[发明专利]智能寻迹爬楼载重清洁装置

摘要

本发明提供了一种智能寻迹爬楼载重清洁装置，属于服务类机器人技术领域。在某些场合重物上下楼搬运仍需人工解决费时费力且效率不高，基于此发明了智能寻迹爬楼载重清洁装置，其主要功能是实现上下楼负重搬运以及楼梯清洁。本发明是通过stm32控制三个舵机实现轮子变形以及转向，并通过超声波测距检测是否达到墙需要转弯，根据距离差判断是否到达楼梯从而自动变形，实现其平地行走和上下楼梯智能化。变形轮平地时变形轮整体合并上下楼梯时变形轮分成三部分方便爬梯前进，中心对称的销爪由舵机驱动控制变形轮的聚合与分离，同时在尾部安装清洁装置清理楼梯。

主权项

一种智能寻迹爬楼载重清洁装置，其特征在于，包括电气部分和机械部分；所述的电气部分(4)包括电源(4‑1)和电气模块(4‑2)，以控制超声波导距、单片机、舵机以及电机；所述的机械部分包括变形轮机构(1)、转向机构(2)、清洁机构(3)和机身(5)；所述的机身(5)包括行星轮(5‑1)和机身车座(5‑2)，所述的机身车座(5‑2)为长方形的面板，所述的行星轮(5‑1)有两个，通过轴对称固定在机身车座(5‑2)尾部的两端；所述的变形轮机构(1)有两个，包括变形轮支架(1‑4)、变形轮分支(1‑1)、三爪卡销(1‑3)、变形舵机(1‑2)、圆盘支架(1‑6)和舵盘(1‑5)；所述的变形轮分支(1‑1)共三个，依次连接组成轮子的外轮廓；所述的变形轮分支(1‑1)是由三根带有弧度的杆组成的三杆机构，一根外侧杆、一根滑动杆和一根支撑杆；外侧杆构成轮子的外轮廓，其一端设有滑槽，变形轮变形时，相邻的变形轮分支(1‑1)的滑动杆滑入滑槽中；滑动杆和支撑杆的一端均固定在外侧杆上，支撑杆的另一端固定在滑动杆上，滑动杆的另一端铰接于变形轮支架(1‑4)上；所述的滑动杆的下端、内侧设有滑轨，三爪卡销(1‑3)在滑轨中滑动；所述的圆盘支架(1‑6)为中心开有圆孔的圆盘；所述的变形轮支架(1‑4)为中空的圆柱体，圆盘支架(1‑6)中心圆孔的直径与变形轮支架(1‑4)的直径相同，变形轮支架(1‑4)穿过外侧的圆盘支架(1‑6)中心开口，并固定在外侧的圆盘支架(1‑6)上；所述的三爪卡销(1‑3)为一端均匀分布有三个爪的圆柱体，三爪卡销(1‑3)的圆柱体嵌套在变形轮支架(1‑4)的内部，三爪卡销(1‑3)的爪插在三杆机构的滑轨内，三爪卡销(1‑3)的圆柱体设有五个通孔；所述的变形轮分支(1‑1)的滑动杆下部有一个通孔，通过销键和铰环将三个三杆机构均匀固定在变形轮支架(1‑4)上；所述的变形轮支架(1‑4)、三爪卡销(1‑3)和外侧的圆盘支架(1‑6)，共同固定在内侧的圆盘支架(1‑6)上，内侧和外侧的圆盘支架(1‑6)配合，以固定三爪卡销(1‑3)并保证三杆机构在一个平面内移动；所述的变形舵机(1‑2)一端带有五个插杆，通过内侧的圆盘支架(1‑6)的中心圆孔插入三爪卡销(1‑3)的通孔内，使变形舵机(1‑2)与三爪卡销(1‑3)连接；所述的变形舵机(1‑2)，另一端安装有舵盘(1‑5)，变形舵机(1‑2)提供转矩，通过正反转实现变形轮整体和变型的切换；所述的转向机构(2)包括轴承座(2‑1)、转动连接装置(2‑2)、转向机构电机(2‑3)、轴(2‑4)、转动舵机(2‑5)、联轴器(2‑6)、皮带(2‑7)、球头拉杆(2‑8)和万向节(2‑9)；所述的轴承座(2‑1)共两个，对称固定在机身车座(5‑2)前部的两端；所述的轴(2‑4)的两端固定在轴承座(2‑1)上，轴(2‑4)的两端安装有万向节(2‑9)，轴(2‑4)通过万向节(2‑9)与舵盘(1‑5)相连接，使变形轮机构(1)与转向机构(2)相连接；所述的转向舵机(2‑5)固定在机身车座(5‑2)前部，转向舵机(2‑5)的一侧安装有转动连接装置(2‑2)，转动连接装置(2‑2)的两个插孔分别用于连接球头拉杆(2‑8)，球头拉杆(2‑8)的另一端与万向节(2‑9)外侧连接，使得转向舵机(2‑5)与舵盘(1‑5)相连接；所述的联轴器(2‑6)套装在轴(2‑4)上，所述的转向机构电机(2‑3)固定机身车座(5‑2)上；所述的皮带(2‑7)，一端套装在联轴器(2‑6)上，另一端套装在转向机构电机(2‑3)的输出端；所述的转向机构电机(2‑3)通过皮带(2‑7)和联轴器(2‑6)带动轴(2‑4)旋转，轴(2‑4)来传递动力，带动变形轮机构(1)运转；所述的转动舵机(2‑5)工作时会左右摆动，球头拉杆(2‑8)将转动舵机(2‑5)的摆动转换为角度变化传递给万向节(2‑9)，接着将该变化传递给与万向节(2‑9)连接的变形轮舵机(1‑2)，从而完成转向工作；所述的清洁机构(3)位于装置的尾部，包括齿条(3‑1)、刷子(3‑2)、清洁机构电机(3‑3)和齿轮(3‑4)；所述的齿条(3‑1)固定在机身车座(5‑2)的尾部，所述的清洁机构电机(3‑3)固定在机身车座(5‑2)上，所述的齿轮(3‑4)固定在清洁机构电机(3‑3)的输出端，齿轮(3‑4)与齿条(3‑1)相互咬合；所述的刷子(3‑2)位于机身车座(5‑2)的尾部的底表面，通过螺栓活动连接，与齿条(3‑1)固定连接；所述的清洁机构电机(3‑3)的转动带动齿轮(3‑4)转动，进而使齿条(3‑1)横向往复运动，带动刷子(3‑2)的往复运动，实现楼梯的清洁功能；所述的电气部分(4)由电源(4‑1)和电气模块(4‑2)组成；所述的电源(4‑1)和电气模块(4‑2)并排固定在机身车座(5‑2)中间位置；所述的电气模块(4‑2)包括单片机模块和超声波模块。