CN105769055B - 可自动调节的多功能楼梯清理机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多功能楼梯清理机器人，尤其涉及可自动调节的多功能楼梯清理机器人及其该装置相应的机器人爬楼及楼梯清理方法。包括底座交错机构、前底座、电控机构、后底座、电源系统、交错轴伸缩机构、清理机构、底座伸缩机构。本发明利用钟摆原理，模拟了机器人的爬楼和下楼动作，机械结构简单，容易实现。本发明可以适用不同宽度的楼梯，增强机器人的适应能力。本发明利用当前广泛使用的ZigBee无线模块，实现了前底座、后底座和交错轴伸缩机构的协同配合作用，效率较高。本发明可实现对不同高度的楼梯的爬升适应性，实用性得到很大提升。
Description
技术领域
本发明涉及一种多功能楼梯清理机器人，尤其涉及一种可自动调节的多功能楼梯清理机器人，还涉及与该装置相应的机器人爬楼及楼梯清理方法。
背景技术
众所周知，当前我国楼房越来越多、楼层越来越高，尽管大部分楼房都配置了电梯，但是楼梯的作用仍然不容小觑，因此不管楼层的高低，国家都规定必须设有楼梯。因此楼道和楼梯的清洁的工作明显尤为重要。但是，楼梯的清理难题，对于当前热门的楼道清扫机器人，仍然是一项艰难的任务。已走进人们日常生活的清洁机器人绝大多数只是针对室内平地或者楼道的清洁。并且由于楼梯的高度、宽度不规则，因此对于研制通用的楼梯爬升机器人带来诸多挑战。
当前，国内专家、工程师对楼梯爬升机器人进行了研究，但是很多作品处于理论和图纸设计阶段，物化成实物的极少，即使当前存在少量的爬楼梯机器，也仅仅局限于在实验室的理想环境中的样机试验阶段，并没有真正的转化到实际的生活中为人类服务。另外，现有的结构大都是行星轮式、履带式、腿足式和平行四杆机构式，这些结构都有各自的缺点，并且机械机构庞大、运动效率低下。
专利201410146501.0公布了一种平动旋转腿式楼梯清洁机器人及上下楼方法，包括：机身、对称分布在机身两侧的包括支撑腿与转臂的平动旋转腿机构、测距和接近传感器。上楼时，由支撑腿通过转臂撑起机身，平动旋转至上一级台阶，继续旋转转臂至支撑腿收回在机身两侧；下楼时，由机身通过旋转转臂带动支撑腿平动旋转至下一级台阶，将机身从当前台阶撑起，继续旋转转臂至机身回落在下一级台阶，且支撑腿收回在机身两侧。该发明的机器人及上下楼方法具有上下楼动作简洁高效，结构紧凑，便于在楼梯踏步面上来回清理，也兼顾了平地清扫功能，扩展了其应用范围。但是类似这种的专利的结构，如专利201520290572.8公布的一种梯级结构的楼梯清扫的保洁机器人等，只能适应特定的楼梯，且机器在楼梯爬升时，极易发生打滑情况，工作范围狭窄，效率低。
发明专利201510027482.4公布了一种楼梯清洗机，该发明涉及清洗机械技术领域，尤指一种既可以对地面进行清洗，又可对与地面垂直的墙角进行清洗的楼梯清洗机。通过将原有的地平面清洗增加为同时可进行对与地面垂直的墙角、墙边进行清洁工作，大大降低原有保洁人员的劳动强度，且大幅提高了劳动效率。但是该机器人只能对地面、与地面垂直的墙角进行清理，而不能对楼梯台阶进行清理，功能有限。
专利201520290569.6则公布了一种多脚结构的楼梯清扫的保洁机器人，包括机器人壳体和设置在机器人壳体下表面的运动总成，其中运动总成包括N个行走脚，行走脚包括可伸缩的柱塞套装件和与柱塞套装件连接的脚垫等。行走脚表面设有用于推动行走脚移动的正向气缸、以及用于推动行走脚朝反方向移动的反向气缸。该机器可替代工人完成楼梯的清洗清洁工作但是该机器的行走脚较多，体积庞大，对于狭窄楼梯的爬升和清理非常有限，且由于靠气缸控制行走脚，使得动行走脚的动作时间过长，效率太低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种由底座交错机构，前、后底座，电源系统、交错轴伸缩机构、清理机构和底座伸缩机构组成的可自动调节的多功能楼梯清理机器人。该机器人结构简单、实用，控制流程简单、机器人的上下楼梯迅速、工作效率高，还涉及一种相应的楼梯爬升及楼梯卫生清理方法。
一种可自动调节的多功能楼梯清理机器人，包括：底座交错机构1、前底座2、电控机构3、后底座4、电源系统5、交错轴伸缩机构6、清理机构7、底座伸缩机构8。
所述底座交错机构1包括：前底座摆动机构1-1、后底座摆动机构1-2。
进一步的，所述底座交错机构1中的前底座摆动机构1-1包括：前底座摆动舵机1-1a、前底座减速齿轮箱1-1b、前底座转轴1-1c。
相应的，所述底座交错机构1中的后底座摆动机构1-2包括：后底座摆动舵机1-2a，后底座减速齿轮箱1-2b、后底座转轴1-2c。
所述电控机构3包括：第一控制器3-1、前底座摆动机构驱动器3-2、后底座摆动机构驱动器3-3、底座交错机构驱动器3-4、前底座ZigBee模块3-5、后底座ZigBee模块3-6、第二控制器3-7和底座交错机构ZigBee模块3-8。
所述电源系统5包括：前底座锂电池5-1、后底座锂电池5-2、交错轴伸缩机构锂电池5-3。
所述交错轴伸缩机构6包括：前伸缩杆6-1、伸缩舵机6-2、后伸缩杆6-3。
所述清理机构7包括：吸尘系统7-1和清扫系统7-2。
所述底座伸缩机构8包括：交叉杆8-1、转轴8-2、电动伸缩杆8-3。
本发明是通过如下技术方案实现的：
Ⅰ.对于机械部分的描述：
所述底座交错机构1中的前底座摆动机构1-1和后底座摆动机构1-2通过交错轴伸缩机构6连接，且交错轴伸缩机构6为两套，从前底座摆动机构1-1的左右两侧分别和后底座摆动机构1-2的左右两侧连接。
前底座摆动舵机1-1a、前底座减速齿轮箱1-1b和前底座转轴1-1c安装固定在前底座2上，且前底座摆动舵机1-1a和前底座减速齿轮箱1-1b连接，前底座减速齿轮箱1-1b和前底座转轴1-1c连接，且前底座转轴1-1c和前伸缩杆6-1连接；通过前底座摆动舵机1-1a的转动间接地带动前伸缩杆6-1摆动。与其对应的是后底座摆动机构1-2。后底座摆动舵机1-2a、后底座减速齿轮箱1-2b和后底座转轴1-2c安装固定在后底座4上，且后底座摆动舵机1-2a和后底座减速齿轮箱1-2b连接，后底座减速齿轮箱1-2b和后底座转轴1-2c连接，且后底座转轴1-2c和后伸缩杆6-2连接；通过后底座摆动舵机1-2a的转动间接地带动后伸缩杆6-2摆动。
进一步的，所述交错轴伸缩机构6中前伸缩杆6-1一端和前底座转轴1-1c连接，另一端和伸缩舵机6-2连接；同时，后伸缩杆6-3一端和后底座转轴1-2c，另一端和伸缩舵机6-2连接。即效果为：
①前伸缩杆6-1摆动，可以通过伸缩舵机6-2的连接作用，带动后伸缩杆6-3摆动，进而带动整个后底座4的运动；
②相反的，后伸缩杆6-2摆动，可以通过伸缩舵机6-2的连接作用，带动前伸缩杆6-2摆动，进而带动整个前底座2的运动；
③前伸缩杆6-1的伸缩运动，可以改变前底座转轴1-1c和后底座转轴1-2c的距离，进而改变前底座2和后底座4距离，从而使得机器人的步幅改变，实现对不同高度的楼梯的爬升适应性。
上述机构的总体效果为：由于前底座2中的机械和电气结构带动前伸缩杆6-1摆动，则会带动整套后底座4摆动，最终会使得后底座4相对前底座2并以前底座2两侧中心点为圆心、以当前的前伸缩杆6-1和的后伸缩杆6-2之间的实际距离为圆心做一定角度的圆周运动，从而使得后底座4相对前底座2产生向前上方的位移运动，实现爬楼的模拟动作；当下楼时，动作相反。
进一步的，所述清理机构7中的吸尘系统7-1和清扫系统7-2为普通吸尘器或者卫生清理机构的装置，起作用为清理垃圾纸屑等。
更一进步的，所述底座伸缩机构8中的交叉杆8-1在前底座2和后底座4均有设置，各为4根。例如，在前底座2中，2根交叉杆8-1为一对，交叉设置，且在前底座2中两个侧面均有设置，并通过转轴8-2连接。同样，电动伸缩杆8-3在前底座2和后底座4均有设置，各为2根，并连接每对交叉杆8-1的水平横向的中心位置处。此结构的具体效果为：电动伸缩杆8-3运动，即：伸长和缩短；由于电动伸缩杆8-3连接了水平横向的交叉杆8-1，使得每对交叉杆8-1在水平横向上被带动拉伸和缩短，从而改变了水平横向上的宽度，进而可以适用不同宽度的楼梯，增强机器人的适应能力。
Ⅱ.对于电气部分的描述：
所述电控机构3中的第一控制器3-1、前底座摆动机构驱动器3-2固定在前底座2中；后底座摆动机构驱动器3-3、第二控制器3-7固定在后底座4中；底座交错机构驱动器3-4则固定在交错轴伸缩机构6中。同时，所述前底座ZigBee模块3-5固定在前底座2中，后底座ZigBee模块3-6固定在后底座4中，底座交错机构ZigBee模块3-8则固定在交错轴伸缩机构6中。
进一步的，所述电源系统5包括：前底座锂电池5-1、后底座锂电池5-2、交错轴伸缩机构锂电池5-3。显然，前底座锂电池5-1固定安装在前底座2中，并为第一控制器3-1、前底座摆动机构驱动器3-2和前底座ZigBee模块3-5供电；后底座锂电池5-2固定安装在后底座4中，并为后底座摆动机构驱动器3-3、第二控制器3-7和后底座ZigBee模块3-6供电；交错轴伸缩机构锂电池5-3则为底座交错机构ZigBee模块3-8和底座交错机构驱动器3-4供电。
进一步的，由于前底座2和后底座4需要连续交替工作，但是两者需要持续不断的电能，因此才在前底座2和后底座4中安装有上述中的前底座锂电池5-1和后底座锂电池5-2；同时由于所述的交错轴伸缩机构6中的伸缩舵机6-2需要供电，但是还需要避免前底座2和后底座4交错工作时的电线交缠，因此在交错轴伸缩机构6单独设置了上述中的交错轴伸缩机构锂电池5-3。
更进一步的，当前底座2和后底座4工作时，需要协同工作，才能达到交替爬升的目的，故在工作中还需要前底座2和后底座4进行通讯协作工作，所以本发明在前底座2和后底座4还分别安装有第一控制器3-1和第二控制器3-7；且在前底座2和后底座4还分别安装有前底座ZigBee模块3-5、后底座ZigBee模块3-6。更为重要的是：为了增强机器人的使用不同高度的楼梯爬升功能，在机器人工作前或工作时，需要实时的通过交错轴伸缩机构6中的伸缩舵机6-2调整前底座2和后底座4的距离，同样为了避免前底座2和后底座4交错工作时的电线交缠，本发明通过设置底座交错机构ZigBee模块3-8，可以实时的和前底座ZigBee模块3-5进而和第一控制器3-1通讯进行协同工作。
Ⅲ.对于机械和电气结合部分的描述：
第一控制器3-1和前底座摆动舵机1-1a、前底座摆动机构驱动器3-2、前底座ZigBee模块3-5、吸尘系统7-1、清扫系统7-2连接；
第二控制器3-7和后底座摆动舵机1-2a、后底座摆动机构驱动器3-3、后底座ZigBee模块3-6、吸尘系统7-1、清扫系统7-2连接；
底座交错机构ZigBee模块3-8和底座交错机构驱动器3-4连接，底座交错机构驱动器3-4连接和伸缩舵机6-2与电动伸缩杆8-3两者连接并可分别驱动舵机与电动伸缩杆。
本发明不仅克服了现有技术爬楼机器人的缺点并大大提升了爬楼效率，并且还提供了与本发明机械机构配套的机器人上下楼方法。具体如下：
步骤一：第一控制器3-1控制吸尘系统7-1和清扫系统7-2实现对前底座2所在楼梯的垃圾清理工作；同时，第二控制器3-7控制吸尘系统7-1和清扫系统7-2实现对后底座4所在楼梯的垃圾清理工作。当机器人爬楼时：第一控制器3-1通过前底座ZigBee模块3-5发射信号，通过后底座ZigBee模块3-6和底座交错机构ZigBee模块3-8进行通讯并进行信息融合。
步骤二：第一控制器3-1控制前底座摆动机构驱动器3-2驱动前底座摆动舵机1-1a转动，具体的流程机械部分中已经详述，该过程的作用为：前底座2中的机械和电气结构带动前伸缩杆6-1摆动，则会带动整套后底座4摆动，最终会使得后底座4相对前底座2并以前底座2前侧中心点为圆心、以当前的前伸缩杆6-1和后伸缩杆6-2之间的实际距离为圆心做一定角度的圆周运动，从而使得后底座4相对前底座2产生向前上方的位移运动，实现爬楼的模拟动作。同时第二控制器3-7控制吸尘系统7-1和清扫系统7-2实现对后底座4所在楼梯的垃圾清理工作。
步骤三：完成上述步骤后，前底座2本应处于后底座4的前上方处，现在由于相对位置的改变，使得后底座4处于前底座2的前上方处。此时，通过ZigBee模块的无线通讯作用和第一控制器3-1的信息融合作用，第二控制器3-7控制后底座摆动机构驱动器3-3驱动后底座摆动舵机1-2a转动，该过程已经在机械部分详述，该过程的作用为：后底座4中的机械和电气结构带动前伸缩杆6-1摆动，则会带动整套前底座2摆动，最终会使得前底座2相对后底座4并以后底座4前侧中心点为圆心、以当前的前伸缩杆6-1和后伸缩杆6-2之间的实际距离为圆心做一定角度的圆周运动，从而使得前底座2相对后底座4产生向前上方的位移运动，实现爬楼的模拟动作。同时，第一控制器3-1控制吸尘系统7-1和清扫系统7-2实现对前底座2所在楼梯的垃圾清理工作。
步骤四：重复步骤一、二和三，此时机器人可以实现连续的上楼模拟动作，从而使得机器人实现连续的爬楼，并且通过控制吸尘系统7-1和清扫系统7-2的工作实现对底座所在楼梯的垃圾清理工作。
步骤五：当机器人下楼时，上述步骤一、二和三中的相反动作即为下楼模拟动作，重复相反的步骤一、二和三中的动作，即可实现机器人的连续下楼，从而使得机器人实现连续的下楼，并且通过控制吸尘系统7-1和清扫系统7-2的工作实现对底座所在楼梯的垃圾清理工作。
上述步骤中，优选的是：
在进行上述过程一、二和三时，通过所述交错轴伸缩机构6中前伸缩杆6-1一端和前底座转轴1-1c连接，另一端和伸缩舵机6-2连接；同时，后伸缩杆6-3一端和后底座转轴1-2c，另一端和伸缩舵机6-2连接。可以实现前伸缩杆6-1的伸缩运动，因此可以改变前底座转轴1-1c和后底座转轴1-2c的距离，进而改变前底座2和后底座4距离，从而使得机器人的步幅改变，实现对不同高度的楼梯的爬升适应性。
上述步骤中，优选的是：
在所述的底座伸缩机构8中，即在前底座2和后底座4中，均放置了交叉杆8-1，各为4根。例如，在前底座2中，2根交叉杆8-1为一对，交叉设置，且在前底座2中两个侧面均有设置，并通过转轴8-2连接。同样，电动伸缩杆8-3在前底座2和后底座4均有设置，各为2根，并连接每对交叉杆8-1的水平横向的中心位置处。此结构的具体效果为：电动伸缩杆8-3运动，即：伸长和缩短；由于电动伸缩杆8-3连接了水平横向的交叉杆8-1，使得每对交叉杆8-1在水平横向上被带动拉伸和缩短，从而改变了水平横向上的宽度，进而可以适用不同宽度的楼梯，增强机器人的适应能力。
本发明的有益效果是：
(1)本发明通过使用底座交错机构，利用钟摆原理，实现了前底座和后底座两个机构的交替连续运转，从而模拟了机器人的爬楼和下楼动作，机械结构简单，容易实现。
(2)本发明通过设置了底座伸缩机构，即：设置了交叉杆和电动伸缩杆，并通过电动伸缩杆的伸缩运动实现交叉杆的变形，即：伸长和缩短，从而改变了前、后底座中的交叉杆的水平横向上的宽度，进而可以适用不同宽度的楼梯，增强机器人的适应能力。
(3)本发明利用当前广泛使用的ZigBee无线模块，设置了前底座ZigBee模块、后底座ZigBee模块和底座交错机构ZigBee模块，实现了前底座、后底座和交错轴伸缩机构的协同配合作用，效率较高。
本发明还巧妙设置交错轴伸缩机构，从而在机器人工作时实时改变前底座和后底座间的距离，从而使得机器人的步幅改变，实现对不同高度的楼梯的爬升适应性，实用性得到很大提升。
附图说明
附图1为本发明可自动调节的多功能楼梯清理机器人的立体结构示意图。
附图2为本发明可自动调节的多功能楼梯清理机器人的主体结构示意图。
附图3为本发明可自动调节的多功能楼梯清理机器人的去除上端盖后的整体俯视结构示意图。
附图4为本发明可自动调节的多功能楼梯清理机器人的仰视结构示意图。
附图5为本发明可自动调节的多功能楼梯清理机器人的底座交错机构局部俯视结构示意图。
附图6为本发明可自动调节的多功能楼梯清理机器人的左视结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下结合附图对本发明做进一步详细的说明。
实施例1。
如图1-6所示。一种智能轮轴交替式爬升机器人，包括：底座交错机构1、前底座2、电控机构3、后底座4、电源系统5、交错轴伸缩机构6、清理机构7、底座伸缩机构8。所述底座交错机构1包括：前底座摆动机构1-1、后底座摆动机构1-2。所述底座交错机构1中的前底座摆动机构1-1包括：前底座摆动舵机1-1a、前底座减速齿轮箱1-1b、前底座转轴1-1c。所述底座交错机构1中的后底座摆动机构1-2包括：后底座摆动舵机1-2a，后底座减速齿轮箱1-2b、后底座转轴1-2c。所述电控机构3包括：第一控制器3-1、前底座摆动机构驱动器3-2、后底座摆动机构驱动器3-3、底座交错机构驱动器3-4、前底座ZigBee模块3-5、后底座ZigBee模块3-6、第二控制器3-7和底座交错机构ZigBee模块3-8。所述电源系统5包括：前底座锂电池5-1、后底座锂电池5-2、交错轴伸缩机构锂电池5-3。
所述交错轴伸缩机构6包括：前伸缩杆6-1、伸缩舵机6-2、后伸缩杆6-3。所述清理机构7包括：吸尘系统7-1和清扫系统7-2。所述底座伸缩机构8包括：交叉杆8-1、转轴8-2、电动伸缩杆8-3。
Ⅰ.对于机械部分的描述：
所述底座交错机构1中的前底座摆动机构1-1和后底座摆动机构1-2通过交错轴伸缩机构6连接，且交错轴伸缩机构6为两套，从前底座摆动机构1-1的左右两侧分别和后底座摆动机构1-2的左右两侧连接。
前底座摆动舵机1-1a、前底座减速齿轮箱1-1b和前底座转轴1-1c安装固定在前底座2上，且前底座摆动舵机1-1a和前底座减速齿轮箱1-1b连接，前底座减速齿轮箱1-1b和前底座转轴1-1c连接，且前底座转轴1-1c和前伸缩杆6-1连接；通过前底座摆动舵机1-1a的转动间接地带动前伸缩杆6-1摆动。与其对应的是后底座摆动机构1-2。后底座摆动舵机1-2a、后底座减速齿轮箱1-2b和后底座转轴1-2c安装固定在后底座4上，且后底座摆动舵机1-2a和后底座减速齿轮箱1-2b连接，后底座减速齿轮箱1-2b和后底座转轴1-2c连接，且后底座转轴1-2c和后伸缩杆6-2连接；通过后底座摆动舵机1-2a的转动间接地带动后伸缩杆6-2摆动。
所述交错轴伸缩机构6中前伸缩杆6-1一端和前底座转轴1-1c连接，另一端和伸缩舵机6-2连接；同时，后伸缩杆6-3一端和后底座转轴1-2c，另一端和伸缩舵机6-2连接连接。即效果为：
①前伸缩杆6-1摆动，可以通过伸缩舵机6-2的连接作用，带动后伸缩杆6-3摆动，进而带动整个后底座4的运动；
②相反的，后伸缩杆6-2摆动，可以通过伸缩舵机6-2的连接作用，带动前伸缩杆6-2摆动，进而带动整个前底座2的运动；
③前伸缩杆6-1的伸缩运动，可以改变前底座转轴1-1c和后底座转轴1-2c的距离，进而改变前底座2和后底座4距离，从而使得机器人的步幅改变，实现对不同高度的楼梯的爬升适应性。
上述机构的总体效果为：由于前底座2中的机械和电气结构带动前伸缩杆6-1摆动，则会带动整套后底座4摆动，最终会使得后底座4相对前底座2并以前底座2两侧中心点为圆心、以当前的前伸缩杆6-1和的后伸缩杆6-2之间的实际距离为圆心做一定角度的圆周运动，从而使得后底座4相对前底座2产生向前上方的位移运动，实现爬楼的模拟动作；当下楼时，动作相反。
进一步的，所述清理机构7中的吸尘系统7-1和清扫系统7-2为普通吸尘器或者卫生清理机构的装置，起作用为清理垃圾纸屑等。
更一进步的，所述底座伸缩机构8中的交叉杆8-1在前底座2和后底座4均有设置，各为4根。例如，在前底座2中，2根交叉杆8-1为一对，交叉设置，且在前底座2中两个侧面均有设置，并通过转轴8-2连接。同样，电动伸缩杆8-3在前底座2和后底座4均有设置，各为2根，并连接每对交叉杆8-1的水平横向的中心位置处。此结构的具体效果为：电动伸缩杆8-3运动，即：伸长和缩短；由于电动伸缩杆8-3连接了水平横向的交叉杆8-1，使得每对交叉杆8-1在水平横向上被带动拉伸和缩短，从而改变了水平横向上的宽度，进而可以适用不同宽度的楼梯，增强机器人的适应能力。
Ⅱ.对于电气部分的描述：
所述电控机构3中的第一控制器3-1、前底座摆动机构驱动器3-2固定在前底座2中；后底座摆动机构驱动器3-3、第二控制器3-7固定在后底座4中；底座交错机构驱动器3-4则固定在交错轴伸缩机构6中。同时，所述前底座ZigBee模块3-5固定在前底座2中，后底座ZigBee模块3-6固定在后底座4中，底座交错机构ZigBee模块3-8则固定在交错轴伸缩机构6中。
进一步的，所述电源系统5包括：前底座锂电池5-1、后底座锂电池5-2、交错轴伸缩机构锂电池5-3。显然，前底座锂电池5-1固定安装在前底座2中，并为第一控制器3-1、前底座摆动机构驱动器3-2和前底座ZigBee模块3-5供电；后底座锂电池5-2固定安装在后底座4中，并为后底座摆动机构驱动器3-3、第二控制器3-7和后底座ZigBee模块3-6供电；交错轴伸缩机构锂电池5-3则为底座交错机构ZigBee模块3-8和底座交错机构驱动器3-4供电。
进一步的，由于前底座2和后底座4需要连续交替工作，但是两者需要持续不断的电能，因此才在前底座2和后底座4中安装有上述中的前底座锂电池5-1和后底座锂电池5-2；同时由于所述的交错轴伸缩机构6中的伸缩舵机6-2需要供电，但是还需要避免前底座2和后底座4交错工作时的电线交缠，因此在交错轴伸缩机构6单独设置了上述中的交错轴伸缩机构锂电池5-3。
更进一步的，当前底座2和后底座4工作时，需要协同工作，才能达到交替爬升的目的，故在工作中还需要前底座2和后底座4进行通讯协作工作，所以本发明在前底座2和后底座4还分别安装有第一控制器3-1和第二控制器3-7；且在前底座2和后底座4还分别安装有前底座ZigBee模块3-5、后底座ZigBee模块3-6。更为重要的是：为了增强机器人的使用不同高度的楼梯爬升功能，在机器人工作前或工作时，需要实时的通过交错轴伸缩机构6中的伸缩舵机6-2调整前底座2和后底座4的距离，同样为了避免前底座2和后底座4交错工作时的电线交缠，本发明通过设置底座交错机构ZigBee模块3-8，可以实时的和前底座ZigBee模块3-5进而和第一控制器3-1通讯进行协同工作。
Ⅲ.对于机械和电气结合部分的描述：
第一控制器3-1和前底座摆动舵机1-1a、前底座摆动机构驱动器3-2、前底座ZigBee模块3-5、吸尘系统7-1、清扫系统7-2连接；
第二控制器3-7和后底座摆动舵机1-2a、后底座摆动机构驱动器3-3、后底座ZigBee模块3-6、吸尘系统7-1、清扫系统7-2连接；
底座交错机构ZigBee模块3-8和底座交错机构驱动器3-4连接，底座交错机构驱动器3-4连接和伸缩舵机6-2与电动伸缩杆8-3两者连接并可分别驱动舵机与电动伸缩杆。
实施例2
如图1-6所示。本发明不仅克服了现有技术爬楼机器人的缺点并大大提升了爬楼效率，并且还提供了与本发明机械机构配套的机器人上下楼方法。具体如下：
步骤一：第一控制器3-1控制吸尘系统7-1和清扫系统7-2实现对前底座2所在楼梯的垃圾清理工作；同时，第二控制器3-7控制吸尘系统7-1和清扫系统7-2实现对后底座4所在楼梯的垃圾清理工作。当机器人爬楼时：第一控制器3-1通过前底座ZigBee模块3-5发射信号，通过后底座ZigBee模块3-6和底座交错机构ZigBee模块3-8进行通讯并进行信息融合。
步骤二：第一控制器3-1控制前底座摆动机构驱动器3-2驱动前底座摆动舵机1-1a转动，具体的流程机械部分中已经详述，该过程的作用为：前底座2中的机械和电气结构带动前伸缩杆6-1摆动，则会带动整套后底座4摆动，最终会使得后底座4相对前底座2并以前底座2前侧中心点为圆心、以当前的前伸缩杆6-1和后伸缩杆6-2之间的实际距离为圆心做一定角度的圆周运动，从而使得后底座4相对前底座2产生向前上方的位移运动，实现爬楼的模拟动作。同时第二控制器3-7控制吸尘系统7-1和清扫系统7-2实现对后底座4所在楼梯的垃圾清理工作。
步骤三：完成上述步骤后，前底座2本应处于后底座4的前上方处，现在由于相对位置的改变，使得后底座4处于前底座2的前上方处。此时，通过ZigBee模块的无线通讯作用和第一控制器3-1，第一控制器3-1的信息融合作用，第二控制器3-7控制后底座摆动机构驱动器3-3驱动后底座摆动舵机1-2a转动，该过程已经在机械部分详述，该过程的作用为：后底座4中的机械和电气结构带动前伸缩杆6-1摆动，则会带动整套前底座2摆动，最终会使得前底座2相对后底座4并以后底座4前侧中心点为圆心、以当前的前伸缩杆6-1和后伸缩杆6-2之间的实际距离为圆心做一定角度的圆周运动，从而使得前底座2相对后底座4产生向前上方的位移运动，实现爬楼的模拟动作。同时，第一控制器3-1控制吸尘系统7-1和清扫系统7-2实现对前底座2所在楼梯的垃圾清理工作。
步骤四：重复步骤一、二和三，此时机器人可以实现连续的上楼模拟动作，从而使得机器人实现连续的爬楼，并且通过控制吸尘系统7-1和清扫系统7-2的工作实现对底座所在楼梯的垃圾清理工作。
步骤五：当机器人下楼时，上述步骤一、二和三中的相反动作即为下楼模拟动作，重复相反的步骤一、二和三中的动作，即可实现机器人的连续下楼，从而使得机器人实现连续的下楼，并且通过控制吸尘系统7-1和清扫系统7-2的工作实现对底座所在楼梯的垃圾清理工作。
上述步骤中，优选的是：
在进行上述过程一、二和三时，通过所述交错轴伸缩机构6中前伸缩杆6-1一端和前底座转轴1-1c连接，另一端和伸缩舵机6-2连接；同时，后伸缩杆6-3一端和后底座转轴1-2c，另一端和伸缩舵机6-2连接连接。可以实现前伸缩杆6-1的伸缩运动，因此可以改变前底座转轴1-1c和后底座转轴1-2c的距离，进而改变前底座2和后底座4距离，从而使得机器人的步幅改变，实现对不同高度的楼梯的爬升适应性。
上述步骤中，优选的是：
在所述的底座伸缩机构8中，即在前底座2和后底座4中，均放置了交叉杆8-1，各为4根。例如，在前底座2中，2根交叉杆8-1为一对，交叉设置，且在前底座2中两个侧面均有设置，并通过转轴8-2连接。同样，电动伸缩杆8-3在前底座2和后底座4均有设置，各为2根，并连接每对交叉杆8-1的水平横向的中心位置处。此结构的具体效果为：电动伸缩杆8-3运动，即：伸长和缩短；由于电动伸缩杆8-3连接了水平横向的交叉杆8-1，使得每对交叉杆8-1在水平横向上被带动拉伸和缩短，从而改变了水平横向上的宽度，进而可以适用不同宽度的楼梯，增强机器人的适应能力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.可自动调节的多功能楼梯清理机器人，其特征在于：包括底座交错机构、前底座、电控机构、后底座、电源系统、交错轴伸缩机构、清理机构、底座伸缩机构，所述底座交错机构、前底座、电控机构、后底座、电源系统、交错轴伸缩机构、清理机构、底座伸缩机构相互连接，所述底座交错机构包括前底座摆动机构、后底座摆动机构，所述前底座摆动机构包括前底座摆动舵机、前底座减速齿轮箱、前底座转轴；所述后底座摆动机构包括后底座摆动舵机、后底座减速齿轮箱、后底座转轴；所述电控机构包括第一控制器、前底座摆动机构驱动器、后底座摆动机构驱动器、底座交错机构驱动器、前底座ZigBee模块、后底座ZigBee模块、第二控制器和底座交错机构ZigBee模块；所述清理机构包括吸尘系统和清扫系统；所述交错轴伸缩机构包括前伸缩杆、伸缩舵机、后伸缩杆，所述交错轴伸缩机构中前伸缩杆一端和前底座转轴连接，另一端和伸缩舵机连接；后伸缩杆一端和后底座转轴连接，另一端和伸缩舵机连接。
2.根据权利要求1所述的可自动调节的多功能楼梯清理机器人，其特征在于：所述电源系统包括前底座锂电池、后底座锂电池、交错轴伸缩机构锂电池。
3.根据权利要求1所述的可自动调节的多功能楼梯清理机器人，其特征在于：所述底座伸缩机构包括交叉杆、转轴、电动伸缩杆，所述底座伸缩机构中的交叉杆在前底座和后底座均有设置，各为4根。
4.根据权利要求3所述的可自动调节的多功能楼梯清理机器人，其特征在于：在前底座中，2根交叉杆为一对，交叉设置，且在前底座中两个侧面均有设置，并通过转轴连接；电动伸缩杆在前底座和后底座均有设置，各为2根，并连接每对交叉杆的水平横向的中心位置处。
5.根据权利要求1所述的可自动调节的多功能楼梯清理机器人，其特征在于：所述多功能楼梯清理机器人工作步骤包括：(1)第一控制器控制吸尘系统和清扫系统实现对前底座所在楼梯的垃圾清理工作，第二控制器控制吸尘系统和清扫系统实现对后底座所在楼梯的垃圾清理工作；当机器人爬楼时：第一控制器通过前底座ZigBee模块发射信号，通过后底座
ZigBee模块和底座交错机构ZigBee模块进行通讯并进行信息融合；
(2)第一控制器控制前底座摆动机构驱动器驱动前底座摆动舵机转动，前底座中的机械和电气结构带动前伸缩杆摆动，则会带动整套后底座摆动，最终会使得后底座相对前底座并以前底座前侧中心点为圆心、以当前的前伸缩杆和后伸缩杆之间的实际距离为圆心做一定角度的圆周运动，从而使得后底座相对前底座产生向前上方的位移运动，实现爬楼的模拟动作；同时第二控制器控制吸尘系统和清扫系统实现对后底座所在楼梯的垃圾清理工作；(3)完成上述步骤后，前底座本应处于后底座的前上方处，现在由于相对位置的改变，使得后底座处于前底座的前上方处，此时，通过ZigBee模块的无线通讯作用和第一控制器的信息融合作用，第二控制器控制后底座摆动机构驱动器驱动后底座摆动舵机转动，后底座中的机械和电气结构带动前伸缩杆摆动，则会带动整套前底座摆动，最终会使得前底座相对后底座并以后底座前侧中心点为圆心、以当前的前伸缩杆和后伸缩杆之间的实际距离为圆心做一定角度的圆周运动，从而使得前底座相对后底座产生向前上方的位移运动，实现爬楼的模拟动作；第一控制器控制吸尘系统和清扫系统实现对前底座所在楼梯的垃圾清理工作；(4)重复上述步骤，此时机器人可以实现连续的上楼模拟动作，从而使得机器人实现连续的爬楼，并且通过控制吸尘系统和清扫系统的工作实现对底座所在楼梯的垃圾清理工作；(5)当机器人下楼时，上述步骤(1)、(2)、(3)中的相反动作即为下楼模拟动作，重复相反的步骤(1)、(2)、(3)中的动作，即可实现机器人的连续下楼，从而使得机器人实现连续的下楼，并且通过控制吸尘系统和清扫系统的工作实现对底座所在楼梯的垃圾清理工作。
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