CN109371893A - 一种楼梯扫雪机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种楼梯扫雪机器人,包括伸缩雪铲、机架、两个升降楼梯转换脚、四个移动单元抬升步进电机、大腿架、八个横向驱动轮、两个破冰机构等,伸缩雪铲转动安装在所述雪铲第二臂末端,所述的雪铲角度推杆电机伸缩端转动安装在伸缩雪铲上,固定端转动安装在所述的雪铲第二臂中间凸台的圆孔处,伸缩雪铲的俯仰角度由雪铲角度步进电机和雪铲角度推杆电机共同驱动,雪铲第二臂另一段转动安装在雪铲第一臂末端;本发明通过升降楼梯转换脚,实现楼梯的上下跨越,可实现楼梯自动化清理,在清理地面的冰雪时,可以通过侧边破冰清理装置清理楼梯垂直平面的冰雪。
Description
技术领域
本发明涉及生态环境技术领域,特别涉及一种楼梯扫雪机器人。
背景技术
随着科技的快速发展,人类生活的户外环境得到了很大的改善,人类对更高智能化程度的机器人也日益憧憬,楼梯的积雪存在着安全隐患,增加人类在使用楼梯时的危险性,人类需要进行必要的清理,以防止事故的发生,显然需要花费必要的劳动时间。
发明内容
针对上述问题,本发明提供一种管道清淤机器人,通过设计铲除冰雪以及破冰的装置,可以实现楼梯水平面和垂直平面的积雪清理,节省劳动时间,可以实现楼梯清洁自动化,提高人类的生活水平。
本发明所使用的技术方案是:一种楼梯扫雪机器人,包括伸缩雪铲、雪铲角度步进电机、雪铲角度推杆电机、雪铲第二臂、雪铲抬升步进电机、雪铲第一臂、雪铲翻转步进电机、机架、两个升降楼梯转换脚、四个移动单元抬升步进电机、大腿架、八个横向驱动轮、八个横向轮驱动步进电机、两个横向轮座、两个带齿内轴、两个横向轮转换步进电机、两个第一齿轮、两个第二齿轮、两个纵向轮角度步进电机、八个纵向轮驱动步进电机、八个纵向驱动轮、纵向轮座、两个破冰转动步进电机、两个破冰转动大臂、两个破冰抬升步进电机、两个破冰转动小臂、两个破冰高度步进电机、两个破冰高度推杆电机、两个破冰伸缩杆、两个破冰转动步进电机、两个破冰机构、四个破冰步进电机、四个皮带传动机构。
所述的伸缩雪铲转动安装在所述雪铲第二臂末端,所述的雪铲角度推杆电机伸缩端转动安装在伸缩雪铲上,固定端转动安装在所述的雪铲第二臂中间凸台的圆孔处,伸缩雪铲的俯仰角度由雪铲角度步进电机和雪铲角度推杆电机共同驱动,雪铲第二臂另一段转动安装在所述的雪铲第一臂末端,由雪铲抬升步进电机驱动,雪铲第一臂另一端转动安装在所述的机架的凸台上,由所述的雪铲翻转步进电机驱动,所述的升降楼梯转换脚转动安装在机架底部中间两侧,所述的两个大腿架分别转动安装在所述的机架底部首尾端,由所述的移动单元抬升步进电机驱动,所述的带齿内轴转动安装在大腿架的底部圆孔处,由所述的横向轮转换步进电机驱动的第一齿轮与轴齿啮合驱动,所述的横向轮座固定安装在带齿内轴上,所述的八个横向驱动轮转动安装在两个横向轮座底部,所述的纵向轮座转动安装在所述的带齿内轴上,由所述的纵向轮角度步进电机驱动的齿轮与纵向轮座上的齿啮合驱动,纵向轮角度步进电机固定安装在大腿架上,横向轮转换步进电机固定安装在纵向轮座上,所述的纵向驱动轮转动安装在纵向轮座上,由所述的纵向轮驱动步进电机驱动,所述的两个破冰转动大臂对称转动安装在机架顶部,由所述的破冰转动步进电机驱动,所述的破冰转动小臂转动安装在破冰转动大臂上,由所述的破冰高度步进电机驱动,所述的破冰伸缩杆转动安装在破冰转动小臂上,由所述的破冰高度步进电机驱动,所述的破冰推杆电机固定安装在破冰伸缩杆上,所述的破冰机构转动安装在破冰伸缩杆末端,由所述的破冰转动步进电机驱动,所述的破冰步进电机固定安装在破冰机构的外缘,通过所述的皮带传动驱动破冰机构。
升降楼梯转换脚,包括转换臂第一步进电机、转换臂第一转动杆、转动臂第二步进电机、转动臂第二转动杆、转动臂第三步进电机、转换臂支撑板,所述的转换臂第一转动杆转动安装在机架上,由所述的第一步进电机驱动,所述的转动臂第二转动杆转动安装在所述的转动臂第一转动杆另一侧,由所述的转动臂第二步进电机驱动,所述的转换臂支撑板转动安装在转动臂第二转动杆末端,由转动臂第三步进电机驱动。
所述的破冰机构,包括侧挡板、侧边破冰开关步进电机、侧边破冰转动臂、侧边破冰转动轴、侧边破冰刀、侧边破冰二轴、侧边破冰第三锥齿轮、侧边破冰第二锥齿轮、侧边破冰转动轴臂、侧边破冰底刷、侧边破冰第一锥齿轮、主转轴、正面破冰刀、破冰机构壳,所述的侧挡板固定在所述的破冰机构壳上,所述的侧边破冰转动臂转动安装在破冰机构壳侧边,所述的侧边破冰转动轴转动安装在所述的破冰转动臂上,所述的侧边破冰刀固定安装在侧边破冰转动轴上,所述的侧边破冰第二锥齿轮固定安装在轴上,与所述的侧边破冰第一锥齿轮啮合,侧边破冰第一锥齿轮与皮带轮所在的主转轴固定安装,主转轴上固定安装了正面破冰刀,所述的侧边破冰底刷固定安装在侧边破冰转动轴底部,所述的侧边破冰二轴转动安装在侧挡板上,所述的侧边破冰第三锥齿轮固定安装在侧边破冰二轴上,与侧边破冰第二锥齿轮啮合。
本发明有益效果:(1)本发明通过升降楼梯转换脚,实现楼梯的上下跨越,可实现楼梯自动化清理;(2)本发明在清理地面的冰雪时,可以通过侧边破冰清理装置清理楼梯垂直平面的冰雪。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的伸缩雪铲结构示意图。
图3为本发明的升降楼梯转换脚结构示意图。
图4为本发明的破冰机构结构示意图。
附图标号:1-伸缩雪铲、2-雪铲角度步进电机、3-雪铲角度推杆电机、4-雪铲第二臂、5-雪铲抬升步进电机、6-雪铲第一臂、7-雪铲翻转步进电机、8-机架、9-升降楼梯转换脚、10-移动单元抬升步进电机、11-大腿架、12-横向驱动轮、13-横向轮驱动步进电机、14-横向轮座、15-带齿内轴、16-横向轮转换步进电机、17-第一齿轮、18-第二齿轮、19-纵向轮角度步进电机、20-纵向轮驱动步进电机、21-纵向驱动轮、22-纵向轮座、23-破冰转动步进电机、24-破冰转动大臂、25-破冰抬升步进电机、26-破冰转动小臂、27-破冰高度步进电机、28-破冰高度推杆电机、29-破冰伸缩杆、30-破冰转动步进电机、31-破冰机构、32-破冰步进电机、33-皮带传动机构、101-第一伸缩雪铲、102-第二伸缩雪铲、103-雪铲第一推杆电机、104-雪铲第二推杆电机、105-雪铲第三推杆电机、106-雪铲第四推杆电机、107-第三伸缩雪铲、901-转换臂第一步进电机、902-转换臂第一转动杆、903-转动臂第二步进电机、904-转动臂第二转动杆、905-转动臂第三步进电机、906-转换臂支撑板、3101-侧挡板、3102-侧边破冰开关步进电机、3103-侧边破冰转动臂、3104-侧边破冰转动轴、3105-侧边破冰刀、3106-侧边破冰二轴、3107-侧边破冰第三锥齿轮、3108-侧边破冰第二锥齿轮、3109-侧边破冰转动轴臂、3110侧边破冰底刷、3111侧边破冰第一锥齿轮、3112主转轴、3113正面破冰刀、3114破冰机构壳。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述,在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明,但并不作为对本发明的限定。
如图1、图2、图3、图4所示的一种楼梯扫雪机器人,包括伸缩雪铲1、雪铲角度步进电机2、雪铲角度推杆电机3、雪铲第二臂4、雪铲抬升步进电机5、雪铲第一臂6、雪铲翻转步进电机7、机架8、两个升降楼梯转换脚9、四个移动单元抬升步进电机10、大腿架11、八个横向驱动轮12、八个横向轮驱动步进电机13、两个横向轮座14、两个带齿内轴15、两个横向轮转换步进电机16、两个第一齿轮17、两个第二齿轮18、两个纵向轮角度步进电机19、八个纵向轮驱动步进电机20、八个纵向驱动轮21、纵向轮座22、两个破冰转动步进电机23、两个破冰转动大臂24、两个破冰抬升步进电机25、两个破冰转动小臂26、两个破冰高度步进电机27、两个破冰高度推杆电机28、两个破冰伸缩杆29、两个破冰转动角步进电机30、两个破冰机构31、四个破冰步进电机32、四个皮带传动机构33。
伸缩雪铲1转动安装在所述雪铲第二臂4末端,雪铲角度推杆电机3伸缩端转动安装在伸缩雪铲1上,固定端转动安装在雪铲第二臂4中间凸台的圆孔处,伸缩雪铲1的俯仰角度由雪铲角度步进电机2和雪铲角度推杆电机3共同驱动,雪铲第二臂4另一段转动安装在雪铲第一臂6末端,由雪铲抬升步进电机5驱动,雪铲第一臂6另一端转动安装在机架8的凸台上,由雪铲翻转步进电机7驱动,升降楼梯转换脚9转动安装在机架8底部中间两侧,大腿架11转动安装在机架8底部首尾端,由移动单元抬升步进电机10驱动,带齿内轴15转动安装在大腿架11的底部圆孔处,由横向轮转换步进电机16驱动的第一齿轮17与轴齿啮合驱动,横向轮座14固定安装在带齿内轴15上,八个横向驱动轮12转动安装在两个横向轮座14底部,纵向轮座22转动安装在带齿内轴15上,由纵向轮角度步进电机19驱动的齿轮与纵向轮座22上的齿啮合驱动,纵向轮角度步进电机19固定安装在大腿架11上,横向轮转换步进电机16固定安装在纵向轮座22上,纵向驱动轮21转动安装在纵向轮座22上,由纵向轮驱动步进电机20驱动,两个破冰转动大臂24对称转动安装在机架8顶部,由破冰转动步进电机23驱动,破冰转动小臂26转动安装在破冰转动大臂24上,由破冰高度步进电机27驱动,破冰伸缩杆29转动安装在破冰转动小臂26上,由破冰高度步进电机27驱动,破冰推杆电机固定安装在破冰伸缩杆29上,破冰机构31转动安装在破冰伸缩杆29末端,由破冰转动角步进电机3023驱动,破冰步进电机32固定安装在破冰机构31的外缘,通过皮带传动驱动破冰机构31。
升降楼梯转换脚9,包括转换臂第一步进电机901、转换臂第一转动杆902、转动臂第二步进电机903、转动臂第二转动杆904、转动臂第三步进电机905、转换臂支撑板906,转换臂第一转动杆902转动安装在机架8上,由第一步进电机驱动,转动臂第二转动杆904转动安装在转动臂第一转动杆另一侧,由转动臂第二步进电机903驱动,转换臂支撑板906转动安装在转动臂第二转动杆904末端,由转动臂第三步进电机905驱动。
破冰机构31包括侧挡板3101、侧边破冰开关步进电机3102、侧边破冰转动臂3103、侧边破冰转动轴3104、侧边破冰刀3105、侧边破冰二轴3106、侧边破冰第三锥齿轮3107、侧边破冰第二锥齿轮3108、侧边破冰转动轴臂3109、侧边破冰底刷3110、侧边破冰第一锥齿轮3111、主转轴3112、正面破冰刀3113、破冰机构壳3114,侧挡板3101固定在破冰机构壳3114上,侧边破冰转动臂3103转动安装在破冰机构壳3114侧边,侧边破冰转动轴3104转动安装在破冰转动臂上,侧边破冰刀3105固定安装在侧边破冰转动轴3104上,侧边破冰第二锥齿轮3108固定安装在轴上,与侧边破冰第一锥齿轮3111啮合,侧边破冰第一锥齿轮3111与皮带轮所在的主转轴3112固定安装,主转轴3112上固定安装了正面破冰刀3113,侧边破冰底刷3110固定安装在侧边破冰转动轴3104底部,侧边破冰二轴3106转动安装在侧挡板3101上,侧边破冰第三锥齿轮3107固定安装在侧边破冰二轴3106上,与侧边破冰第二锥齿轮3108啮合。
本发明的工作原理:楼梯扫雪机器人跨越楼梯以及工作时的移动均由安装在机架8上的首尾两组移动单元,以及升降楼梯转换脚9完成,当其跨越楼梯时,先通过升降楼梯转换脚9的转动臂第一步进电机、转动臂第二步进电机903以及转动臂第三步进电机905驱动控制,调整转动臂第一转动杆,转动臂第二转动杆904以及转动臂支撑板姿态,使其支撑于地面,靠近楼梯侧的移动单元抬升步进电机10驱动,使移动单元抬起,并驱动另一个移动单元的轮子,配合升降楼梯转换脚9姿态,使楼梯扫雪机器人跨上第一个阶梯,此时升降楼梯转换脚9回首,继续向前移动,重心处于下一个阶梯时,升降楼梯转换脚9向下个阶梯支撑,再将后轮抬起,向前移动,完成升降楼梯动作;当需要转换为横向工作模式时,升降楼梯转换脚9支撑,移动单元抬升并通过横向轮转换步进电机16驱动,带动第一齿轮17转动,使带齿内轴15转动,从而使横向轮座14转动至与水平面垂直状态,同时纵向轮角度步进电机19驱动使纵向轮抬升,轮向转换一侧完成,另一侧以同样的方式进行转换;当机器工作时,升降楼梯转换脚9收缩,破冰转动步进电机23以及铲雪翻转电机驱动,使铲雪单元和破冰单元转向工作侧,驱动雪铲角度步进电机2、雪铲角度推杆电机3、雪铲抬升步进电机5、雪铲翻转步进电机7、破冰抬升步进电机25、破冰高度步进电机27、破冰高度推杆电机28、破冰转动角步进电机3023,调整伸缩雪铲1、雪铲第二臂4、雪铲第一臂6、破冰转动大臂24、破冰转动小臂26、破冰伸缩杆29至合适的位姿,启动破冰步进电机32,通过皮带传动、锥齿轮啮合,使正面以及侧面破冰刀旋转,当不需使用侧边清理功能时,驱动侧边破冰开关步进电机3102,使侧边破冰转动轴3104上的第二齿轮18与转动主轴上的第一齿轮17脱离啮合,关闭侧边破冰刀3105。
Claims (1)
1.一种楼梯扫雪机器人,包括伸缩雪铲(1)、雪铲角度步进电机(2)、雪铲角度推杆电机(3)、雪铲第二臂(4)、雪铲抬升步进电机(5)、雪铲第一臂(6)、雪铲翻转步进电机(7)、机架(8)、两个升降楼梯转换脚(9)、四个移动单元抬升步进电机10、大腿架11、八个横向驱动轮(12)、八个横向轮驱动步进电机(13)、两个横向轮座(14)、两个带齿内轴(15)、两个横向轮转换步进电机(16)、两个第一齿轮(17)、两个第二齿轮(18)、两个纵向轮角度步进电机(19)、八个纵向轮驱动步进电机(20)、八个纵向驱动轮(21)、纵向轮座(22)、两个破冰转动步进电机(23)、两个破冰转动大臂(24)、两个破冰抬升步进电机(25)、两个破冰转动小臂(26)、两个破冰高度步进电机(27)、两个破冰高度推杆电机(28)、两个破冰伸缩杆(29)、两个破冰转动角步进电机(30)、两个破冰机构(31)、四个破冰步进电机(32)、四个皮带传动机构(33),其特征在于:
所述的伸缩雪铲(1)转动安装在所述雪铲第二臂(4)末端,所述的雪铲角度推杆电机(3)伸缩端转动安装在伸缩雪铲(1)上,固定端转动安装在所述的雪铲第二臂(4)中间凸台的圆孔处,伸缩雪铲(1)的俯仰角度由雪铲角度步进电机(2)和雪铲角度推杆电机(3)共同驱动,雪铲第二臂(4)另一段转动安装在所述的雪铲第一臂(6)末端,由雪铲抬升步进电机(5)驱动,雪铲第一臂(6)另一端转动安装在所述的机架(8)的凸台上,由所述的雪铲翻转步进电机(7)驱动,所述的升降楼梯转换脚(9)转动安装在机架(8)底部中间两侧,所述的大腿架(11)转动安装在所述的机架(8)底部首尾端,由所述的移动单元抬升步进电机(10)驱动,所述的带齿内轴(15)转动安装在大腿架(11)的底部圆孔处,由所述的横向轮转换步进电机(16)驱动的第一齿轮(17)与轴齿啮合驱动,所述的横向轮座(14)固定安装在带齿内轴(15)上,所述的八个横向驱动轮(12)转动安装在两个横向轮座(14)底部,所述的纵向轮座(22)转动安装在所述的带齿内轴(15)上,由所述的纵向轮角度步进电机(19)驱动的齿轮与纵向轮座(22)上的齿啮合驱动,纵向轮角度步进电机(19)固定安装在大腿架(11)上,横向轮转换步进电机(16)固定安装在纵向轮座(22)上,所述的纵向驱动轮(21)转动安装在纵向轮座(22)上,由所述的纵向轮驱动步进电机(20)驱动,所述的两个破冰转动大臂(24)对称转动安装在机架(8)顶部,由所述的破冰转动步进电机(23)驱动,所述的破冰转动小臂(26)转动安装在破冰转动大臂(24)上,由所述的破冰高度步进电机(27)驱动,所述的破冰伸缩杆(29)转动安装在破冰转动小臂(26)上,由所述的破冰高度步进电机(27)驱动,所述的破冰推杆电机固定安装在破冰伸缩杆(29)上,所述的破冰机构(31)转动安装在破冰伸缩杆(29)末端,由所述的破冰转动角步进电机(3023)驱动,所述的破冰步进电机(32)固定安装在破冰机构(31)的外缘,通过所述的皮带传动驱动破冰机构(31);
升降楼梯转换脚(9)包括转换臂第一步进电机(901)、转换臂第一转动杆(902)、转动臂第二步进电机(903)、转动臂第二转动杆(904)、转动臂第三步进电机(905)、转换臂支撑板(906),其特征在于,所述的转换臂第一转动杆(902)转动安装在机架(8)上,由所述的第一步进电机驱动,所述的转动臂第二转动杆(904)转动安装在所述的转动臂第一转动杆另一侧,由所述的转动臂第二步进电机(903)驱动,所述的转换臂支撑板(906)转动安装在转动臂第二转动杆(904)末端,由转动臂第三步进电机(905)驱动;
所述的破冰机构(31)包括侧挡板(3101)、侧边破冰开关步进电机(3102)、侧边破冰转动臂(3103)、侧边破冰转动轴(3104)、侧边破冰刀(3105)、侧边破冰二轴(3106)、侧边破冰第三锥齿轮(3107)、侧边破冰第二锥齿轮(3108)、侧边破冰转动轴臂(3109)、侧边破冰底刷(3110)、侧边破冰第一锥齿轮(3111)、主转轴(3112)、正面破冰刀(3113)、破冰机构壳(3114),其特征在于,所述的侧挡板(3101)固定在所述的破冰机构壳(3114)上,所述的侧边破冰转动臂(3103)转动安装在破冰机构壳(3114)侧边,所述的侧边破冰转动轴(3104)转动安装在所述的破冰转动臂上,所述的侧边破冰刀(3105)固定安装在侧边破冰转动轴(3104)上,所述的侧边破冰第二锥齿轮(3108)固定安装在轴上,与所述的侧边破冰第一锥齿轮(3111)啮合,侧边破冰第一锥齿轮(3111)与皮带轮所在的主转轴(3112)固定安装,主转轴(3112)上固定安装了正面破冰刀(3113),所述的侧边破冰底刷(3110)固定安装在侧边破冰转动轴(3104)底部,所述的侧边破冰二轴(3106)转动安装在侧挡板(3101)上,所述的侧边破冰第三锥齿轮(3107)固定安装在侧边破冰二轴(3106)上,与侧边破冰第二锥齿轮(3108)啮合。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20190222 |
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