑件为可伸缩结构，可以根据台阶高度调节前后行走支撑件的高度差，一般前侧支撑件底部高于后侧支撑件底部。
本实用新型在原有的轮式爬楼机器人基础上做出改进，实现四个行走轮同步怕楼梯，同时还保证了上方载物架的水平稳定，实现了安全负重爬楼。本实用新型的关键改进在于通过在载物架底部增设直线移动单元和回转机构，实现了机器人的横向移动避让行人以及楼梯上的转弯功能。同时，还通过设置摄像装置和测距装置，实时采集楼梯现场情况，通过监控终端观察并做出反应。
附图说明
图1是本实用新型的立体结构示意图；
图2是本实用新型拆掉行走部件后的主视剖视图；
图3是本实用新型的控制系统框图；
图中，1、载物架，2、摄像头，3、导轨，4、第一行走支撑件，5、小轮盘，6、外轮盘，7、车轴，8、同步带轮，9、通槽，10、锁紧杆，11、同步带，12、支撑座，13、驱动电机，14、驱动轮，15、伸缩气缸，16、超声波测距模块，17、转向辅助板，18、直线移动单元，19、回转机构，20、第二行走支撑件，21、微处理器，22、电源，23、无线通信模块，24、监控终端。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行详细说明。
一种具有转向和避让功能的爬楼机器人，如图1、2所示，包括一载物架1，载物架1底部中间设有一方形的转向辅助板17，转向辅助板17上侧设有回转机构19和直线移动单元18，回转机构19的底盘固定在转向辅助板上，其转盘与载物架底部固定连接，用于带动载物架转动；直线移动单元18包括左右横向固定在转向辅助板上的导槽及导槽内的滑块，滑块与载物架底部连接，用于实现载物架的左右平移。转向辅助板17底部设有一竖直方向的支撑座12，支撑座12为可伸缩结构，一侧设有伸缩气缸15，用来带动支承座伸缩。支撑座伸开后的高度大于行走支撑件和行走部件的总高度，用于撑起载物架使行走部件悬空，实现转动和移动载物架；
载物架1底部转向辅助板前后两侧各设有一段前后方向的导轨3，每个导轨3各滑动连接有一个与载物架垂直的第一行走支撑件4，第一行走支撑件4底部分别连接两个行走部件。转向辅助板17底部转动连接有第二行走支撑件20，其底部固定驱动电机13和驱动轮14。三个行走支撑件由伸缩管制成，其长度可调。所述的行走部件包括车轴7及车轴两端的左车轮构件和右车轮构件，左车轮构件和右车轮构件各包括有一圆盘形的外轮盘6和连接于该外轮盘内侧的三个小轮盘5，外轮盘6与车轴连接，外轮盘径向开有相隔120度的三个通槽9，三个小轮盘5通过锁紧杆10与三个通槽9滑动连接，小轮盘5的外缘轮廓为一前后相接的阿基米德螺线和圆弧。两个车轴7上均设有同步带轮8，驱动轮14与两侧的同步带轮8通过同步带11传动连接。
载物架1前侧和后侧各设有一摄像头2，用于拍摄机器人前方和后方的景象；载物架左侧和右侧各设有一超声波测距模块16，用于测量载物架左右两边缘到楼梯两侧的距离；载物架内设有微处理器21和无线通信模块23，微处理器接收两个超声波测距模块发来的实时数据并将两数据比较，当两侧数据不一致时控制直线移动单元动作将载物架左移或右移一定距离；无线通信模块23用于将摄像头拍摄的图像数据实时上传给监控终端24，监控终端根据图像显示情景判断是否有人需避让或是否该转弯，通过无线通信模块向机器人发送指令控制机器人左右平移或转向。微处理器21由电源22供电。
本实用新型的工作过程如下：
爬台阶前，根据台阶宽度调整前后两第一行走支撑件的距离，以保证前后两行走部件同步爬阶。然后调整第一行走支撑件和中间第二行走支撑件的高度差，使得前后两第一行走支撑件的高度差为两个台阶高度，以保证爬楼时载物架水平。打开车轮构件上的锁紧杆，根据楼梯的台阶尺寸调整三个小轮盘的离心距，使得车轮构件在爬台阶过程中与台阶不发生干涉，之后机器人开始爬楼。
在爬楼过程中，前后两摄像头拍摄机器人前后的楼梯情形，将图像信息通过无线通信模块发送给监控终端，当发现前方或后方有人时，监控终端发出指令，支撑座伸出，撑起载物架，行走部件悬空，然后控制直线移动单元动作，使得载物架及下方的行走支撑件和行走部件右移或左移，让出空间，方便行人通过，人通过后，载物架再回到原位继续爬楼。当机器人爬到两段楼梯间的平台需要转弯时，同样，先打开支撑座撑起载物架，使行走部件悬空，然后控制回转机构动作使载物架先逆时针转过90度，收起支撑座，前行一小段距离到合适位置，然后再伸出支撑座，由回转机构带动载物架再逆时针转过90度后，对准下一段楼梯，继续爬楼。
在爬楼过程中，载物架左右两侧的超声波测距模块实时测量两边缘离楼梯两侧的距离，当发现机器人偏离移动路线时，伸出支撑座，控制直线移动单元动作，左移或右移合适距离，以便按原定路线爬楼。
Claims (6)
1.一种具有转向和避让功能的爬楼机器人，包括载物架，其特征在于：载物架底部中间设有一转向辅助板，转向辅助板与载物架之间设有直线移动单元和回转机构，直线移动单元用于实现载物架的左右移动，回转机构用于带动载物架转动；回转机构的底盘固定在转向辅助板上，其转盘与载物架底部固定连接；直线移动单元包括左右横向固定在转向辅助板上的导槽及导槽内的滑块，滑块与载物架底部连接；转向辅助板上设有与其垂直的支撑座，支撑座为可伸缩结构，其一侧设有伸缩气缸，用于控制其伸缩；载物架前侧和后侧各设有一摄像头，用于拍摄机器人前方和后方的景象；载物架左侧和右侧各设有一超声波测距模块，用于测量载物架左右两边缘到楼梯两侧的距离；载物架内设有微处理器和无线通信模块，微处理器接收两个超声波测距模块发来的实时数据并将两数据比较，当两侧数据不一致时控制直线移动单元动作将载物架左移或右移一定距离；无线通信模块用于将摄像头拍摄的图像数据实时上传给监控终端，监控终端根据图像显示情景判断是否有人需避让或是否该转弯，通过无线通信模块向机器人发送指令控制机器人左右平移或转向。
2.根据权利要求1所述的具有转向和避让功能的爬楼机器人，其特征在于：载物架底部在转向辅助板前后各设有一导轨，每个导轨滑动连接一与载物架垂直的第一行走支撑件，第一行走支撑件底端各固定一个行走部件。
3.根据权利要求2所述的具有转向和避让功能的爬楼机器人，其特征在于：转向辅助板上在支撑座一侧设有第二行走支撑件，第二行走支撑件一端与转向辅助板转动连接，另一端连接有旋转驱动装置；旋转驱动装置与前后两个行走部件传动连接，用于驱动行走部件旋转。
4.根据权利要求3所述的具有转向和避让功能的爬楼机器人，其特征在于：所述的行走部件包括车轴及车轴两端的左车轮构件和右车轮构件，左车轮构件和右车轮构件各包括有一圆盘形的外轮盘和连接于该外轮盘内侧的三个小轮盘，外轮盘与车轴连接，外轮盘径向开有相隔120度的三个通槽，三个小轮盘通过锁紧杆与三个通槽滑动连接，小轮盘的外缘轮廓为一前后相接的阿基米德螺线和圆弧。
5.根据权利要求4所述的具有转向和避让功能的爬楼机器人，其特征在于：所述的旋转驱动装置包括驱动电机、驱动轮及两同步带，两行走部件的车轴上设有同步带轮，驱动轮通过两同步带分别与两侧车轴上的同步带轮连接。
6.根据权利要求3所述的具有转向和避让功能的爬楼机器人，其特征在于：所述的三个行走支撑件为可伸缩结构。
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