[发明专利]一种全方位水平姿态爬楼机器人机械系统及方法

说明书

本发明公开了一种全方位水平姿态爬楼机器人机械系统及方法，包括一个前进单元组和一个垂直运动单元组，一个转向机构，以及重心和高度调节机构，在前进单元组上设有由动力滚筒带动的行进轮；在垂直运动单元组上设有由套筒连接的丝杠与动力滚筒，固定焊接架上放置有用来固定电缸的位置的固定垫片；在转向机构上设有支撑架和旋转气缸连接座，旋转气缸连接座分别连接提供动力和转向的旋转气缸和固定焊接架；在重心调节器上设有连接在直线滑轨上的重心调节块；在高度调节器上设有升降架连接件，分别连接升降架底座和活塞式电缸，以及承载重物的载物。通过各部分的配合实现机器人的爬楼过程，达到上楼困难的人和物的简单，方便、快捷化。

技术领域

本发明涉及爬楼机器人机械系统，特别是一种采用全方位水平姿态方式，由直线行走单元、竖直向升降单元、及转向机构所组成的三自由度移动机器人，通过三个部分的配合实现机器人的爬楼过程，实现了上楼困难的人和物的简单，方便、快捷化，使其可以服务人类、解决人类上下楼梯及上下搬运重物难题。

背景技术

为了满足居住需要，高楼耸立，高楼内部各种物流的不断完善，老年人，残疾者的上下楼、重物的搬运，危险物品的运送使得人们开始去寻找人力以外的资源设备来完成楼梯对人们的困惑。

目前市场上的爬楼机器人造价成本高、结构复杂、稳定性差。经调查研究发现，当前很多爬楼机器人爬楼过程中出现颠簸，不平稳，导致很难运用到实际生活中，来帮助人们完成一些爬楼工作。

目前现有的爬楼机器人有以下几类：

1)履带式爬楼机器人

该类机器人和挖掘机或推土机工作运动过程相类似，爬楼工作原理简单，技术也相对完善成熟，通过履带来进行传动，可爬楼梯的最大倾斜角度为35°。

2)行星轮式爬楼机器人

该类机器人每一个行星轮和固定行星轮的支架架可以绕行星轮架主轴进行旋转运动，同时每一个星轮也可以绕轴自转，爬楼过程中，各星行轮和行星轮架一同绕星轮架主轴转动，完成攀爬台阶的工作，但其缺点是行星轮本体结构体积增加会导致整个爬楼机器人重量增加，影响其载物或者其他工作的实现；其行星轮式爬楼机器人结构较为复杂，需要人为进行对其辅助控制，稳定性较差。

3)Mecanum轮式机器人

该类机器人是一种能够实现前后运动、侧向平移以及绕中心旋转等运动的全方位移动机器人。该机器人运动灵活,控制简单,但车轮机构复杂,成本要求高，对不平路面的适应能力较差。

因此，需要提供一种经济、稳定可靠、安全性高、运动能力强的全方位水平姿态爬楼机器人。

发明内容

本发明提供一种新型全方位水平姿态爬楼机器人以及爬楼方法，包括直线行走单元、竖直升降单元、及转向机构所组成的三自由度移动机器人，通过三个部分的配合实现机器人的爬楼过程，达到上楼困难的人和物的简单，方便、快捷化。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种全方位水平姿态爬楼机器人机械系统，包括前进单元组、垂直运动单元组、固定焊接架、转向机构、重心调节机构和高度调节机构，其中：

前进单元组，由控制器控制的动力滚筒带动的行进轮；

垂直运动单元组，由套筒连接动力滚筒和丝杠，丝杠连接固定电缸至固定焊接架上；

转向机构，包括连接在固定焊接架上的转向的旋转气缸和支撑架；

重心调节机构，连接在固定焊接架上直线滑轨和重心调节块；

高度调节机构，连接在固定焊接架顶部的升降架连接件、活塞式电缸和承载重物的载物台；