[发明专利]一种伸缩式高效跨越台阶类机器人

权利要求书

1.一种伸缩式高效跨越台阶类机器人，其特征在于，该机器人包括底盘机构、第一伸缩机构和第二伸缩机构；

所述底盘机构包括四个底盘轮(1)和底盘支架(2)；

四个底盘轮(1)以两排两列的形式设置在底盘支架(2)底部；

所述第一伸缩机构包括框架(3)、第一气缸(4)和第二气缸(5)；

框架(3)设有顶杆(3-1)、支柱(3-2)和底杆(3-3)；

顶杆(3-1)水平固定在支柱(3-2)的顶端，底杆(3-3)与支柱(3-2)以滑动连接的方式设置，并且，底杆(3-3)位于顶杆(3-1)的下部；支柱(3-2)的底端固定在底盘支架(2)上；第一气缸(4)的缸体固定在底杆(3-3)上，第一气缸(4)的气缸杆顶端固定在顶杆(3-1)上；

所述第二伸缩机构包括四个伸缩腿(6)、四个旋转轴(7)和四个辅助轮(8)；

所述四个伸缩腿(6)分别通过四个旋转轴(7)设置在底杆(3-3)前端的左右两侧和后端的左右两侧；第二气缸(5)用于分别驱动四个旋转轴(7)转动；

所述四个辅助轮(8)分别以轴连的方式设置在四个伸缩腿(6)的底端；

该机器人在完整的上台阶过程中，包括以下五个阶段；

第一阶段：机器人于地面行走时，由四个底盘轮(1)提供动力，第一伸缩机构和第二伸缩机构处于初始状态，此时，四个辅助轮(8)处于悬空状态；

第二阶段：当机器人行驶至台阶前时，第一伸缩机构和第二伸缩机构同时触发：通过第一伸缩机构中的第二气缸(5)控制第二伸缩机构中设置在底杆(3-3)前端的左右两侧的两个伸缩腿(6)旋转，四个伸缩腿(6)均竖直向下后，第一伸缩机构中的第一气缸(4)以及四个伸缩腿(6)同时开始伸长，并伸长至最大长度；此时，四个辅助轮(8)接触地面，并由四个辅助轮(8)提供动力前进，四个底盘轮(1)处于悬空状态；

第三阶段：当机器人移动至前排两个底盘轮(1)接触台阶上表面时，通过第一伸缩机构中的第二气缸(5)控制第二伸缩机构中设置在底杆(3-3)前端的左右两侧的两个伸缩腿(6)反向旋转；此时机器人的支撑点为：设置在底盘支架(2)底部前端的两个底盘轮(1)和设置在底杆(3-3)后端的左右两侧的两个伸缩腿(6)底端的两个辅助轮(8)；

第四阶段：机器人继续向前运动，当设置在底盘支架(2)底部后端的两个底盘轮(1)接触台阶上表面时，通过第一伸缩机构中的第二气缸(5)控制第二伸缩机构中设置在底杆(3-3)后端的左右两侧的两个伸缩腿(6)旋转，此时机器人由四个底盘轮(1)接触台阶面，机器人完整地登上台阶；

第五阶段：第一伸缩机构和第二伸缩机构恢复初始状态；复位初期四个伸缩腿(6)均属于向后偏置90°的状态中，复位的过程中，使设置在底杆(3-3)后端的左右两侧的两个伸缩腿(6)均复位至竖直悬垂，再使第一伸缩机构复位，从而使得机器人恢复初始状态。

2.根据权利要求1所述的一种伸缩式高效跨越台阶类机器人，其特征在于，第一伸缩机构和第二伸缩机构的初始状态是指：第一伸缩机构中的第一气缸(4)处于原始的最短状态，以及第二伸缩机构中的四个伸缩腿(6)处于最短状态，并且位于底杆(3-3)前端左右两侧的两个伸缩腿(6)处于水平方向和位于底杆(3-3)后端左右两侧的两个伸缩腿(6)处于竖直方向。

3.根据权利要求2所述的一种伸缩式高效跨越台阶类机器人，其特征在于，在第二阶段中，通过第一伸缩机构中的第二气缸(5)控制第二伸缩机构中设置在底杆(3-3)前端的左右两侧的两个伸缩腿(6)旋转的转动角度为90度。

4.根据权利要求3所述的一种伸缩式高效跨越台阶类机器人，其特征在于，在第三阶段中，通过第一伸缩机构中的第二气缸(5)控制第二伸缩机构中设置在底杆(3-3)前端的左右两侧的两个伸缩腿(6)反向旋转的转动角度为90度。

5.根据权利要求1所述的一种伸缩式高效跨越台阶类机器人，其特征在于，在第四阶段中，通过第一伸缩机构中的第二气缸(5)控制第二伸缩机构中设置在底杆(3-3)后端的左右两侧的两个伸缩腿(6)旋转的转动角度为90度。