CN108125753A - 一种基于自锁电机驱动的攀爬楼梯的机器人可调三叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明属于机器人可调三叶轮技术领域，尤其涉及一种基于自锁电机驱动的攀爬楼梯的机器人可调三叶轮，它包括自锁电机机构、攀爬叶片、支撑齿牙杆、安装壳、伺服电机，当人们使用本发明设计的可调三叶轮时，首先要调节三叶轮中的攀爬叶片使其适应需要攀爬的楼梯；此时驱动伺服电机工作；伺服电机通过伺服电机转轴带动驱动安装盘转动；驱动安装盘转动带动驱动转轴转动；通过驱动转轴转动调节支撑齿牙杆和对应的三个攀爬叶片来适应楼梯；调节完成后驱动自锁电机机构工作使得驱动电机通过支撑结构带动输出轴转动；输出轴带动安装壳转动；安装壳就会带动三个攀爬叶片绕着安装壳的轴线转动；通过三个攀爬叶片转动带动机器人下楼。

Description

一种基于自锁电机驱动的攀爬楼梯的机器人可调三叶轮

技术领域

本发明属于机器人可调三叶轮技术领域，尤其涉及一种基于自锁电机驱动的攀爬楼梯的机器人可调三叶轮。

背景技术

全国老、弱、病、残群体人口众多，对于户外和室内爬楼出行多有不便，对代步工具的需求量日益增大。为了解决这些特殊群体的现实难题，目前国内外已采用了多种形式的可变轮式爬楼梯轮椅机器人，包括手动和电动爬楼轮椅，有履带式、轮组式、轨道式等。但是目前的可变轮式爬楼梯轮椅有一些缺陷，比如履带式爬楼轮椅运动不灵活，体积大，笨重，对楼体损坏程度大，不适合普通居民楼道行走；而轮组式结构复杂，价格高，稳定性差；轨道式需要专用轨道，不适用普通消费者；有些依靠星轮式爬楼轮椅需要人推、拉，稳定性差，操作麻烦；有些对于轮椅上下楼梯时椅子的平衡设计存在诸多不现实的缺陷，而使用电机驱动升降机构来调节平衡，虽然可行，但存在着平衡调节反应不灵敏，操作不灵活的缺陷；所以设计一种平衡调节反应灵敏，操作灵活，结构简单，性价比较高的攀爬楼梯的机器人行走平台是非常有必要的。

本发明设计一种基于自锁电机驱动的攀爬楼梯的机器人可调三叶轮解决如上问题。

发明内容

为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种基于自锁电机驱动的攀爬楼梯的机器人可调三叶轮，它是采用以下技术方案来实现的。

一种基于自锁电机驱动的攀爬楼梯的机器人可调三叶轮，其特征在于：它包括自锁电机机构、攀爬叶片、支撑齿牙杆、安装壳、伺服电机安装壳、传动齿轮、伺服电机转轴、伺服电机、驱动安装盘、驱动圆柱、驱动调节杆、驱动齿轮、驱动转轴、导向口、安装圆形口、叶片导向口、叶片导槽、驱动连接杆、导向弧块、触发连接、齿轮转轴、角度调节单元、导向圆孔、导向连接，其中自锁电机机构安装在机器人上的安装架上；安装壳一端的外圆面上周向均匀地开有三个叶片导向槽；安装壳另一端的外圆面上开有三个周向均匀地导向口；安装壳开有导向口一端的端面上开有安装圆形口；安装壳开有叶片导向槽一端的内侧端面上开有三个周向均匀分布螺旋状的叶片导槽；安装壳未开有安装圆形口的一端与自锁电机机构连接；伺服电机安装壳安装在安装壳上开有安装圆形口的一端；伺服电机安装在伺服电机安装壳内侧远离安装壳一端的侧面上；驱动安装盘安装在安装壳上的安装圆形口内，且驱动安装盘与伺服电机上的伺服电机转轴连接；驱动转轴的一端安装在驱动安装盘上，且驱动转轴位于安装壳内；驱动齿轮安装在驱动转轴上；三个齿轮转轴周向均匀地安装在安装壳内开有安装圆形口一侧的端面上；三个传动齿轮分别安装在三个齿轮转轴上；三个传动齿轮分别与驱动齿轮啮合；三个导向连接周向均匀地安装在安装壳内开有安装圆形口一侧的端面上；三个支撑齿牙杆的一端分别安装三个导向连接上；三个支撑齿牙杆的另一端分别穿过安装壳上的三个导向口位于安装壳的外侧；三个支撑齿牙杆位于安装壳内侧的一端分别于三个传动齿轮啮合；驱动圆柱安装在驱动转轴的另一端；三个驱动调节杆周向均匀地安装在驱动圆柱的外圆面上；导向弧块一端的弧面上开有导向圆孔；三个导向弧块上未开有导向圆孔的一端通过与三个叶片导槽的配合安装在安装壳内；三个驱动调节杆分别穿过三个导向弧块上的导向圆孔；三个触发连接分别安装在三个导向弧块上；三个攀爬叶片的一端分别通过与三个叶片导槽的配合安装在安装壳内，且三个攀爬叶片分别于三个触发连接配合；三个攀爬叶片的另一端分别穿过安装壳上的三个叶片导向口位于安装壳的外侧，且三个攀爬叶片位于安装壳外侧的一端分别与对应的三个支撑齿牙杆通过驱动连接杆连接；三个攀爬叶片的内侧均匀依次地安装有多个角度调节单元。

上述角度调节单元包括安装板、触发杆、调节齿轮、限位齿牙、导向柱、触发驱动块、压缩弹簧、触发卡块、导向槽、导向孔、安装槽、V形缺口，其中安装板的内侧开有贯通的导向槽；导向槽一侧的下端面开有安装槽；安装槽的下端面开有导向孔；调节齿轮安装在安装板未开有安装槽一侧的端面上；触发驱动块的一侧开有V形缺口；触发驱动块的另一侧安装有导向柱；触发驱动块通过导向柱与导向孔的配合安装在安装板上的安装槽内；导向柱与导向孔底面之间安装有压缩弹簧；限位齿牙安装在触发驱动块上且位于安装板的外侧；触发卡块的一侧具有V形状突起；触发卡块的一端安装在触发杆上；触发卡块通过触发杆与导向槽的配合安装在安装板内侧，且触发杆上远离触发卡块的一端位于安装板的外侧；触发卡块上的V形状突起与触发驱动块上的V形缺口配合。

上述位于攀爬叶片内侧的角度条节单元中的调节齿轮与相邻角度调节单元中触发驱动块上的限位齿牙配合；角度调节单元中触发杆上远离触发卡块的一端与相邻的角度调节单元中的触发卡块连接；靠近触发连接的一个角度调节单元中的触发杆与触发连接连接。

上述自锁电机机构包括电机安装壳、驱动弹簧、驱动电机、弧形触发条、安装环、驱动电机转轴、齿轮卡盘、支撑结构、复位弹簧、输入轴、轴孔、安装腔、支撑腔、支撑转轴、触发板、齿牙卡条、转轴孔、拉伸弹簧、离心槽、连接安装环、离心块，其中电机安装壳的内侧开有支撑腔；支撑腔的一侧开有安装腔；安装腔的一侧开有与外界相通的轴孔；电机安装壳上未开有轴孔的一端安装在机器人上的安装架上；驱动电机安装在电机安装壳上的支撑腔内，且远离安装腔；安装环一端的外圆面上周向均匀地开有多个离心槽，安装环上所开的离心槽在轴向方向上分为两排且位于同一排中的离心槽周向均匀分布；安装环上所开的离心槽中任意一排中的任意一个离心槽与另一排中相邻的两个离心槽之间的夹角相等；安装环的另一端安装有连接安装环；安装环通过连接安装环安装在驱动电机转轴上；安装环与电机安装壳上的支撑腔配合；支撑结构的一端具有输入轴，支撑结构的另一端具有输出轴；支撑结构安装在安装环的内圆面上；安装在支撑结构上的输入轴与驱动电机转轴通过驱动弹簧连接；安装在支撑结构上的输出轴穿过电机安装壳上的轴孔位于电机安装壳的外侧；齿轮卡盘安装在输出轴上且位于电机安装壳内侧；支撑转轴安装在电机安装壳内靠近轴孔一侧的端面上；齿牙卡条的一端具有转轴孔；齿牙卡条通过转轴孔与支撑转轴的配合安装在电机安装壳内；齿牙卡条与齿轮卡盘配合；触发板安装在齿牙卡条上；触发板与电机安装壳内圆面之间安装有复位弹簧；离心块上安装有弧形触发条；多个离心块分别安装在安装环上的离心槽内；每个离心块与对应的离心槽底端之间分别安装有一个拉伸弹簧；安装在离心块上的弧形触发条与触发板配合。

上述安装在安装环上离心槽中任意一排中的任意一个弧形触发条与另一排中相邻的两个弧形触发条的交错点均高于弧形触发条的最低点。

上述自锁电机机构中的输出轴与安装壳连接。

作为本技术的进一步改进，上述驱动安装盘通过轴承安装在安装壳上的安装圆形孔中。

作为本技术的进一步改进，上述攀爬叶片具有一定弹性。

作为本技术的进一步改进，上述触发杆具有一定弹性。

作为本技术的进一步改进，上述驱动调节杆远离驱动圆柱的一端与安装壳的内圆面配合。

相对于传统的机器人可调三叶轮技术，本发明设计的攀爬楼梯的机器人使用的三叶轮可以通过自动调节来适应不同的楼梯；同时本发明设计的攀爬楼梯的机器人使用的三叶轮在行走过程中通过三叶轮上所调节的弧形状攀爬叶片与楼梯台阶面的接触可以使得机器人在行走过程中较为平稳；防止攀爬机器人出现震动对使用者造成影响。

本发明中电机安装壳上未开有轴孔的一端安装在机器人上的安装架上；驱动电机安装在电机安装壳上的支撑腔内；安装环通过连接安装环安装在驱动电机转轴上；支撑结构安装在安装环的内圆面上；安装在支撑结构上的输入轴与驱动电机转轴通过驱动弹簧连接；齿轮卡盘安装在输出轴上且位于电机安装壳内侧；支撑转轴安装在电机安装壳内靠近轴孔一侧的端面上；齿牙卡条通过转轴孔与支撑转轴的配合安装在电机安装壳内；齿牙卡条与齿轮卡盘配合；触发板安装在齿牙卡条上；触发板与电机安装壳内圆面之间安装有复位弹簧；离心块上安装有弧形触发条；多个离心块分别安装在安装环上的离心槽内；每个离心块与对应的离心槽底端之间分别安装有一个拉伸弹簧；安装在离心块上的弧形触发条与触发板配合；当驱动电机工作时，一方面驱动电机会通过驱动电机转轴带动安装环转动；另一方面驱动电机会通过驱动电机转轴带动驱动弹簧转动；由于此时齿轮卡盘被齿牙卡条卡死，即输出轴和输入轴被卡死；即此时电机转轴带动驱动弹簧转动只会使得驱动弹簧在旋转方向上不断上力；当安装环转动时安装环会带动安装在安装环上的离心块绕着安装环的轴线转动；随着驱动电机的转速不断提高安装在安装环上的离心块就会在离心作用下朝着远离安装环轴线的一侧移动；离心块移动带动安装在离心块上的弧形触发条朝着远离安装环轴线的一侧移动；在弧形触发条移动过程中，弧形触发条就会与安装在齿牙卡条上的触发板接触使得触发板绕着支撑转轴转动；触发板绕着支撑转轴转动就会带动齿牙卡条绕着支撑转轴转动；齿牙卡条转动就会使得齿牙卡条失去对齿轮卡盘的束缚；此时驱动弹簧就会带动输入轴转动；输入轴转动通过支撑结构带动输出轴转动；当驱动电机停止转动时，在复位弹簧的作用下齿牙卡条就会再次将齿牙卡盘卡死；即自锁电机机构实现自锁功能；本发明中安装在安装环上离心槽中任意一排中的任意一个弧形触发条与另一排中相邻的两个弧形触发条的交错点均高于弧形触发条的最低点；其作用是当与触发板接触的弧形触发条的最高点与触发板脱离时，触发板在复位弹簧的作用下再次与弧形触发条接触时另一个弧形触发条的最高点正好移动到触发板的正下方；使得触发板再次发生转动；防止触发板与弧形触发条的最低点接触，而使得弧形触发条和触发板受损影响自锁电机机构的正常使用；本发明中的驱动弹簧的作用是当齿牙卡条与齿牙卡盘处于卡死状态时通过驱动弹簧防止输入轴与驱动电机转轴之间发生干涉影响驱动电机。

本发明中自锁电机机构安装在机器人上的安装架上；安装壳未开有安装圆形口的一端与自锁电机机构中的输出轴连接；伺服电机安装壳安装在安装壳上开有安装圆形口的一端；伺服电机安装在伺服电机安装壳内侧远离安装壳一端的侧面上；驱动安装盘安装在安装壳上的安装圆形口内，且驱动安装盘与伺服电机上的伺服电机转轴连接；驱动转轴的一端安装在驱动安装盘上；驱动齿轮安装在驱动转轴上；三个齿轮转轴周向均匀地安装在安装壳内开有安装圆形口一侧的端面上；三个传动齿轮分别安装在三个齿轮转轴上；三个传动齿轮分别与驱动齿轮啮合；三个导向连接周向均匀地安装在安装壳内开有安装圆形口一侧的端面上；三个支撑齿牙杆的一端分别安装三个导向连接上；三个支撑齿牙杆的另一端分别穿过安装壳上的三个导向口位于安装壳的外侧；三个支撑齿牙杆位于安装壳内侧的一端分别于三个传动齿轮啮合；驱动圆柱安装在驱动转轴的另一端；三个驱动调节杆周向均匀地安装在驱动圆柱的外圆面上；三个导向弧块上未开有导向圆孔的一端通过与三个叶片导槽的配合安装在安装壳内；三个驱动调节杆分别穿过三个导向弧块上的导向圆孔；三个触发连接分别安装在三个导向弧块上；三个攀爬叶片的一端分别通过与三个叶片导槽的配合安装在安装壳内，且三个攀爬叶片分别于三个触发连接配合；三个攀爬叶片的另一端分别穿过安装壳上的三个叶片导向口位于安装壳的外侧，且三个攀爬叶片位于安装壳外侧的一端分别与对应的三个支撑齿牙杆通过驱动连接杆连接；当伺服电机工作时伺服电机会通过伺服电机转轴带动驱动安装盘转动；驱动安装盘转动带动驱动转轴转动；驱动转轴转动带动驱动齿轮转动；驱动齿轮转动带动三个传动齿轮转动；传动齿轮转动就会使得三个支撑齿牙杆移动；同时当驱动转轴转动时驱动转轴会带动驱动圆柱转动；驱动圆柱转动带动三个驱动调节杆绕着驱动转轴的轴线转动；三个驱动调节杆转动就会带动三个导向弧块转动；由于三个导向弧块上未开有导向圆孔的一端通过与三个叶片导槽的配合安装在安装壳内；所以在三个导向弧块转动的过程中导向弧块会沿着对应的三个叶片导槽移动。

上述调节齿轮安装在安装板未开有安装槽一侧的端面上；触发驱动块的另一侧安装有导向柱；触发驱动块通过导向柱与导向孔的配合安装在安装板上的安装槽内；导向柱与导向孔底面之间安装有压缩弹簧；限位齿牙安装在触发驱动块上且位于安装板的外侧；触发卡块的一端安装在触发杆上；触发卡块通过触发杆与导向槽的配合安装在安装板内侧，且触发杆上远离触发卡块的一端位于安装板的外侧；触发卡块上的V形状突起与触发驱动块上的V形缺口配合；位于攀爬叶片内侧的角度条节单元中的调节齿轮与相邻角度调节单元中触发驱动块上的限位齿牙配合；角度调节单元中触发杆上远离触发卡块的一端与相邻的角度调节单元中的触发卡块连接；靠近触发连接的一个角度调节单元中的触发杆与触发连接连接；当导向弧块沿着对应的叶片导槽移动时，如果导向弧块朝着安装壳的中心移动，导向弧块就会带动触发连接朝着安装壳的中心移动；触发连接移动带动与其连接的触发杆移动；触发杆移动就会带动触发卡块移动；触发卡块移动就会挤压触发驱动块使得触发驱动块沿着导向孔向远离触发块的一侧移动；触发驱动块移动带动限位齿牙朝着远离调节齿轮的一侧移动；当限位齿牙与调节齿轮完全脱离时，相邻的两个角度调节单元之间就可以自动转动；即可以调节两个相邻角度调节单元之间的角度；即攀爬叶片可以调节其自身的弧度；此时触发杆继续移动就会使得触发卡块与安装槽卡死；即触发杆继续移动就会通过触发卡块带动对应的角度调节单元整体移动；即带动攀爬叶片朝着安装壳的中心移动；如果导向弧块朝着远离安装壳的中心移动时，导向弧块就会带动触发连接朝着远离安装壳的中心移动；触发连接移动带动与其连接的触发杆移动；触发杆移动就会带动触发卡块移动；触发卡块移动就会挤压触发驱动块使得触发驱动块沿着导向孔向远离触发块的一侧移动；触发驱动块移动带动限位齿牙朝着远离调节齿轮的一侧移动；当限位齿牙与调节齿轮完全脱离时，相邻的两个角度调节单元之间就可以自动转动；即可以调节两个相邻角度调节单元之间的角度；即攀爬叶片可以调节其自身的弧度；此时触发杆继续移动就会使得触发卡块与安装槽卡死；即触发杆继续移动就会通过触发卡块带动对应的角度调节单元整体移动；即带动攀爬叶片朝着远离安装壳中心的一侧移动。

本发明设计的可调三叶轮在平路上行驶时可以结合正常行驶轮来实现。

本发明中驱动自锁电机机构的作用是当机器人停止行走时通过驱动自锁电机机构可以将输出轴锁死；防止机器人在驱动电机停止后自行滑动；提高了机器人的安全度。

当人们使用本发明设计的可调三叶轮时，首先要调节三叶轮中的攀爬叶片使其适应需要攀爬的楼梯；此时驱动伺服电机工作；当伺服电机工作时伺服电机会通过伺服电机转轴带动驱动安装盘转动；驱动安装盘转动带动驱动转轴转动；驱动转轴转动带动驱动齿轮转动；驱动齿轮转动带动三个传动齿轮转动；传动齿轮转动就会使得三个支撑齿牙杆移动；同时当驱动转轴转动时驱动转轴会带动驱动圆柱转动；驱动圆柱转动带动三个驱动调节杆绕着驱动转轴的轴线转动；三个驱动调节杆转动就会带动三个导向弧块转动；由于三个导向弧块上未开有导向圆孔的一端通过与三个叶片导槽的配合安装在安装壳内；所以在三个导向弧块转动的过程中导向弧块会沿着对应的三个叶片导槽移动。通过调节支撑齿牙杆和对应的三个攀爬叶片来适应楼梯；此时驱动自锁电机机构工作使得驱动电机通过支撑结构带动输出轴转动；输出轴带动安装壳转动；安装壳就会带动三个攀爬叶片绕着安装壳的轴线转动；当三个攀爬叶片中的其中一个与楼梯的台阶面完全脱离时，另一个攀爬叶片的最外侧正好与楼梯的台阶面接触；且此时三个攀爬叶片为弧形状，即通过三个攀爬叶片可以实现三叶轮的匀速转动；即机器人在下楼梯时可以保持匀速行驶。

附图说明

图1是整体部件外观示意图。

图2是整体部件分布示意图。

图3是伺服电机安装壳结构示意图。

图4是整体部件内部结构示意图。

图5是整体部件内部结构安装示意图。

图6是安装壳结构示意图。

图7是叶片导槽分布示意图。

图8是导向口分布示意图。

图9是导向弧块安装示意图。

图10是触发连接安装示意图。

图11是驱动调节杆安装示意图。

图12是攀爬叶片安装示意图。

图13是传动齿轮安装示意图。

图14是支撑齿牙杆安装示意图。

图15是角度调节单元安装示意图。

图16是角度调节单元结构示意图。

图17是角度调节单元配合示意图。

图18是导向柱安装示意图。

图19是触发驱动块安装示意图。

图20是触发杆安装示意图。

图21是调节齿轮安装示意图。

图22是导向孔分布示意图。

图23是触发卡块安装示意图。

图24是触发驱动块结构示意图。

图25是自锁电机机构结构示意图。

图26是自锁电机机构内部结构示意图。

图27是自锁电机机构内部结构安装示意图。

图28是电机安装壳结构示意图。

图29是弧形触发条与触发板配合示意图。

图30是触发板安装示意图。

图31是齿轮卡盘安装示意图。

图32是离心块安装示意图。

图33是安装环结构示意图。

图34是弧形触发条安装示意图。

图35是输出轴安装示意图。

图36是三叶轮工作原理示意图。

图中标号名称：1、自锁电机机构；2、攀爬叶片；3、支撑齿牙杆；4、安装壳；5、伺服电机安装壳；6、输出轴；7、传动齿轮；8、伺服电机转轴；9、伺服电机；10、驱动安装盘；11、驱动圆柱；12、驱动调节杆；13、驱动齿轮；14、驱动转轴；15、导向口；16、安装圆形口；17、叶片导向口；18、叶片导槽；19、驱动连接杆；20、导向弧块；21、触发连接；22、齿轮转轴；23、安装板；24、触发杆；25、调节齿轮；26、限位齿牙；27、导向柱；28、触发驱动块；29、压缩弹簧；30、触发卡块；31、导向槽；32、导向孔；33、安装槽；34、V形缺口；35、电机安装壳；36、驱动弹簧；37、驱动电机；38、弧形触发条；39、安装环；40、驱动电机转轴；41、齿轮卡盘；42、支撑结构；43、输入轴；44、轴孔；45、安装腔；46、支撑腔；47、支撑转轴；48、触发板；49、齿牙卡条；50、转轴孔；51、拉伸弹簧；52、离心槽；53、连接安装环；54、离心块；55、角度调节单元；56、导向圆孔；57、导向连接。

具体实施方式

如图1、2所示，它包括自锁电机机构1、攀爬叶片2、支撑齿牙杆3、安装壳4、伺服电机安装壳5、传动齿轮7、伺服电机转轴8、伺服电机9、驱动安装盘10、驱动圆柱11、驱动调节杆12、驱动齿轮13、驱动转轴14、导向口15、安装圆形口16、叶片导向口17、叶片导槽18、驱动连接杆19、导向弧块20、触发连接21、齿轮转轴22、角度调节单元55、导向圆孔56、导向连接57，其中如图1所示，自锁电机机构1安装在机器人上的安装架上；如图6所示，安装壳4一端的外圆面上周向均匀地开有三个叶片导向槽31；如图8所示，安装壳4另一端的外圆面上开有三个周向均匀地导向口15；如图7所示，安装壳4开有导向口15一端的端面上开有安装圆形口16；安装壳4开有叶片导向槽31一端的内侧端面上开有三个周向均匀分布螺旋状的叶片导槽18；如图5所示，安装壳4未开有安装圆形口16的一端与自锁电机机构1连接；如图3、4所示，伺服电机安装壳5安装在安装壳4上开有安装圆形口16的一端；伺服电机9安装在伺服电机安装壳5内侧远离安装壳4一端的侧面上；如图5所示，驱动安装盘10安装在安装壳4上的安装圆形口16内，且驱动安装盘10与伺服电机9上的伺服电机转轴8连接；驱动转轴14的一端安装在驱动安装盘10上，且驱动转轴14位于安装壳4内；如图12所示，驱动齿轮13安装在驱动转轴14上；如图13所示，三个齿轮转轴22周向均匀地安装在安装壳4内开有安装圆形口16一侧的端面上；三个传动齿轮7分别安装在三个齿轮转轴22上；如图14所示，三个传动齿轮7分别与驱动齿轮13啮合；如图12所示，三个导向连接57周向均匀地安装在安装壳4内开有安装圆形口16一侧的端面上；三个支撑齿牙杆3的一端分别安装三个导向连接57上；三个支撑齿牙杆3的另一端分别穿过安装壳4上的三个导向口15位于安装壳4的外侧；如图14所示，三个支撑齿牙杆3位于安装壳4内侧的一端分别于三个传动齿轮7啮合；如图11所示，驱动圆柱11安装在驱动转轴14的另一端；三个驱动调节杆12周向均匀地安装在驱动圆柱11的外圆面上；如图13所示，导向弧块20一端的弧面上开有导向圆孔56；如图9所示，三个导向弧块20上未开有导向圆孔56的一端通过与三个叶片导槽18的配合安装在安装壳4内；三个驱动调节杆12分别穿过三个导向弧块20上的导向圆孔56；如图10所示，三个触发连接21分别安装在三个导向弧块20上；三个攀爬叶片2的一端分别通过与三个叶片导槽18的配合安装在安装壳4内，且三个攀爬叶片2分别于三个触发连接21配合；如图2所示，三个攀爬叶片2的另一端分别穿过安装壳4上的三个叶片导向口17位于安装壳4的外侧，且三个攀爬叶片2位于安装壳4外侧的一端分别与对应的三个支撑齿牙杆3通过驱动连接杆19连接；如图15所示，三个攀爬叶片2的内侧均匀依次地安装有多个角度调节单元55。

如图20所示，上述角度调节单元55包括安装板23、触发杆24、调节齿轮25、限位齿牙26、导向柱27、触发驱动块28、压缩弹簧29、触发卡块30、导向槽31、导向孔32、安装槽33、V形缺口34，其中如图22所示，安装板23的内侧开有贯通的导向槽31；导向槽31一侧的下端面开有安装槽33；安装槽33的下端面开有导向孔32；如图21所示，调节齿轮25安装在安装板23未开有安装槽33一侧的端面上；如图24所示，触发驱动块28的一侧开有V形缺口34；触发驱动块28的另一侧安装有导向柱27；如图16所示，触发驱动块28通过导向柱27与导向孔32的配合安装在安装板23上的安装槽33内；如图18所示，导向柱27与导向孔32底面之间安装有压缩弹簧29；如图20所示，限位齿牙26安装在触发驱动块28上且位于安装板23的外侧；如图23所示，触发卡块30的一侧具有V形状突起；触发卡块30的一端安装在触发杆24上；如图19所示，触发卡块30通过触发杆24与导向槽31的配合安装在安装板23内侧，且触发杆24上远离触发卡块30的一端位于安装板23的外侧；触发卡块30上的V形状突起与触发驱动块28上的V形缺口34配合。

如图17所示，上述位于攀爬叶片2内侧的角度条节单元中的调节齿轮25与相邻角度调节单元55中触发驱动块28上的限位齿牙26配合；角度调节单元55中触发杆24上远离触发卡块30的一端与相邻的角度调节单元55中的触发卡块30连接；靠近触发连接21的一个角度调节单元55中的触发杆24与触发连接21连接。

如图25所示，上述自锁电机机构1包括电机安装壳35、驱动弹簧36、驱动电机37、弧形触发条38、安装环39、驱动电机转轴40、齿轮卡盘41、支撑结构42、复位弹簧、输入轴43、轴孔44、安装腔45、支撑腔46、支撑转轴47、触发板48、齿牙卡条49、转轴孔50、拉伸弹簧51、离心槽52、连接安装环53、离心块54，其中如图28所示，电机安装壳35的内侧开有支撑腔46；支撑腔46的一侧开有安装腔45；安装腔45的一侧开有与外界相通的轴孔44；电机安装壳35上未开有轴孔44的一端安装在机器人上的安装架上；如图26所示，驱动电机37安装在电机安装壳35上的支撑腔46内，且远离安装腔45；如图33所示，安装环39一端的外圆面上周向均匀地开有多个离心槽52，安装环39上所开的离心槽52在轴向方向上分为两排且位于同一排中的离心槽52周向均匀分布；安装环39上所开的离心槽52中任意一排中的任意一个离心槽52与另一排中相邻的两个离心槽52之间的夹角相等；安装环39的另一端安装有连接安装环53；如图27所示，安装环39通过连接安装环53安装在驱动电机转轴40上；安装环39与电机安装壳35上的支撑腔46配合；如图35所示，支撑结构42的一端具有输入轴43，支撑结构42的另一端具有输出轴6；如图27所示，支撑结构42安装在安装环39的内圆面上；安装在支撑结构42上的输入轴43与驱动电机转轴40通过驱动弹簧36连接；安装在支撑结构42上的输出轴6穿过电机安装壳35上的轴孔44位于电机安装壳35的外侧；如图31所示，齿轮卡盘41安装在输出轴6上且位于电机安装壳35内侧；如图29所示，支撑转轴47安装在电机安装壳35内靠近轴孔44一侧的端面上；如图30所示，齿牙卡条49的一端具有转轴孔50；齿牙卡条49通过转轴孔50与支撑转轴47的配合安装在电机安装壳35内；齿牙卡条49与齿轮卡盘41配合；触发板48安装在齿牙卡条49上；触发板48与电机安装壳35内圆面之间安装有复位弹簧；如图34所示，离心块54上安装有弧形触发条38；如图32所示，多个离心块54分别安装在安装环39上的离心槽52内；每个离心块54与对应的离心槽52底端之间分别安装有一个拉伸弹簧51；安装在离心块54上的弧形触发条38与触发板48配合。

上述安装在安装环39上离心槽52中任意一排中的任意一个弧形触发条38与另一排中相邻的两个弧形触发条38的交错点均高于弧形触发条38的最低点。

上述自锁电机机构1中的输出轴6与安装壳4连接。

上述驱动安装盘10通过轴承安装在安装壳4上的安装圆形孔中。

上述攀爬叶片2具有一定弹性。

上述触发杆24具有一定弹性。

上述驱动调节杆12远离驱动圆柱11的一端与安装壳4的内圆面配合。

综上所述：

本发明设计的攀爬楼梯的机器人使用的三叶轮可以通过自动调节来适应不同的楼梯；同时本发明设计的攀爬楼梯的机器人使用的三叶轮在行走过程中通过三叶轮上所调节的弧形状攀爬叶片2与楼梯台阶面的接触可以使得机器人在行走过程中较为平稳；防止攀爬机器人出现震动对使用者造成影响。

本发明中电机安装壳35上未开有轴孔44的一端安装在机器人上的安装架上；驱动电机37安装在电机安装壳35上的支撑腔46内；安装环39通过连接安装环53安装在驱动电机转轴40上；支撑结构42安装在安装环39的内圆面上；安装在支撑结构42上的输入轴43与驱动电机转轴40通过驱动弹簧36连接；齿轮卡盘41安装在输出轴6上且位于电机安装壳35内侧；支撑转轴47安装在电机安装壳35内靠近轴孔44一侧的端面上；齿牙卡条49通过转轴孔50与支撑转轴47的配合安装在电机安装壳35内；齿牙卡条49与齿轮卡盘41配合；触发板48安装在齿牙卡条49上；触发板48与电机安装壳35内圆面之间安装有复位弹簧；离心块54上安装有弧形触发条38；多个离心块54分别安装在安装环39上的离心槽52内；每个离心块54与对应的离心槽52底端之间分别安装有一个拉伸弹簧51；安装在离心块54上的弧形触发条38与触发板48配合；当驱动电机37工作时，一方面驱动电机37会通过驱动电机转轴40带动安装环39转动；另一方面驱动电机37会通过驱动电机转轴40带动驱动弹簧36转动；由于此时齿轮卡盘41被齿牙卡条49卡死，即输出轴6和输入轴43被卡死；即此时电机转轴带动驱动弹簧36转动只会使得驱动弹簧36在旋转方向上不断上力；当安装环39转动时安装环39会带动安装在安装环39上的离心块54绕着安装环39的轴线转动；随着驱动电机37的转速不断提高安装在安装环39上的离心块54就会在离心作用下朝着远离安装环39轴线的一侧移动；离心块54移动带动安装在离心块54上的弧形触发条38朝着远离安装环39轴线的一侧移动；在弧形触发条38移动过程中，弧形触发条38就会与安装在齿牙卡条49上的触发板48接触使得触发板48绕着支撑转轴47转动；触发板48绕着支撑转轴47转动就会带动齿牙卡条49绕着支撑转轴47转动；齿牙卡条49转动就会使得齿牙卡条49失去对齿轮卡盘41的束缚；此时驱动弹簧36就会带动输入轴43转动；输入轴43转动通过支撑结构42带动输出轴6转动；当驱动电机37停止转动时，在复位弹簧的作用下齿牙卡条49就会再次将齿牙卡盘卡死；即自锁电机机构1实现自锁功能；本发明中安装在安装环39上离心槽52中任意一排中的任意一个弧形触发条38与另一排中相邻的两个弧形触发条38的交错点均高于弧形触发条38的最低点；其作用是当与触发板48接触的弧形触发条38的最高点与触发板48脱离时，触发板48在复位弹簧的作用下再次与弧形触发条38接触时另一个弧形触发条38的最高点正好移动到触发板48的正下方；使得触发板48再次发生转动；防止触发板48与弧形触发条38的最低点接触，而使得弧形触发条38和触发板48受损影响自锁电机机构1的正常使用；本发明中的驱动弹簧36的作用是当齿牙卡条49与齿牙卡盘处于卡死状态时通过驱动弹簧36防止输入轴43与驱动电机转轴40之间发生干涉影响驱动电机37。

本发明中自锁电机机构1安装在机器人上的安装架上；安装壳4未开有安装圆形口16的一端与自锁电机机构1中的输出轴6连接；伺服电机安装壳5安装在安装壳4上开有安装圆形口16的一端；伺服电机9安装在伺服电机安装壳5内侧远离安装壳4一端的侧面上；驱动安装盘10安装在安装壳4上的安装圆形口16内，且驱动安装盘10与伺服电机9上的伺服电机转轴8连接；驱动转轴14的一端安装在驱动安装盘10上；驱动齿轮13安装在驱动转轴14上；三个齿轮转轴22周向均匀地安装在安装壳4内开有安装圆形口16一侧的端面上；三个传动齿轮7分别安装在三个齿轮转轴22上；三个传动齿轮7分别与驱动齿轮13啮合；三个导向连接57周向均匀地安装在安装壳4内开有安装圆形口16一侧的端面上；三个支撑齿牙杆3的一端分别安装三个导向连接57上；三个支撑齿牙杆3的另一端分别穿过安装壳4上的三个导向口15位于安装壳4的外侧；三个支撑齿牙杆3位于安装壳4内侧的一端分别于三个传动齿轮7啮合；驱动圆柱11安装在驱动转轴14的另一端；三个驱动调节杆12周向均匀地安装在驱动圆柱11的外圆面上；三个导向弧块20上未开有导向圆孔56的一端通过与三个叶片导槽18的配合安装在安装壳4内；三个驱动调节杆12分别穿过三个导向弧块20上导向圆孔56；三个触发连接21分别安装在三个导向弧块20上；三个攀爬叶片2的一端分别通过与三个叶片导槽18的配合安装在安装壳4内，且三个攀爬叶片2分别于三个触发连接21配合；三个攀爬叶片2的另一端分别穿过安装壳4上的三个叶片导向口17位于安装壳4的外侧，且三个攀爬叶片2位于安装壳4外侧的一端分别与对应的三个支撑齿牙杆3通过驱动连接杆19连接；当伺服电机9工作时伺服电机9会通过伺服电机转轴8带动驱动安装盘10转动；驱动安装盘10转动带动驱动转轴14转动；驱动转轴14转动带动驱动齿轮13转动；驱动齿轮13转动带动三个传动齿轮7转动；传动齿轮7转动就会使得三个支撑齿牙杆3移动；同时当驱动转轴14转动时驱动转轴14会带动驱动圆柱11转动；驱动圆柱11转动带动三个驱动调节杆12绕着驱动转轴14的轴线转动；三个驱动调节杆12转动就会带动三个导向弧块20转动；由于三个导向弧块20上未开有导向圆孔56的一端通过与三个叶片导槽18的配合安装在安装壳4内；所以在三个导向弧块20转动的过程中导向弧块20会沿着对应的三个叶片导槽18移动。

上述调节齿轮25安装在安装板23未开有安装槽33一侧的端面上；触发驱动块28的另一侧安装有导向柱27；触发驱动块28通过导向柱27与导向孔32的配合安装在安装板23上的安装槽33内；导向柱27与导向孔32底面之间安装有压缩弹簧29；限位齿牙26安装在触发驱动块28上且位于安装板23的外侧；触发卡块30的一端安装在触发杆24上；触发卡块30通过触发杆24与导向槽31的配合安装在安装板23内侧，且触发杆24上远离触发卡块30的一端位于安装板23的外侧；触发卡块30上的V形状突起与触发驱动块28上的V形缺口34配合；位于攀爬叶片2内侧的角度条节单元中的调节齿轮25与相邻角度调节单元55中触发驱动块28上的限位齿牙26配合；角度调节单元55中触发杆24上远离触发卡块30的一端与相邻的角度调节单元55中的触发卡块30连接；靠近触发连接21的一个角度调节单元55中的触发杆24与触发连接21连接；当导向弧块20沿着对应的叶片导槽18移动时，如果导向弧块20朝着安装壳4的中心移动，导向弧块20就会带动触发连接21朝着安装壳4的中心移动；触发连接21移动带动与其连接的触发杆24移动；触发杆24移动就会带动触发卡块30移动；触发卡块30移动就会挤压触发驱动块28使得触发驱动块28沿着导向孔32向远离触发块的一侧移动；触发驱动块28移动带动限位齿牙26朝着远离调节齿轮25的一侧移动；当限位齿牙26与调节齿轮25完全脱离时，相邻的两个角度调节单元55之间就可以自动转动；即可以调节两个相邻角度调节单元55之间的角度；即攀爬叶片2可以调节其自身的弧度；此时触发杆24继续移动就会使得触发卡块30与安装槽33卡死；即触发杆24继续移动就会通过触发卡块30带动对应的角度调节单元55整体移动；即带动攀爬叶片2朝着安装壳4的中心移动；如果导向弧块20朝着远离安装壳4的中心移动时，导向弧块20就会带动触发连接21朝着远离安装壳4的中心移动；触发连接21移动带动与其连接的触发杆24移动；触发杆24移动就会带动触发卡块30移动；触发卡块30移动就会挤压触发驱动块28使得触发驱动块28沿着导向孔32向远离触发块的一侧移动；触发驱动块28移动带动限位齿牙26朝着远离调节齿轮25的一侧移动；当限位齿牙26与调节齿轮25完全脱离时，相邻的两个角度调节单元55之间就可以自动转动；即可以调节两个相邻角度调节单元55之间的角度；即攀爬叶片2可以调节其自身的弧度；此时触发杆24继续移动就会使得触发卡块30与安装槽33卡死；即触发杆24继续移动就会通过触发卡块30带动对应的角度调节单元55整体移动；即带动攀爬叶片2朝着远离安装壳4中心的一侧移动。

本发明设计的可调三叶轮在平路上行驶时可以结合正常行驶轮来实现。

本发明中驱动自锁电机机构1的作用是当机器人停止行走时通过驱动自锁电机机构1可以将输出轴锁死；防止机器人在驱动电机停止后自行滑动；提高了机器人的安全度。

具体实施方式：当人们使用本发明设计的可调三叶轮时，首先要调节三叶轮中的攀爬叶片2使其适应需要攀爬的楼梯；此时驱动伺服电机9工作；当伺服电机9工作时伺服电机9会通过伺服电机转轴8带动驱动安装盘10转动；驱动安装盘10转动带动驱动转轴14转动；驱动转轴14转动带动驱动齿轮13转动；驱动齿轮13转动带动三个传动齿轮7转动；传动齿轮7转动就会使得三个支撑齿牙杆3移动；同时当驱动转轴14转动时驱动转轴14会带动驱动圆柱11转动；驱动圆柱11转动带动三个驱动调节杆12绕着驱动转轴14的轴线转动；三个驱动调节杆12转动就会带动三个导向弧块20转动；由于三个导向弧块20上未开有导向圆孔56的一端通过与三个叶片导槽18的配合安装在安装壳4内；所以在三个导向弧块20转动的过程中导向弧块20会沿着对应的三个叶片导槽18移动。通过调节支撑齿牙杆3和对应的三个攀爬叶片2来适应楼梯；此时驱动自锁电机机构1工作使得驱动电机37通过支撑结构42带动输出轴6转动；如图36a所示，输出轴6带动安装壳4转动；如图36b所示，安装壳4就会带动三个攀爬叶片2绕着安装壳4的轴线转动；如图36c所示，当三个攀爬叶片2中的其中一个与楼梯的台阶面完全脱离时，另一个攀爬叶片2的最外侧正好与楼梯的台阶面接触；且此时三个攀爬叶片2为弧形状，即通过三个攀爬叶片2可以实现三叶轮的匀速转动；即机器人在下楼梯时可以保持匀速行驶。

Claims (5)

1.一种基于自锁电机驱动的攀爬楼梯的机器人可调三叶轮，其特征在于：它包括自锁电机机构、攀爬叶片、支撑齿牙杆、安装壳、伺服电机安装壳、传动齿轮、伺服电机转轴、伺服电机、驱动安装盘、驱动圆柱、驱动调节杆、驱动齿轮、驱动转轴、导向口、安装圆形口、叶片导向口、叶片导槽、驱动连接杆、导向弧块、触发连接、齿轮转轴、角度调节单元、导向圆孔、导向连接，其中自锁电机机构安装在机器人上的安装架上；安装壳一端的外圆面上周向均匀地开有三个叶片导向槽；安装壳另一端的外圆面上开有三个周向均匀地导向口；安装壳开有导向口一端的端面上开有安装圆形口；安装壳开有叶片导向槽一端的内侧端面上开有三个周向均匀分布螺旋状的叶片导槽；安装壳未开有安装圆形口的一端与自锁电机机构连接；伺服电机安装壳安装在安装壳上开有安装圆形口的一端；伺服电机安装在伺服电机安装壳内侧远离安装壳一端的侧面上；驱动安装盘安装在安装壳上的安装圆形口内，且驱动安装盘与伺服电机上的伺服电机转轴连接；驱动转轴的一端安装在驱动安装盘上，且驱动转轴位于安装壳内；驱动齿轮安装在驱动转轴上；三个齿轮转轴周向均匀地安装在安装壳内开有安装圆形口一侧的端面上；三个传动齿轮分别安装在三个齿轮转轴上；三个传动齿轮分别与驱动齿轮啮合；三个导向连接周向均匀地安装在安装壳内开有安装圆形口一侧的端面上；三个支撑齿牙杆的一端分别安装三个导向连接上；三个支撑齿牙杆的另一端分别穿过安装壳上的三个导向口位于安装壳的外侧；三个支撑齿牙杆位于安装壳内侧的一端分别于三个传动齿轮啮合；驱动圆柱安装在驱动转轴的另一端；三个驱动调节杆周向均匀地安装在驱动圆柱的外圆面上；导向弧块一端的弧面上开有导向圆孔；三个导向弧块上未开有导向圆孔的一端通过与三个叶片导槽的配合安装在安装壳内；三个驱动调节杆分别穿过三个导向弧块上的导向圆孔；三个触发连接分别安装在三个导向弧块上；三个攀爬叶片的一端分别通过与三个叶片导槽的配合安装在安装壳内，且三个攀爬叶片分别于三个触发连接配合；三个攀爬叶片的另一端分别穿过安装壳上的三个叶片导向口位于安装壳的外侧，且三个攀爬叶片位于安装壳外侧的一端分别与对应的三个支撑齿牙杆通过驱动连接杆连接；三个攀爬叶片的内侧均匀依次地安装有多个角度调节单元；

上述角度调节单元包括安装板、触发杆、调节齿轮、限位齿牙、导向柱、触发驱动块、压缩弹簧、触发卡块、导向槽、导向孔、安装槽、V形缺口，其中安装板的内侧开有贯通的导向槽；导向槽一侧的下端面开有安装槽；安装槽的下端面开有导向孔；调节齿轮安装在安装板未开有安装槽一侧的端面上；触发驱动块的一侧开有V形缺口；触发驱动块的另一侧安装有导向柱；触发驱动块通过导向柱与导向孔的配合安装在安装板上的安装槽内；导向柱与导向孔底面之间安装有压缩弹簧；限位齿牙安装在触发驱动块上且位于安装板的外侧；触发卡块的一侧具有V形状突起；触发卡块的一端安装在触发杆上；触发卡块通过触发杆与导向槽的配合安装在安装板内侧，且触发杆上远离触发卡块的一端位于安装板的外侧；触发卡块上的V形状突起与触发驱动块上的V形缺口配合；

上述位于攀爬叶片内侧的角度条节单元中的调节齿轮与相邻角度调节单元中触发驱动块上的限位齿牙配合；角度调节单元中触发杆上远离触发卡块的一端与相邻的角度调节单元中的触发卡块连接；靠近触发连接的一个角度调节单元中的触发杆与触发连接连接；

上述自锁电机机构包括电机安装壳、驱动弹簧、驱动电机、弧形触发条、安装环、驱动电机转轴、齿轮卡盘、支撑结构、复位弹簧、输入轴、轴孔、安装腔、支撑腔、支撑转轴、触发板、齿牙卡条、转轴孔、拉伸弹簧、离心槽、连接安装环、离心块，其中电机安装壳的内侧开有支撑腔；支撑腔的一侧开有安装腔；安装腔的一侧开有与外界相通的轴孔；电机安装壳上未开有轴孔的一端安装在机器人上的安装架上；驱动电机安装在电机安装壳上的支撑腔内，且远离安装腔；安装环一端的外圆面上周向均匀地开有多个离心槽，安装环上所开的离心槽在轴向方向上分为两排且位于同一排中的离心槽周向均匀分布；安装环上所开的离心槽中任意一排中的任意一个离心槽与另一排中相邻的两个离心槽之间的夹角相等；安装环的另一端安装有连接安装环；安装环通过连接安装环安装在驱动电机转轴上；安装环与电机安装壳上的支撑腔配合；支撑结构的一端具有输入轴，支撑结构的另一端具有输出轴；支撑结构安装在安装环的内圆面上；安装在支撑结构上的输入轴与驱动电机转轴通过驱动弹簧连接；安装在支撑结构上的输出轴穿过电机安装壳上的轴孔位于电机安装壳的外侧；齿轮卡盘安装在输出轴上且位于电机安装壳内侧；支撑转轴安装在电机安装壳内靠近轴孔一侧的端面上；齿牙卡条的一端具有转轴孔；齿牙卡条通过转轴孔与支撑转轴的配合安装在电机安装壳内；齿牙卡条与齿轮卡盘配合；触发板安装在齿牙卡条上；触发板与电机安装壳内圆面之间安装有复位弹簧；离心块上安装有弧形触发条；多个离心块分别安装在安装环上的离心槽内；每个离心块与对应的离心槽底端之间分别安装有一个拉伸弹簧；安装在离心块上的弧形触发条与触发板配合；

上述安装在安装环上离心槽中任意一排中的任意一个弧形触发条与另一排中相邻的两个弧形触发条的交错点均高于弧形触发条的最低点；

上述自锁电机机构中的输出轴与安装壳连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于自锁电机驱动的攀爬楼梯的机器人可调三叶轮，其特征在于：上述驱动安装盘通过轴承安装在安装壳上的安装圆形孔中。

3.根据权利要求1所述的一种基于自锁电机驱动的攀爬楼梯的机器人可调三叶轮，其特征在于：上述攀爬叶片具有一定弹性。

4.根据权利要求1所述的一种基于自锁电机驱动的攀爬楼梯的机器人可调三叶轮，其特征在于：上述靠近触发连接的一个角度调节单元中的触发杆不具有弹性，其他非靠近触发连接的角度调节单元中的触发杆具有一定弹性。

5.根据权利要求1所述的一种基于自锁电机驱动的攀爬楼梯的机器人可调三叶轮，其特征在于：上述驱动调节杆远离驱动圆柱的一端与安装壳的内圆面配合。