[发明专利]一种具有全方位转向功能的爬楼机械及其控制方法

说明书

本发明提供了一种具有全方位转向功能的爬楼机械，包括载物台、控制中心、倾角传感器、数据线、伸缩机构及行走机构；伸缩机构共有8组，包括左前第一伸缩机构、左前第二伸缩机构、右前第一伸缩机构、右前第二伸缩机构、左后第一伸缩机构、左后第二伸缩机构、右后第一伸缩机构、右后第二伸缩机构；行走机构共有2组，包括前行走机构及后行走机构；本发明提供的具有全方位转向功能的爬楼机械及其控制方法，通过行走机构与伸缩机构的配合作用，并利用倾角传感器监测倾角变化，实现爬楼机工作过程中载物台的水平性，工作可靠，结构简单，通过机械结构及闭环控制，提高了载物爬楼过程的安全性，有效节省人力财力。

技术领域

本发明属于爬楼机械领域，具体涉及一种具有全方位转向功能的爬楼机械及其控制方法。

背景技术

随着机器人技术的迅速发展，各种移动机器人正不断地被研发出来并应用于不同的场合以满足各种各样的需求，可靠稳定的上下楼功能是机器人能够广泛使用的关键条件。

目前国内外现有的上下楼机构主要分为履带式、腿足式、复合式和轮组式，其中履带式重量大、运动不够灵活、上下楼时在楼梯边缘造成巨大的压力，对楼梯有一定的损坏，且平地使用所受阻力较大，转弯不方便；腿足式采用仿生学原理，控制难度较大动作迟缓，重量较高，腿足落点偏移过大市面尚无成熟产品；复合式由两种及两种以上爬楼机构组成，其中对轮腿复合式机构的研究较为广泛，这种结构腿足式充当支撑，牵引向前运动和上下楼，需要两种机构配合完美才可以保证作用，但是其上下楼过程及其不平稳，距离成品化还需较长的时间；轮组式爬楼机构多数采用行星轮交替旋转完成爬楼动作，在国内外研究的行星轮式爬楼机构多数在平地行走时由车轮自传驱动，当上下楼时采用机械自锁方式，绕中轴公转实现爬楼动作。轮组式爬楼机构，行驶过程中波动较大，平稳性一般，转向困难，且车轮利用率低。因此设计一种基于麦克纳姆轮移动机器人上下楼机构，实现高效平稳爬楼成为目前本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种具有全方位转向功能的爬楼机械及其控制方法，以解决现有的爬楼机械不能平稳地上下楼、上下楼及转向不灵活、结构设计复杂及适用范围小的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种具有全方位转向功能的爬楼机械，包括载物台、控制中心、倾角传感器、数据线、伸缩机构及行走机构，伸缩机构共有8组，包括左前第一伸缩机构、左前第二伸缩机构、右前第一伸缩机构、右前第二伸缩机构、左后第一伸缩机构、左后第二伸缩机构、右后第一伸缩机构、右后第二伸缩机构，行走机构共有组，包括前行走机构及后行走机构。

本发明提供了一种具有全方位转向功能的爬楼机械，包括载物台、控制中心、倾角传感器、数据线、伸缩机构及行走机构，伸缩机构包括左前第一伸缩机构、左前第二伸缩机构、右前第一伸缩机构、右前第二伸缩机构、左后第一伸缩机构、左后第二伸缩机构、右后第一伸缩机构、右后第二伸缩机构，行走机构包括前行走机构及后行走机构。

本发明提供了一种具有全方位转向功能的爬楼机械的控制方法，包括以下步骤：

给机械本体通电，打开控制开关，系统程序初始化，行走机构开始工作，开始行走；倾角传感器全程工作，以一定时间步长检测载物台倾角变换，设置倾角变化范围为±5°；若超出设置倾角范围，爬楼机自动调整，伸缩机构开始工作使载物台倾小于45°；当倾角在范围内后，伸缩机构待命，行走机构继续工作；当爬楼机到达楼梯，启动爬楼程序，同时倾角传感器检测倾角变化，若超出设置倾角范围，爬楼机自动调整，实现爬楼过程闭环控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：