CN113086033B - 一种水平低姿爬楼机器人及爬楼方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水平低姿爬楼机器人，包括载物台、前轮机构、后轮机构、履带组件、电动推杆、双向倾斜传感器和控制器，所述前轮机构和后轮机构分别安装在载物台的前端和后端下部，前轮机构和后轮机构可带动载物台行走；所述后轮机构可沿高度方向升降；所述履带组件的一端与载物台底部后端铰接，履带组件的中部与电动推杆的下端铰接。本发明还公开了一种水平低姿爬楼机器人上行和下行爬楼方法。本发明的有益效果为：所述爬楼机器人以重心靠近台阶斜面的低姿运行，具有良好的抵抗倾翻能力；载物台在机器人运行过程中保持水平姿态，可有效控制重心位于履带支撑点所形成的区域内，使机器人在平地运行和上下楼过程中均具有良好的防倾翻稳定性。

Description

一种水平低姿爬楼机器人及爬楼方法

技术领域

本发明涉及一种爬楼机械设备，具体涉及一种水平低姿爬楼机器人及爬楼方法。

背景技术

许多老旧楼房没有电梯，居民上下楼仅通过台阶通行。但在搬运重物、危险物品等条件下，运输设备具备爬楼能力显得非常重要。目前，市场上的爬楼机器人主要有以下几类：

1)、履带式爬楼机器人，该类机器人和挖掘机或推土机工作运动过程相类似，爬楼工作原理简单，技术也相对完善成熟，通过履带来进行传动，可爬楼梯的最大倾斜角度为35°；履带式机器人的主要缺点是平地行走不灵活，能耗极大，导致其续航能力很差，限制了其应用范围。

2)、行星轮式爬楼机器人，该类机器人每一个行星轮和固定行星轮的支架可以绕行星轮架主轴进行旋转运动，同时每一个星轮也可以绕轴自转，爬楼过程中，各星行轮和行星轮架一同绕星轮架主轴转动，完成攀爬台阶的工作；但其缺点是行星轮本体结构体积增加会导致整个爬楼机器人重量增加，影响其载物或者其他工作的实现；其行星轮式爬楼机器人虽然成本很低，但结构较为复杂，需要人为进行对其辅助控制，稳定性较差，安全性不足。

3)、Mecanum轮式机器人，该类机器人是一种能够实现前后运动、侧向平移以及绕中心旋转等运动的全方位移动机器人。该机器人运动灵活,控制简单；但车轮机构复杂,成本要求高，对不平路面的适应能力较差，用于爬楼时由于各轮接地情况复杂，容易侧滑，安全性不高。

4)、其它特殊结构爬楼机器人，如中国专利申请(申请号：202010177826.0)公开了一种全方位水平姿态爬楼机器人机械系统及方法，其核心是三组支腿交替支撑于台阶面上，实现上下爬楼装置及方法；但其机械结构及控制均较为复杂，无法同时实现平地行走。美国专利申请(公开号：US2012/0175172A1)：公开了一种爬楼装置，其技术方案：爬楼装置具有至少四个通过电动推杆实现升降的伸缩机械腿，及用于台阶检测的超声波传感器，具有微处理器控制装置，通过控制算法，决定机械腿各关节的运动，实现爬楼，其机械精度要求高、控制方式复杂度高，可靠性难以保证。中国专利申请(申请号：201910385027.X)公开了一种爬楼及越障机器人以及其控制方法，提出了具有攀爬机构的爬楼机器人，爬楼过程由两个攀爬机构的交替支撑实现；但平行四边形框架结构可动部件数量多，爬楼过程中重心有一定的起伏，不够平稳，对于不同斜度的楼梯，需要调节支撑机构方可适应，造成应用不便。

综上，以上各类爬楼机器人普遍存在重心较高、稳定性差、爬楼过程中倾翻危险性大的问题，安全性不足；且造价成本高、结构复杂、很难得到实际运用。因此，研究一种稳定可靠、运行经济、安全性高的机器人显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种稳定性高、不易倾翻的水平低姿爬楼机器人及爬楼方法。

本发明采用的技术方案为：一种水平低姿爬楼机器人，包括载物台、前轮机构、后轮机构、履带组件、电动推杆、双向倾斜传感器和控制器，所述前轮机构和后轮机构分别安装在载物台的前端和后端下部，前轮机构和后轮机构可带动载物台行走；所述后轮机构可沿高度方向升降并上下翻转；所述履带组件的一端与载物台底部后端铰接，履带组件的前部与电动推杆的下端铰接，电动推杆的上端与载物台铰接，电动推杆可带动整个履带组件上下翻转；所述双向倾斜传感器设于载物台的下部；所述控制器分别与双向倾斜传感器，以及前轮机构、后轮机构、履带组件和电动推杆的驱动电路相连，爬楼时双向倾斜传感器检测载物台前后方向和左右方向的倾斜角度，并将检测到的倾斜角度信号发送至控制器，控制器根据接收到的倾斜角度信号控制各结构动作，对载物台的姿态进行校正，使载物台保持水平低姿爬楼上行或下行。

按上述方案，所述履带组件包括H型支架、平行布置在H型支架两侧的左右两个主动履带机构，以及铰接于主动履带机构前轴的两个被动履带机构，所述H型支架的后端与载物台的下部后端铰接，H型支架的前端与电动推杆的下端铰接；所述主动履带机构包括减速电机、驱动轮，以及与驱动轮啮合的主动履带，所述减速电机固定安装在H型支架上，且与驱动轮相连。

按上述方案，每个主动履带机构的前端对应配置一个被动履带机构；所述被动履带机构包括旋转电机、带轮，以及与带轮啮合的被动履带，两个被动履带后端的带轮对称安装在转轴上，转轴设于被动带轮架上，被动带轮架设于H型支架的前端；所述转轴与旋转电机相连，旋转电机安装在被动带轮架；旋转电机驱动转轴旋转，继而带动整个被动履带机构整体绕转轴上下翻转。

按上述方案，被动履带机构的带轮处安装常闭的单向棘轮机构和受控启动的阻尼限速机构。

按上述方案，所述前轮机构安装于载物台前端下方；所述前轮机构包括前轮和驱动前轮行走的前轮驱动电机，前轮通过前轮支架与载物台连接。

按上述方案，所述后轮机构安装于载物台的后端；所述后轮机构包括后轮、升降推杆和旋转推杆，所述升降推杆的下端与后轮的轮轴相连，升降推杆的中部与载物台铰接，升降推杆的上部与安装在载物台下部的旋转推杆铰接，升降推杆的下端在旋转推杆的作用下可绕其铰接端上下翻转，同时带动后轮前后翻转；升降推杆的下端与后轮的轮轴相连，后轮在升降推杆的作用下向下伸出或向上缩入。

按上述方案，所述爬楼机器人还包括分布于载物台前后端的阶沿检测传感器，阶沿检测传感器与控制器相连；阶沿检测传感器用于检测台阶边沿位置，确定机器人相对于台阶的方位，并将该信号发送至控制器。

本发明还提供了一种如上所述爬楼机器人上行爬楼方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、前轮机构驱动载物台行驶至台阶平台并调整姿态，使后轮向后平行靠近并抵住第一台阶立面；

步骤二、主动履带向下旋转至主动履带前端接触地面，前轮悬空，同时后轮向上回缩，使主动履带的后端落于第一台阶平面上；后轮绕向前旋转回收，由主动履带驱动载物台沿第一台阶上行，当前轮高过主动履带下平面时，被动履带向前旋转展开，在主动履带驱动下，由主动履带和被动履带共同支撑，载物台向台阶上方运行；

步骤三、载物台在台阶上继续行走，双向倾角传感器检测载物台的双向倾角，控制器对应控制机构动作防止载物台倾翻；

步骤四、当主动履带的后端越过最上一级台阶后，后轮下降伸出支撑，防止载物台向后翻倒；

步骤五、载物台在主动履带的作用下继续上行，后轮不断伸出，维持载物台处于水平状态；

步骤六、后轮下行至下限位时，主动履带继续上行；同时主动履带向上旋转回收至主动履带下平面低于前轮，被动履带回缩收起，后轮不断升降，维持载物台处于水平状态；

步骤七、主动履带驱动载物台运行至主动履带完全脱离阶沿后，主动履带前端向上旋转收起，前轮落于最上级台阶平台；

步骤八、载物台在前轮的驱动下进入平地运行状态，完成上行爬楼过程。

本发明还提供了一种如上所述爬楼机器人下行爬楼方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、前轮机构驱动载物台行驶至台阶平台并调整姿态，使前轮靠近第一台阶并对正；

步骤二、主动履带向下旋转展开，使前轮离开地面，后轮向下伸出，使载物台保持水平；当后轮伸出至下限位时，主动履带停止展开；

步骤三、载物台在主动履带的驱动下向下前行；当主动履带接触第一台阶并下行时，后轮不断向上收回，保持载物台水平状态；

步骤四、主动履带越过第一台阶后，被动履带旋转展开至被动履带下表面与主动履带下表面位于同一平面内，载物台在主动履带的驱动下下行；被动履带接触台阶的表面后，与后轮共同构成支点支撑载物台，架空主动履带；后轮不断收起，载物台后端下降，主动履带再次接触平台，驱动载物台继续下行；当主动履带再次被架空时又重复此过程，直至主动履带不被架空，整个过程中保持载物台水平姿态，最后达到主动履带的倾斜角与台阶下降角度一致的稳定下行状态；

步骤五、载物台在主动履带的驱动下沿台阶下行，直至被动履带前端到达台阶下一平台，此时被动履带中的阻尼限速机构启动，防止机器人超速下滑产生危险；

步骤六、主动履带继续下行，被动履带不断向上旋转收起直至完全收起，此时主动履带前端接触台阶下一平台地面；

步骤七、主动履带驱动载物台下行的同时不断上旋收起，其展开角度不断减小，直至后轮完全越过最后一级台阶立面；

步骤八、主动履带上旋收起至收纳状态，前轮接触地面，后轮向下伸出，调整载物台至水平姿态；

步骤九、机器人到达台阶的下一平台，由前轮驱动行走，完成下行爬楼过程。

本发明的有益效果为：本发明所述爬楼机器人以重心靠近台阶斜面的低姿运行，具有良好的抵抗倾翻能力；载物台在机器人运行过程中保持水平姿态，可有效控制重心位于履带支撑点所形成的区域内，使机器人在平地运行和上下楼过程中均具有良好的防倾翻稳定性，从而实现高效安全运行。

附图说明

图1为本发明一个具体实施例的整体结构示意图。

图2为图1的主视图。

图3为图1的左视图。

图4为图1的俯视图。

图5为本实施例上行第一台阶示意图。

图6为上行支撑越第二级台阶的示意图。

图7为上行过程中被动履带完全展开的示意图。

图8为上行过程中后轮支撑的示意图。

图9为本实施例下行初始支撑示意图。

图10为下行过程中后轮收起示意图。

图11为下行过程中被动履带接触平台示意图。

图12为后轮下放支撑示意图。

其中：1、台阶；2、被动履带；3、单向棘轮机构；4、电动推杆；5、前轮；6、载物台；7、后轮；8、双向倾斜传感器；9、控制器；10、升降推杆；11、电池；12、主动履带；13、阶沿传感器；14、前轮驱动电机；15、前轮支架；16、16、H型支架；17、旋转推杆；18、减速电机；19、带轮。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。

如图1～图4所示的一种水平低姿爬楼机器人，包括载物台6(载物台6上为货物)、前轮机构、后轮机构、履带组件、电动推杆4、双向倾斜传感器8和控制器9，所述前轮机构和后轮机构分别安装在载物台6的前端和后端下部，前轮机构和后轮机构可带动载物台6行走；所述后轮机构可沿高度方向升降并上下翻转(升降机翻转时均不会影响履带组件运动)；所述履带组件的一端与载物台6底部后端铰接，履带组件的前部与电动推杆4的下端铰接，电动推杆4的上端与载物台6铰接，电动推杆4可带动整个履带组件上下翻转(向下展开或向上收起)；所述双向倾斜传感器8设于载物台6的下部；所述控制器9分别与双向倾斜传感器8，以及前轮机构、后轮机构、履带组件和电动推杆4的驱动电路相连，爬楼时双向倾斜传感器8检测载物台6前后方向和左右方向的倾斜角度，并将检测到的倾斜角度信号发送至控制器9，控制器9根据接收到的倾斜角度信号控制各结构动作，对载物台6的姿态进行校正，使载物台6在保持水平低姿的情况下爬楼上行或下行，防止载物台6倾翻。

优选地，所述履带组件包括H型支架16、平行布置在H型支架16两侧的左右两个主动履带机构，以及铰接于主动履带机构前轴的两个被动履带机构，所述H型支架16的后端与载物台6的下部后端铰接，H型支架16的前端与电动推杆4的下端铰接；所述主动履带机构包括减速电机18、驱动轮，以及与驱动轮啮合的主动履带12，所述减速电机18固定安装在H型支架16上，且与驱动轮相连。每个主动履带机构对应配置一个被动履带机构；所述被动履带机构包括旋转电机、带轮19，以及与带轮19啮合的被动履带2，被动履带2后端的带轮19与主动履带12的前驱动轮轴线重合；所述旋转电机安装在该侧的H型支架16上，且与被动履带2后端的带轮19相连，驱动带轮19旋转，被动履带机构的前端随之饶其后端上下翻转。所述被动履带机构包括旋转电机、带轮19，以及与带轮啮合的被动履带2，两个被动履带2后端的带轮对称安装在转轴上，转轴设于被动带轮架(附图未示出)上，被动带轮架设于H型支架16的前端；所述转轴与旋转电机相连，旋转电机安装在被动带轮架上；旋转电机驱动转轴旋转，继而带动整个被动履带机构整体绕转轴上下翻转。

优选地，被动履带机构的带轮19处安装常闭的单向棘轮机构3和受控启动的阻尼限速机构。本实施例中，单向棘轮机构3和阻尼限速机构均安装在被动履带2的带轮19处，均有现有常规单向控制机构，结构不作赘述。所述单向棘轮机构3处于常闭状态，在机器人沿楼梯上行时限制被动履带2的带轮19向上单向运动(不能向下)，防止机器人下滑产生危险；所述阻尼限速机构在机器人下行时工作，压紧带轮19增大阻力，防止机器人超速下滑产生危险。

优选地，所述前轮机构安装于载物台6前端下方，为机器人平地行走时提供动力；所述前轮机构包括前轮5和驱动前轮5行走的前轮驱动电机14，前轮5通过前轮支架与载物台6连接。所述后轮机构安装于载物台6的后端；所述后轮机构包括后轮7、升降推杆10和旋转推杆17，所述升降推杆10的下端与后轮7的轮轴相连，升降推杆10的中部与载物台6铰接，升降推杆10的上部与安装在载物台6下部的旋转推杆17铰接，升降推杆10的下端在旋转推杆17的作用下可绕其铰接轴(升降推杆10与载物台6的铰接轴)上下翻转，同时带动后轮7前后翻转；升降推杆10的下端与后轮7的轮轴相连，后轮7在升降推杆10的作用下向下伸出或向上缩入，在平地行走状态时用于调整载物台6的前后向水平姿态，在爬楼过程中起到支撑和姿态调节作用。

优选地，所述爬楼机器人还包括分布于载物台6前后端的阶沿检测传感器，阶沿检测传感器与控制器9相连；阶沿检测传感器用于检测台阶1边沿位置，确定机器人相对于台阶1的方位，并将该信号发送至控制器9，控制器9根据该信号控制前驱动轮运行，使机器人后向平行靠近第一台阶立面。本实施例中，阶沿传感器13为现有成熟技术，这里不再赘述。

本发明中，载物台6采用金属或复合材料制作。所述爬楼机器人由电源为各机构提供工作电源，电源可以是锂电池11、空气电池11或其它化学电池11。

本发明提供了一种水平低姿爬楼机器人上行爬楼方法，如图5～图8所示，爬楼机器人采用后向爬楼方式上行爬楼，该方法包括以下步骤：

步骤一、前轮机构驱动载物台6行驶至台阶平台并调整姿态，使后轮7向后平行靠近并抵住第一台阶立面：前轮机构驱动载物台6行至台阶平台，阶沿检测传感器检测第一台阶位置信号并发送至控制器9后，控制器9控制后轮7向后平行靠近并抵住第一台阶立面；

步骤二、电动推杆4带动主动履带12向下旋转至角度α(α为主动履带12与水平面之间的夹角，根据第一台阶的高度、履带几何尺寸与安装高度确定，一般为17°～21°)，此时主动履带12前端接触地面，前轮5悬空，同时，控制器9控制升降推杆10带动后轮7向上回缩，使主动履带12的后端落于第一台阶平面上(如图5所示)；随后旋转推杆17带动后轮7绕向前旋转，收起于载物台6两侧，由主动履带12驱动载物台6沿第一台阶上行，当前轮5高过主动履带12下平面时，控制器9控制被动履带2向前旋转展开(如图6和图7所示)；在主动履带12驱动下，由主动履带12和被动履带2共同支撑，载物台6向台阶上方运行；

步骤三、载物台在台阶上继续行走，双向倾角传感器检测载物台6的双向倾角(前后方向和左右方向的倾角)，控制器9对应控制各机构动作防止载物台6倾翻：随载物台6沿台阶1上行，主动履带12与载物台6的夹角增大，双向倾角传感器检测到载物台6左右两侧倾角不同时，控制器9通过H型支架16两侧的主动履带12不同步运行进行补偿，避免载物台6倾翻；载物台6随主动履带12驱动沿台阶1上行时，被动履带2的单向棘轮机构3防止载物台6上行过程中下滑；

步骤四、主动履带12的后端越过最上一级台阶15～25cm后，后轮7下降伸出支撑，防止载物台6向后翻倒；

步骤五、载物台6在主动履带12的作用下继续上行，后轮7不断伸出，维持载物台6处于水平状态；

步骤六、后轮7下行至下限位时(后轮7可伸出的最大长度)，主动履带12继续上行，同时主动履带12向上旋转回收至主动履带12下平面低于前轮5，被动履带2回缩收起，后轮7不断升降，维持载物台6处于水平状态；

步骤七、主动履带12驱动载物台6运行至主动履带12完全脱离阶沿后，主动履带12的前端向上旋转收起，前轮5落于最上级台阶平台(如图8所示)；

步骤八、载物台6在前轮5的驱动下进入平地运行状态，完成上行爬楼过程。

本发明还提供了一种水平低姿爬楼机器人下行爬楼方法，如图9～12所示，该方法包括以下步骤：

步骤一、行驶至台阶平台并调整姿态：前轮机构驱动载物台6行至台阶平台，阶沿检测传感器检测第一台阶位置信号并发送至控制器9后，控制器9控制前轮机构靠近第一台阶并对正；

步骤二、电动推杆4带动主动履带12向下旋转展开，使前轮5离开地面，后轮7向下伸出(如图9所示)，使载物台6保持水平；当后轮7伸出至下限位时(后轮7可伸出的最大长度位置)，主动履带12停止展开；

步骤三、载物台6在主动履带12的驱动下向下前行；当主动履带12接触第一台阶并下行时，后轮7不断向上收回(如图10所示)，保持载物台6水平状态；

步骤四、主动履带12越过第一台阶3～6cm(被动履带起支撑作用的平衡点之前15厘米，避免轮椅前翻，保持安全余量距离)后，被动履带2旋转展开至被动履带2下表面与主动履带12下表面位于同一平面内，载物台6在主动履带12的驱动下下行；被动履带2接触第一台阶的表面后，与后轮7共同构成支点支撑载物台6，架空主动履带12；随着后轮7不断收起，载物台6后端下降，主动履带12再次接触平台，驱动载物台6继续下行；当主动履带12再次被架空时又重复此过程，直至主动履带12不被架空，整个过程中保持载物台6水平姿态，最后达到主动履带12的倾斜角与台阶1下降角度(该角度是指台阶1顶部连线与水平面的夹角，由于各台阶1角度不一致，机器人可以适应的最大台阶下降角是36°左右)一致的稳定下行状态；

步骤五、载物台6在主动履带12的驱动下沿台阶1下行，直至被动履带2前端到达台阶1下一平台；在下行爬楼过程中，被动履带2处于反向阻尼限速状态下行，防止机器人下行超速产生危险，后轮7不断向上收起直至高于主动履带12底平面；双向倾角传感器实时检测载物台6的双向倾角(前后方向和左右方向的倾角)，控制器9对应控制左右两侧的主动履带12传动组不同步运行进行校正，防止载物台6倾翻；

步骤六、主动履带12继续下行，被动履带2不断向上旋转收起直至完全收起，此时主动履带12前端接触台阶1下一平台地面；

步骤七、随后，为保持载物台6为水平姿态，主动履带12驱动载物台6下行的同时不断上旋收起，其展开角度不断减小，直至后轮7完全越过最后一级台阶1立面；

步骤八、主动履带12上旋收起至收纳状态，前轮5接触地面，后轮7向下伸出，调整载物台6至水平姿态；

步骤九、机器人到达台阶1的下一平台，由前轮5驱动行走，完成下行爬楼过程，如图12所示。

本发明中，所述爬楼机器人采用重心靠近台阶1斜面的低姿运行，具有良好的抵抗倾翻能力；载物台6在所述爬楼机器人运行过程中保持水平姿态，可有效控制重心位于履带支撑点所形成的区域内，使机器人在平地运行和上下楼过程中均具有良好的防倾翻稳定性，从而实现高效安全运行。

最后应说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是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 (8)

1.一种水平低姿爬楼机器人上行爬楼方法，所述水平低姿爬楼机器人包括载物台、前轮机构、后轮机构、履带组件、电动推杆、双向倾斜传感器、阶沿传感器和控制器，所述前轮机构和后轮机构分别安装在载物台的前端和后端下部，前轮机构和后轮机构可带动载物台行走；所述后轮机构可沿高度方向升降并上下翻转；所述履带组件的一端与载物台底部后端铰接，履带组件的前部与电动推杆的下端铰接，电动推杆的上端与载物台铰接，电动推杆可带动整个履带组件上下翻转；所述双向倾斜传感器设于载物台的下部；所述控制器分别与双向倾斜传感器，以及前轮机构、后轮机构、履带组件和电动推杆的驱动电路相连，爬楼时双向倾斜传感器检测载物台前后方向和左右方向的倾斜角度，并将检测到的倾斜角度信号发送至控制器，控制器根据接收到的倾斜角度信号控制各结构动作，对载物台的姿态进行校正，使载物台保持水平低姿爬楼上行或下行；其特征在于，所述水平低姿爬楼机器人上行爬楼方法包括以下步骤：

步骤一、前轮机构驱动载物台行驶至台阶平台并调整姿态，使后轮向后平行靠近并抵住第一台阶立面；

步骤二、主动履带向下旋转至主动履带前端接触地面，前轮悬空，同时后轮向上回缩，使主动履带的后端落于第一台阶平面上；后轮绕向前旋转回收，由主动履带驱动载物台沿第一台阶上行，当前轮高过主动履带下平面时，被动履带向前旋转展开，在主动履带驱动下，由主动履带和被动履带共同支撑，载物台向台阶上方运行；

步骤三、载物台在台阶上继续行走，双向倾角传感器检测载物台的双向倾角，控制器对应控制机构动作防止载物台倾翻；

步骤四、当主动履带的后端越过最上一级台阶后，后轮下降伸出支撑，防止载物台向后翻倒；

步骤五、载物台在主动履带的作用下继续上行，后轮不断伸出，维持载物台处于水平状态；

步骤六、后轮下行至下限位时，主动履带继续上行；同时主动履带向上旋转回收至主动履带下平面低于前轮，被动履带回缩收起，后轮不断升降，维持载物台处于水平状态；

步骤七、主动履带驱动载物台运行至主动履带完全脱离阶沿后，主动履带前端向上旋转收起，前轮落于最上级台阶平台；

步骤八、载物台在前轮的驱动下进入平地运行状态，完成上行爬楼过程。

2.如权利要求1所述的水平低姿爬楼机器人上行爬楼方法，其特征在于，所述履带组件包括H型支架、平行布置在H型支架两侧的左右两个主动履带机构，以及铰接于主动履带机构前轴的两个被动履带机构，所述H型支架的后端与载物台的下部后端铰接，H型支架的前端与电动推杆的下端铰接；所述主动履带机构包括减速电机、驱动轮，以及与驱动轮啮合的主动履带，所述减速电机固定安装在H型支架上，且与驱动轮相连。

3.如权利要求2所述的水平低姿爬楼机器人上行爬楼方法，其特征在于，每个主动履带机构的前端对应配置一个被动履带机构；所述被动履带机构包括旋转电机、带轮，以及与带轮啮合的被动履带，两个被动履带后端的带轮对称安装在转轴上，转轴设于被动带轮架上，被动带轮架设于H型支架的前端；所述转轴与旋转电机相连，旋转电机安装在被动带轮架；旋转电机驱动转轴旋转，继而带动整个被动履带机构整体绕转轴上下翻转。

4.如权利要求3所述的水平低姿爬楼机器人上行爬楼方法，其特征在于，被动履带机构的带轮处安装常闭的单向棘轮机构和受控启动的阻尼限速机构。

5.如权利要求3所述的水平低姿爬楼机器人上行爬楼方法，其特征在于，所述前轮机构安装于载物台前端下方；所述前轮机构包括前轮和驱动前轮行走的前轮驱动电机，前轮通过前轮支架与载物台连接。

6.如权利要求5所述的水平低姿爬楼机器人上行爬楼方法，其特征在于，所述后轮机构安装于载物台的后端；所述后轮机构包括后轮、升降推杆和旋转推杆，所述升降推杆的下端与后轮的轮轴相连，升降推杆的中部与载物台铰接，升降推杆的上部与安装在载物台下部的旋转推杆铰接，升降推杆的下端在旋转推杆的作用下可绕其铰接端上下翻转，同时带动后轮前后翻转；升降推杆的下端与后轮的轮轴相连，后轮在升降推杆的作用下向下伸出或向上缩入。

7.如权利要求6所述的水平低姿爬楼机器人上行爬楼方法，其特征在于，所述爬楼机器人还包括分布于载物台前后端的阶沿检测传感器，阶沿检测传感器与控制器相连；阶沿检测传感器用于检测台阶边沿位置，确定机器人相对于台阶的方位，并将该信号发送至控制器。

8.一种水平低姿爬楼机器人下行爬楼方法，所述水平低姿爬楼机器人包括载物台、前轮机构、后轮机构、履带组件、电动推杆、双向倾斜传感器、阶沿传感器和控制器，所述前轮机构和后轮机构分别安装在载物台的前端和后端下部，前轮机构和后轮机构可带动载物台行走；所述后轮机构可沿高度方向升降并上下翻转；所述履带组件的一端与载物台底部后端铰接，履带组件的前部与电动推杆的下端铰接，电动推杆的上端与载物台铰接，电动推杆可带动整个履带组件上下翻转；所述双向倾斜传感器设于载物台的下部；所述控制器分别与双向倾斜传感器，以及前轮机构、后轮机构、履带组件和电动推杆的驱动电路相连，爬楼时双向倾斜传感器检测载物台前后方向和左右方向的倾斜角度，并将检测到的倾斜角度信号发送至控制器，控制器根据接收到的倾斜角度信号控制各结构动作，对载物台的姿态进行校正，使载物台保持水平低姿爬楼上行或下行；其特征在于，所述水平低姿爬楼机器人下行爬楼方法包括以下步骤：

步骤一、前轮机构驱动载物台行驶至台阶平台并调整姿态，使前轮靠近第一台阶并对正；

步骤二、主动履带向下旋转展开，使前轮离开地面，后轮向下伸出，使载物台保持水平；当后轮伸出至下限位时，主动履带停止展开；

步骤三、载物台在主动履带的驱动下向下前行；当主动履带接触第一台阶并下行时，后轮不断向上收回，保持载物台水平状态；

步骤四、主动履带越过第一台阶后，被动履带旋转展开至被动履带下表面与主动履带下表面位于同一平面内，载物台在主动履带的驱动下下行；被动履带接触台阶的表面后，与后轮共同构成支点支撑载物台，架空主动履带；后轮不断收起，载物台后端下降，主动履带再次接触平台，驱动载物台继续下行；当主动履带再次被架空时又重复此过程，直至主动履带不被架空，整个过程中保持载物台水平姿态，最后达到主动履带的倾斜角与台阶下降角度一致的稳定下行状态；

步骤五、载物台在主动履带的驱动下沿台阶下行，直至被动履带前端到达台阶下一平台，此时被动履带中的阻尼限速机构启动，防止机器人超速下滑产生危险；

步骤六、主动履带继续下行，被动履带不断向上旋转收起直至完全收起，此时主动履带前端接触台阶下一平台地面；

步骤七、主动履带驱动载物台下行的同时不断上旋收起，其展开角度不断减小，直至后轮完全越过最后一级台阶立面；

步骤八、主动履带上旋收起至收纳状态，前轮接触地面，后轮向下伸出，调整载物台至水平姿态；

步骤九、机器人到达台阶的下一平台，由前轮驱动行走，完成下行爬楼过程。

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