CN104925162B - 一种电动爬楼机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动爬楼机器人。包括：爬楼机台，该爬楼机台上纵向设置有两通槽；爬楼机台的下部对称设置有两油马达，任一油马达的出力轴均与一丝杠相连接，丝杠安装于爬楼机台上；两个丝杠当中，每个丝杠均贯穿一油缸，油缸内具有与所述丝杠相适配的内螺纹，油缸与丝杠构成螺纹传动副；所述油缸的顶部与一离合器固定连接，离合器位于通槽内部，离合器的顶端放置有载人板，油缸通过离合器带动载人板移动；其中，两个油缸通过活塞杆的伸缩与前后交替运动实现上楼。

Description

一种电动爬楼机器人
技术领域
本发明涉及辅助生活机械设备领域，具体的说，是涉及一种电动爬楼机器人。
背景技术
随着社会的进步和生活水平的提高，社会老龄化日趋严重，老年人及残障人士因室内外各种楼梯、台阶等障碍而失去了很多参与享受社会进步发展成果的机会。一些城镇的中低层楼房，在不具备电梯的情况下，如何满足老年人以及婴幼儿方便安全地上下楼梯日趋严重和重要。
目前国内对爬楼车的研究和制造尚属初级阶段。整体来说，技术略显粗糙，结构较为单一，生产的爬楼车在实用和操作性等方面存在很多不足，研究还不够成熟，亦没有很满意的产品出现。
例如申请号为2004200073362的中国专利文献公开了一种爬楼机器人。该机器人通过设置八个油缸，载物平板及多个传感器，实现了载人状态下的爬楼运动。但是受限于自身结构，该机器人需要在横向上至少预留出四个油缸的位置，明显会占用过多的横向空间，在楼道宽度较为狭窄的地方难以灵活使用。
而国外在电动爬楼车方面技术相对成熟，并已投入生产，但其价格昂贵，国内用户消费不起，真正走进大众市场为时尚早。电动爬楼车的研究历史在一百年左右，其形式多为星形轮式、履带式等。它们除了前面述及的缺点外，它们在运行时搭载的人或者物体还受到冲击振动以及噪音大等不适影响。
因此如何设计一种结构简单，整体体积小，重量较轻的爬楼装置，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种电动爬楼机器人。本发明通过设计全新的结构，使得爬楼机器人在横向仅需要设置两个油缸，通过两个油缸的前后往复运动，实现了载人载物状态下的上楼运动。
为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种电动爬楼机器人，包括：
爬楼机台，该爬楼机台上纵向设置有两通槽；
爬楼机台的下部对称设置有两油马达，任一油马达的出力轴均与一丝杠相连接，丝杠安装于爬楼机台上；
两个丝杠当中，每个丝杠均贯穿一油缸，油缸内具有与所述丝杠相适配的内螺纹，油缸与丝杠构成螺纹传动副；
所述油缸的顶部与一离合器固定连接，离合器位于通槽内部，离合器的顶端放置有载人板，油缸通过离合器带动载人板移动；
其中，两个油缸通过活塞杆的伸缩与前后交替运动实现上楼。
优选的，所述油缸活塞杆的末端与脚撑相连接，脚撑的底面为平面结构。
优选的，所述油缸活塞杆的末端通过铰链与脚撑相连接。
优选的，所述爬楼机台上还分别设置有控制器、液压阀组与油箱，控制器通过控制液压阀组与油箱来实现油缸活塞杆的伸出与回退。
本发明的有益效果是：
(1)在横向仅设置有两个油缸，占用空间小，能够在狭窄楼道内进行载人载物运动；
(2)丝杠与油缸形成螺纹传动副，使得油缸的位移控制精准，便于在不同长度的台阶上精确移动，通用性较高；
(3)每个油缸均通过铰链与脚撑相连接，使得脚撑具有一定的自由度，便于在不平整的台阶面下落时自动校正。
附图说明
图1是本发明所提供的机器人的结构示意图；
图2是本发明中爬楼机台的俯视图；
图3是本发明中载人板的结构示意图；
图4是本发明的仰视图；
图5是本发明的机器人即将爬楼时的状态图；
图6是本发明的机器人左脚油缸活塞回退的状态图；
图7是本发明的机器人左脚油缸负重前移的状态图；
图8是本发明的机器人左脚油缸负重伸直的状态图；
图9是本发明的机器人右脚油缸前移的状态图；
图10是本发明的机器人爬楼完成的状态图；
图中：1、台阶，2、脚撑，3、铰链，4、右脚油缸，6、右脚丝杠，7、爬楼机台，8、右脚离合器，9、载人板，10、左脚离合器，11、左脚丝杠，12、液压阀组，13、控制器，14、油箱，15、左脚油马达，16、右脚油马达，17、左脚油缸活塞，18、左脚油缸活塞杆，19、左脚油缸。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明进行详细说明。
实施例1：一种电动爬楼机器人，其结构如图1-4所示，包括：爬楼机台7，该爬楼机台7上纵向设置有两通槽；爬楼机台7的下部对称设置有左脚油马达15和右脚油马达16；
左脚油马达15的出力轴与左脚丝杠11相连接，右脚油马达16与右脚丝杠6相连接；
所述左脚丝杠11贯穿于左脚油缸19，左脚油缸19内部具有内螺纹，使得左脚油缸19与左脚丝杠11构成螺纹传动副；
所述右脚丝杠6贯穿于右脚油缸4，右脚油缸4内部也具有内螺纹，使得右脚油缸4与右脚丝杠6构成螺纹传动副；
左脚丝杠11和右脚丝杠4均安装于爬楼机台7的下部；
所述左脚油缸19的顶部与左脚离合器10固定连接，左脚离合器10位于爬楼机台7的左侧通槽内；右脚油缸4的顶部与右脚离合器8固定连接，油缸离合器8位于爬楼机台7的右侧通槽内。
两个离合器当中，其中一个离合器的顶部放置有载人板9，载人板9为金属材质，两个离合器均可通过通断电实现与载人板9的吸合与断开。
两个油缸当中，每个油缸活塞杆的末端分别通过铰链3与一脚撑2相连接，脚撑2的底面为平面结构。
作为另一种的选择，也可以在铰链3与脚撑2的连接处设置止转装置，来限制脚撑2的自由度。
同时，所述爬楼机台7上还分别设置有控制器13、液压阀组12与油箱14，控制器13通过液压阀组12来控制油箱14与油缸之间液压油的流向实现油缸活塞杆的伸出与回退。
本发明所提供的机器人爬楼原理如下：
参考图5所示，爬楼前，爬楼机器人通过左脚油缸19和右脚油缸4站立于台阶1之前的地面上，人和/或物可放置于载人板9上；
参考图6所示，爬楼时，左脚油缸活塞17上移，左脚油缸活塞杆18随之上移，左脚离合器10通电，左脚离合器10与载人板9吸合，右脚离合器8不通电；
参考图7所示，左脚油马达15正转，则左脚油缸19在左脚丝杠11的带动下前移，载人板9与左脚离合器10处于吸合状态，在左脚油缸19前移的状态下，载人板9也随之前移，载人板9与爬楼机台7之间的摩擦力，通过左脚油马达15的动力来强制克服；
参考图8所示，左脚油缸19前移完成后，左脚油缸活塞杆18伸出，与左脚油缸19相连接的脚撑2落在较高的台阶1上，随着左脚油缸活塞杆18的继续伸出，爬楼机台7就整体上移，相应的，右脚油缸4也随之上移，左脚油缸活塞杆18伸长到设定位置后，右脚油缸4的活塞杆回退；使得右脚油缸4的活塞杆的伸长量略低于左脚油缸活塞杆18的伸出量；
参考图9所示，右脚油马达16正转，在右脚丝杠6的带动下，右脚油缸4前移，然后右脚油缸4的活塞杆伸出，则左脚油缸19和右脚油缸4上的脚撑2均落在同一台阶上，实现了一个台阶的上升；
参考图10所示，右脚离合器8通电，则两个离合器实现与载人板9的同时吸合，然后左脚油马达15和右脚油马达16同步反转，因为左脚油缸19和右脚油缸4均不动，而两个丝杠转动，所以爬楼机台7就会相对于两个油缸前移，再次呈现出待爬楼状态。
重复上述步骤，即可进行多个台阶的上行，最终完成爬楼。
采用了上述结构后，本发明所提供的爬楼机器人，通过两个油缸前后交替运动，实现了爬楼作业。且油缸运行的过程中动力为液压，噪音较低。因此，本发明所提供的爬楼机器人结构简单，造价低廉，具有极高的推广前景。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现，未予以详细说明的部分，为现有技术，在此不进行赘述。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种电动爬楼机器人，其特征在于，包括：
爬楼机台，该爬楼机台上纵向设置有两通槽；
爬楼机台的下部对称设置有两油马达，任一油马达的出力轴均与一丝杠相连接，丝杠安装于爬楼机台上；
两个丝杠当中，每个丝杠均贯穿一油缸，油缸内具有与所述丝杠相适配的内螺纹，油缸与丝杠构成螺纹传动副；
所述油缸的顶部与一离合器固定连接，离合器位于通槽内部，离合器的顶端放置有载人板，油缸通过离合器带动载人板移动；
其中，两个油缸通过活塞杆的伸缩与前后交替运动实现上楼。
2.根据权利要求1所述的电动爬楼机器人，其特征在于，所述油缸活塞杆的末端与脚撑相连接。
3.根据权利要求2所述的电动爬楼机器人，其特征在于，所述油缸活塞杆的末端通过铰链与脚撑相连接。
4.根据权利要求1所述的电动爬楼机器人，其特征在于，所述爬楼机台上还分别设置有控制器、液压阀组与油箱，控制器通过控制液压阀组与油箱来实现油缸活塞杆的伸出与回退。
5.根据权利要求1所述的电动爬楼机器人，其特征在于，所述载人板为金属材质。
6.根据权利要求1所述的电动爬楼机器人，其特征在于，所述离合器为电离合器。
7.根据权利要求2所述的电动爬楼机器人，其特征在于，所述脚撑的底面为平面结构。
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