CN113619697B - 爬楼机及其平衡控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了爬楼机及其平衡控制方法，其中方法包括：实时监测爬楼机的载物板状态，其中，载物板状态包括载物板的翻转速度；根据载物板的翻转速度调节爬楼机的履带的行走速度，其中，履带的行走速度与载物板的翻转速度呈负相关。通过上述方式，本发明提出更深层次的控制算法，载物板的翻转速度可以限制履带的行走速度，从而有效保持爬楼机的运行平稳，防止爬楼机出现颠簸、倾翻等情况。

Description

爬楼机及其平衡控制方法

技术领域

本发明涉及辅助搬运技术领域，尤其涉及爬楼机及其平衡控制方法。

背景技术

爬楼机是一种常用的辅助搬运活动的设备，爬楼机按照工作原理可以分为履带式爬楼机和步进式爬楼机，其中履带式爬楼机一般包括基架、载物板、双履带及驱动电机，通过驱动电机驱动履带转动进而实现履带式爬楼梯之动作。履带式爬楼机的载物板下方还可以设置有电动推杆，通过调节电动推杆的伸出和收缩可以调节载物板角度，以实现机器与货物之间的平衡。

爬楼机平衡包括机器自身的平衡和机器与货物之间的平衡。现有履带式爬楼机的履带在行走过程中，若载物板翻转速度较快，则可能导致爬楼机无法维持动态平衡，容易出现颠簸，甚至倾翻的情况，严重干扰了爬楼机正常的运行节奏，安全性低，同时也导致用户体验不佳。

发明内容

本发明提供爬楼机及其平衡控制方法，以解决现有技术中爬楼机无法维持动态平衡，容易出现颠簸、倾翻的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出一种了爬楼机的平衡控制方法，包括：实时监测爬楼机的载物板状态，其中，载物板状态包括载物板的翻转速度；根据载物板的翻转速度调节爬楼机的履带的行走速度，其中，履带的行走速度与载物板的翻转速度呈负相关。

为解决上述技术问题，本发明提出一种爬楼机，包括：爬楼机本体，设置有载物板和履带；若干传感器，设置在载物板上，用于实时监测爬楼机的载物板状态，其中，载物板状态包括载物板的翻转速度；控制单元，设置在爬楼机本体上，用于根据载物板的翻转速度调节爬楼机的履带的行走速度，其中，履带的行走速度与载物板的翻转速度呈负相关。

本发明提出公开了爬楼机及其平衡控制方法，其中方法包括：实时监测爬楼机的载物板状态，其中，载物板状态包括载物板的翻转速度；根据载物板的翻转速度调节爬楼机的履带的行走速度，其中，履带的行走速度与载物板的翻转速度呈负相关。通过上述方式，本发明提出更深层次的控制算法，载物板的翻转速度可以限制履带的行走速度，从而有效保持爬楼机的运行平稳，防止爬楼机出现颠簸、倾翻等情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明爬楼机的平衡控制方法一实施例的流程示意图；

图2是本发明爬楼机处于上下楼模式一实施例的示意图；

图3是本发明爬楼机的平衡控制方法另一实施例的流程示意图；

图4是本发明爬楼机的平衡控制方法又一实施例的流程示意图；

图5是本发明预设位置范围一实施例的示意图；

图6是本发明预设位置范围另一实施例的示意图；

图7是本发明预设位置范围又一实施例的示意图；

图8是本发明爬楼机的平衡控制方法再一实施例的流程示意图；

图9是本发明爬楼机的平衡控制因素一实施例的关系示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明所提供爬楼机及其平衡控制方法进一步详细描述。

本发明提出一种爬楼机的平衡控制方法，请参阅图1，图1是本发明爬楼机的平衡控制方法一实施例的流程示意图。在本实施例中，具体可以包括以下步骤：

S110：实时监测爬楼机的载物板状态，其中，载物板状态包括载物板的翻转速度。

爬楼机中可以设置有若干传感器，传感器可以用于监测爬楼机状态，其中，爬楼机状态可以包括载物板状态和履带状态。履带状态可以包括履带的行走速度、履带的角度等；载物板状态可以包括载物板的翻转速度。

根据履带状态可以确定爬楼机的运行模式。例如，爬楼机的运行模式可以包括平地模式和上下楼模式，平地模式是指爬楼机的履带的角度与水平面平行的行走姿态，一般是爬楼机在水平地面上前进或者后退时使用的运行模式；上下楼模式是指爬楼机的履带的角度与水平面呈锐角的行走姿态，一般是爬楼机在上下楼或者上下坡时使用的运行模式。

需要说明的是，当爬楼机处于平地模式时，履带的角度和载物板角度通常都保持为0，但在一些情况下载物板角度也可以是十几度等其它的角度；当爬楼机处于上下楼模式时，由于履带的角度发生改变，爬楼机发生倾斜，因此载物板角度也要进行适应性地调节，以保持爬楼机的平衡。而在载物板角度的调节过程中，载物板就会产生翻转速度。

请参阅图2，图2是本发明爬楼机处于上下楼模式一实施例的示意图，结合图2可知，履带的角度是指履带与水平面之间形成的锐角∠L；载物板角度是指载物板与水平面之间形成的锐角∠Z。

S120：根据载物板的翻转速度调节爬楼机的履带的行走速度，其中，履带的行走速度与载物板的翻转速度呈负相关。

一般来说，为了保持爬楼机的动态平衡和搬运效率，爬楼机的履带的行走速度是尽可能保持较快的均匀速度的。当载物板也发生翻转时，若履带的行走速度仍然是保持较快的均匀速度，就可能会导致爬楼机出现颠簸、倾翻等情况。

因此，在本实施例中，为了进一步保证爬楼机的运行平稳，载物板在翻转时会自动输出信号，从而限制履带的行走速度，即爬楼机可以根据载物板的翻转速度调节履带的行走速度。其中，履带的行走速度与载物板的翻转速度呈负相关。

具体地，当载物板的翻转速度越快时，履带的行走速度越慢；当载物板的翻转速度越慢时，履带的行走速度越快。总体上，载物板的翻转速度和履带的行走速度是相协调的，一方面可以实现爬楼机自身和货物之间的动态平衡，另一方面也是提高货物的搬运效率。

需要说明的是，载物板的翻转速度是角速度，载物板的翻转速度由控制载物板下方的电动推杆的翻转电机决定；履带的行走速度是线速度，是由控制履带的行走电机决定。因此可以通过翻转电机的转速以及行走电机的转速分别获得载物板的翻转速度和履带的行走速度，或者，也可以通过传感器检测的方式分别获得得载物板的翻转速度和履带的行走速度。

综上，本实施例公开了一种爬楼机的平衡控制方法，可以实时检测爬楼机的载物板的翻转速度，并且根据载物板的翻转速度调节爬楼机的履带的行走速度，其中履带的行走速度与载物板的翻转速度呈负相关。整体上载物板的翻转速度和履带的行走速度是相协调的，从而保证了爬楼机的动态平衡。

请参阅图3，图3是本发明爬楼机的平衡控制方法另一实施例的流程示意图。在本实施例中，具体可以包括以下步骤：

S210：实时监测爬楼机的载物板状态，载物板状态包括载物板角度和载物板的翻转速度。

与上述实施例不同的是，本实施例的载物板状态还可以包括载物板角度。可以利用重力传感器或者角度识别单元检测载物板角度。履带的角度的监测方式与载物板角度的监测方式相同。

S220：当载物板角度不在预设角度范围时，控制载物板翻转以使载物板角度调节至预设角度范围内。

当载物板角度不在预设角度范围时，可以控制载物板翻转以使得载物板角度调节至预设角度范围内。需要说明的是，由于爬楼机在上下楼过程中必然会存在抖动，抖动会影响载物板角度，因此如果采用的是预设角度而不是预设角度范围，就可能导致爬楼机一直处于载物板角度调节的状态，不利于爬楼机的平衡。因此，为了减少爬楼机的调节次数，在本实施例中采用预设角度范围的方式，只要载物板角度处于预设角度范围内，都可以认为爬楼机已经处于平衡状态，无需调节。

预设角度范围可以是爬楼机出厂时的固定范围，也可以是根据爬楼机的具体载物情况进行调整后得出的一个特定范围。

举例说明，爬楼机出厂时设置的预设角度范围可以是5°～60°。而在爬楼机实际应用中，预设角度范围可以在出厂设置的固定范围的基础上进行二次调整。

例如，当爬楼机装载货物A攀爬楼梯P时，预设角度范围可以调整为5°～10°；当爬楼机装载货物A攀爬楼梯Q时，预设角度范围可以调整为16°～19°；当爬楼机装载货物B攀爬楼梯P时，预设角度范围可以调整为40°～45°。

由上述举例可知，爬楼机预设角度范围的二次调整可以与载物板上的货物情况以及楼梯的坡度有关。

此外，为了保持爬楼机在上下楼过程中的载物平衡，针对爬楼机某次上下楼过程的预设角度范围的调节不宜过大，因此，若预设角度范围为∠A～∠B；则设置∠A＝∠α-β，∠B＝∠α+β。其中，∠α为预设角度，∠β为允许误差角度。优选地，∠A为非零角，即保持载物板角度大于0，可以有效防止载物板上的货物滑落。

在爬楼机的某一次上下楼过程中，若设置∠α＝12°，∠β＝1°；则计算得出∠A＝11°，∠B＝13°，因此爬楼机在本次上下楼过程的预设角度范围为11°～13°。需要说明的是，根据情况的不同，α，β的值可以设置不同的值，不局限于具体的数值。

进一步地，当载物板角度大于∠B时，载物板收合翻转以使载物板角度调节至预设角度范围；当载物板角度小于∠A时，载物板张开翻转以使载物板角度调节至预设角度范围。

需要说明的是，预设角度范围是指当爬楼机上的货物与爬楼机自身能实现平衡的最优载物板角度范围，因此预设角度范围跟多个参数相关、例如上下楼的楼梯坡度、货物的重量及重心位置等。

S230：根据载物板的翻转速度调节爬楼机的履带的行走速度，其中，履带的行走速度与载物板的翻转速度呈负相关。

当调节载物板角度时，载物板会上下翻转，载物板在上下翻转时产生翻转速度，载物板的翻转速度可以限制履带的行走速度，即根据载物板的翻转速度可以调节爬楼机的履带的行走速度，具体步骤和原理在上述实施例中已详细介绍，在此不再赘述。

综上，在本实施例中，载物板状态还包括载物板角度；当载物板角度不在预设角度范围时，可以控制载物板翻转以使载物板角度调节至预设角度范围，通过设置预设角度范围，本实施例的爬楼机可以自动调节载物板角度，无需依赖操作者的手动调节，更加便捷；载物板翻转时，履带的行走速度受到限制，从而也保证了爬楼机在运行过程中的动态平衡。

为更好地理解本发明爬楼机的平衡控制方法，现以具体场景为例进行详细说明。

应用场景1

爬楼机以平地模式行走至楼梯前，当爬楼机的履带开始接触楼梯，爬楼机的履带的角度开始发生变化，爬楼机由平地模式转换为上下楼模式，载物板角度需要根据预设角度范围进行调整，在载物板角度调整的过程中，载物板上下翻转产生翻转速度，载物板的翻转速度会使履带的行走速度会受到限制，此时履带的行走速度较慢，而当载物板角度调整至预设角度范围后，载物板基本保持静止，此时履带的行走速度不再受到限制，此时履带的行走速度较快。然后爬楼机可以保持较快的行走速度行走，直至下一次载物板产生翻转速度。如此，整体上载物板的翻转速度和履带的行走速度是相协调的，从而保证了爬楼机的动态平衡。

但是，在上述场景1中，由于爬楼机在没有完全接触楼梯时是无法获得楼梯的坡度的，而楼梯的坡度是决定预设角度范围的重要因素之一，因此，在爬楼机还没有完全接触楼梯、还无法确定预设角度范围时，本实施例还可以实现以下应用场景2，以解决上述问题：

应用场景2

在爬楼机刚开始接触楼梯(从平地模式切换至上下楼模式)时，载物板可以调节至初始角度(非零值)，并开始上楼；在逐渐上楼的过程中，爬楼机可以根据载物板的货物和机身情况逐渐调整此次上楼的预设角度范围；在爬楼机的履带完全与楼梯接触时，爬楼机可以获得楼梯的坡度，从而确定此次上楼的最终预设角度范围，并一直保持该最终预设角度范围，直至爬楼机登上最后一级楼梯(从上下楼模式切换至平地模式)。

其中，初始角度可以是爬楼机出厂时设置好的固定角度。

此外，还需要说明的是，在载物板角度调节至预设角度范围的过程中，载物板的翻转速度可以是恒速的，也可以是变速的。例如在载物板空载的情况下，载物板可以恒速翻转以使得载物板角度调节至预设角度范围内。

而当载物板载重时，载物板可以是变速翻转至预设角度范围的：当载物板角度与∠B相差越大，载物板的翻转速度越快；当载物板角度与∠B相差越小，载物板的翻转速度越慢。当载物板角度与∠A相差越大，载物板的翻转速度越快；当载物板角度与∠A相差越小，载物板的翻转速度越慢。

通过变速调节载物板的翻转速度的方式，在载物板角度与预设角度范围的最大值或者最小值越接近时，速度越慢，有效防止超调，避免载物板角度的反复调节，从而使得载物板更快恢复至平衡状态。

举例说明，爬楼机在本次上楼的预设角度范围为18°～22°时，若检测出当前载物板角度为10°，则控制载物板以6rad/s的速度张开翻转，逐渐地，当检测出当前载物板角度为16°时，则控制载物板以2rad/s的速度张开翻转，最终当检测出载物板角度为18°时，控制载物板翻转速度为0，但此时载物板由于惯性，仍然可能继续张开翻转，等载物板停止时，载物板角度在19°，符合预设角度范围，此次载物板角度调节完成。

但是，若载物板一直保持6rad/s的速度恒速调节，可能会导致载物板在临近预设角度范围时由于惯性无法及时停止，最后等载物板停止时，载物板角度在24°，导致载物板角度仍然不在预设角度范围内，需要继续收合翻转调节载物板角度。或者，若载物板一直保持2rad/s的速度恒速调节，则可能会导致载物板需要花费较长的时间才能调节至预设角度范围，这也不利于载物板保持动态平衡。因此采用变速调节可以有效防止超调，避免载物板角度的反复调节，从而使得载物板更快恢复至平衡状态。

在本实例中主要介绍了可以根据预设角度范围自动调节载物板角度以保持爬楼机的平衡，无需操作者手动调节电动推杆并判断载物板角度是否合适，也不再依赖于操作者的操作经验，爬楼机的平衡性能更好，也使得爬楼机的适用范围更加广泛。

请参阅图4，图4是本发明爬楼机的平衡控制方法又一实施例的流程示意图。在本实施例中，具体可以包括以下步骤：

S310：实时监测爬楼机的载物板状态，其中，载物板状态包括载物板的翻转速度以及货物重心落在载物板上的交点位置。

货物重心落在载物板上的交点位置可以与货物重量、货物形状以及货物摆放在载物板上的位置、方式有关。可选地，可以通过在载物板上设置压力传感器的方式获得货物重心落在载物板上的交点位置。具体地，通过压力传感器可以获得载物板的压力分布，而通过检测载物板上的压力分布，就可以推断出货物重心落在载物板上的交点位置。

例如，在载物板上的四个角设置有压力传感器，当载物板上的货物覆盖载物板上四个角的压力传感器时，通过计算每个压力传感器检测出的压力值，就可以得出货物在载物板上的压力分布，从而推断出货物重心落在载物板上的交点位置。

如图2所示，在图2的实施例中，若载物板上的货物的重心为W，则货物重心W在重心方向与载物板平面的交点即为货物重心落在载物板上的交点位置X。

S320：当交点位置不在预设位置时，控制载物板翻转以使交点位置调节至预设位置。

当交点位置X处于预设位置时，爬楼机是处于机身平衡和货物平衡的最好状态，因此，当交点位置X不在预设位置时，需要控制载物板翻转以使交点位置X调节至预设位置。

可选地，预设位置可以是载物板的几何中心点。在其他一些实施例中，预设位置还可以是以几何中心点为基点的范围。举例说明，如图5-图7所示，图5是本发明预设位置范围一实施例的示意图，图6是本发明预设位置范围另一实施例的示意图，图7是本发明预设位置范围又一实施例的示意图。

载物板的几何中心点为M。在图5中，预设位置范围是以M为圆心，半径为r的圆，其中，半径r小于载物板的1/2最短边长，在其他的实施例中，圆形预设位置范围的半径r也可以等于载物板的最短边长。

在图6中，预设位置范围是以M为中心的长方形，并且长方形的宽为d，长为载物板的最短边长；在其他的实施例中，长方形预设位置范围的长也可以小于载物板的最短边长。

在图7中，预设位置范围是以M为中心的类橄榄形。

与载物板角度的调节相似，载物板的翻转速度还可以根据交点位置X与预设位置的距离大小进行变速调节，换言之，交点位置X与预设位置的距离大小影响载物板的翻转速度：当交点位置X与预设位置的距离越大，载物板的翻转速度越快；当交点位置与所述预设位置的距离越小，载物板的翻转速度越慢。通过变速调节的方式可以防止超调，减少交点位置X的调节次数，使得爬楼机更快恢复至平衡状态。

S330：根据载物板的翻转速度调节爬楼机的履带的行走速度，其中，履带的行走速度与载物板的翻转速度呈负相关。

当调节货物重心落在载物板的交点位置X时，载物板会上下翻转，载物板在上下翻转时产生翻转速度，载物板的翻转速度可以限制履带的行走速度，根据即载物板的翻转速度可以调节爬楼机的履带的行走速度，具体步骤和原理在上述实施例中已详细介绍，在此不再赘述。

综上，在本实施例中主要介绍了当货物重心落在载物板上的交点位置不在预设位置时，可以自动调节以使得交点位置在预设位置，能够保持爬楼机的平衡，以增强爬楼机的平衡性，减少爬楼机出现倾翻的现象。

此外，预设角度范围也能够根据货物重心落在载物板上的交点位置进行调整。其中，当载物板角度不落在调整后的预设角度范围时，可以控制载物板翻转以使载物板角度调节至调整后的预设角度范围内。

进一步地，货物重心落在载物板上的交点位置X与货物重量、货物形状以及货物摆放在载物板上的位置、方式都有关。因此，放置相同的货物攀爬不同坡度的楼梯时，爬楼机的预设角度范围可能不相同；载物板上放置不同的货物攀爬同样坡度的楼梯时，爬楼机的预设的角度范围也可能不相同；放置的货物相同、攀爬的楼梯相同，但是载物板上货物的摆放位置和摆放方式不相同时，爬楼机的预设角度范围也可能不相同。

例如，在货物重心落在载物板上的交点位置X符合预设位置范围的情况下，交点位置X越远离爬楼机的把手，预设角度范围的最小值越大。其中，如图2所示，爬楼机的把手连接载物板，操作者可以握住爬楼机的把手以控制爬楼机的平衡及方向，爬楼机的把手还可以防止货物从载物板的把手一侧滑落。因此当交点位置X越远离爬楼机的把手时，载物板角度要越大才能防止货物从载物板中滑落。

为更好地理解本发明爬楼机的平衡控制方法，现以应用场景3为例进行详细说明。

应用场景3

爬楼机在切换至上下楼模式后，获得货物重心落在载物板上的交点位置X，当交点位置X不在预设位置范围时，控制载物板翻转以使得货物重心落在载物板上的交点位置X能够调节至预设位置范围。当交点位置X在预设位置范围时，进一步根据货物重心落在载物板上的交点位置调整预设角度范围，若当前的载物板角度不在调整后的预设角度范围，则调节载物板角度以使得载物板角度在预设角度范围内。即在本应用场景3中，爬楼机可以先将货物重心落在载物板上的交点位置X调节至预设位置范围，再进一步考虑对载物板角度的调节。

此外，在载物板角度调节/交点位置调节的过程中均会产生载物板的翻转速度，载物板的翻转速度会限制履带的行走速度。以载物板角度调节为例，爬楼机在上楼过程中至少会发生两次载物板角度调节：刚开始接触楼梯以及准备上最后一级楼梯。因此，在上楼过程中(以刚接触楼梯起)，履带的行走速度是先慢后快，逐渐加速到一定的速度后，就保持匀速，直到最后一级楼梯时，速度逐渐变慢，最后爬楼机完全上楼后停止。

请参阅图8，图8是本发明爬楼机的平衡控制方法再一实施例的流程示意图。在本实施例中，具体可以包括以下步骤：

S410：利用角度识别单元实时监测载物板状态；其中，角度识别单元包括加速度计和陀螺仪。

S420：对加速度计和陀螺仪输出的数据进行计算和滤波处理，最后得出载物板角度。

S430：当载物板角度不在预设角度范围时，控制载物板翻转以使载物板角度调节至预设角度范围。

S440：根据载物板的翻转速度调节爬楼机的履带的行走速度，其中，履带的行走速度与载物板的翻转速度呈负相关。

在其他的一些实施例中，可以通过重力传感器获得的参数计算载物板角度，但是与本实施例的角度识别单元获得的载物板角度相比，重力传感器获得的参数容易收到外部震动干扰使得计算出的载物板角度出现偏差，可能会导致爬楼机在上下楼过程中频繁调节，干扰了爬楼机的正常运行节奏。而角度识别单元的抗干扰能力更强，因此本实施例中采用角度识别单元获得的载物板角度会更加准确。

此外，本实施例还对加速度计和陀螺仪输出的原数据进行数字/模拟的高低通互补滤波处理后输出角度值，使得角度识别单元的抗干扰能力进一步提高；使爬楼机获得更精确的角度数据来进行角度控制，并为载物板的翻转速度控制提供了可能。

其中，滤波处理包括但不限于卡尔曼滤波、一阶/二阶滤波等数字滤波，或模拟滤波电路等。

综上，本发明针对爬楼机的平衡控制方法提供了多个实施例，以上实施例在不冲突的情况下可根据实际需求自由组合和拆解。

请参阅图9，图9是本发明爬楼机的平衡控制因素一实施例的关系示意图。

由图9可知，爬楼机中设置有预设角度范围和预设位置，当载物板角度不在预设角度范围时，可以对载物板角度进行调节，当货物重心落在载物板上的交点位置不在预设位置时，也可以对交点位置进行调节；而在载物板角度调节或者交点位置调节的过程中都可以带动载物板翻转，从而产生载物板的翻转速度，载物板的翻转速度可以进一步限制履带的行走速度。

此外，交点位置还会对预设角度范围造成影响，交点位置不同，预设角度范围也可能不同。因此，载物板角度、交点位置、载物板的翻转速度、履带的行走速度等因素相互制约，相互影响，构成了本发明的爬楼机平衡控制方法，以上四个因素在爬楼机的平衡控制中总是相协调的。

基于上述的爬楼机的平衡控制方法，本发明还提出一种爬楼机，在本实施例中，爬楼机可以包括爬楼机本体、若干传感器和控制单元。

爬楼机本体，包括载物板和履带。

若干传感器，设置在载物板上，用于实时监测爬楼机的载物板状态，其中，载物板状态包括载物板的翻转速度。

控制单元，设置在爬楼机本体上，用于根据载物板的翻转速度调节爬楼机的履带的行走速度，其中，履带的行走速度与载物板的翻转速度呈负相关。具体地，当载物板的翻转速度越快，控制履带的行走速度越慢；当载物板的翻转速度越慢，控制履带的行走速度越快。

本发明提出更深层次的控制算法，在爬楼机运行过程中，控制单元执行该控制算法时，载物板的翻转速度可以限制履带的行走速度，从而有效保持爬楼机的运行平稳，防止爬楼机出现颠簸、倾翻等情况。而关于爬楼机的具体限定可以参见上文中对于爬楼机的平衡控制方法的限定，在此不再赘述。

可选地，实时监测的载物板状态还包括载物板角度。

当载物板角度不在预设角度范围时，控制单元还用于控制载物板翻转以使载物板角度调节至预设角度范围。载物板角度调节的过程会带动载物板翻转，载物板翻转会产生翻转速度，载物板的翻转速度大于0时会触发信号，以使得载物板的翻转速度可以限制履带的行走速度。

可选的，预设角度范围为∠A～∠B；其中∠A＝∠α-β，且为非零角∠B＝∠α+β，∠α为预设角度，∠β为允许误差角度。

具体地，控制单元还用于：当载物板角度大于∠B时，载物板收合翻转以使载物板角度调节至预设角度范围；当载物板角度小于∠A时，载物板张开翻转以使载物板角度调节至预设角度范围。

此外，为了防止超调，减少载物板角度的调整次数，使得爬楼机更快地达到平衡状态，控制单元可以控制载物板的翻转速度变速调节：当载物板角度与∠B相差越大，控制载物板的翻转速度越快；当载物板角度与∠B相差越小，控制载物板的翻转速度越慢；当载物板角度与∠A相差越大，控制载物板的翻转速度越快；当载物板角度与∠A相差越小，控制载物板的翻转速度越慢。

可选地，载物板状态还包括货物重心落在载物板上的交点位置。

当交点位置不在预设位置时，控制载物板翻转以使交点位置调节至预设位置。交点位置调整带动载物板翻转，载物板翻转会产生翻转速度，载物板的翻转速度大于0时会触发信号，以使得载物板的翻转速度可以限制履带的行走速度。

优选地，预设位置可以是载物板的几何中心点。在一些实施例中，预设位置还可以是以几何中心点为基点的范围。

此外，为了防止超调，减少交点位置的调整次数，使得爬楼机更快地达到平衡状态，控制单元可以控制载物板的翻转速度变速调节：当交点位置与预设位置的距离越大，控制载物板的翻转速度越快；当交点位置与预设位置的距离越小，控制载物板的翻转速度越慢。

可选地，预设角度范围能够根据交点位置进行调整；其中，当载物板角度不在调整后的预设角度范围时，控制单元可以控制载物板翻转以使载物板角度调节至调整后的预设角度范围内。

为了进一步保证爬楼机的机身与货物平衡，实现更深层次地爬楼机算法，爬楼机的预设角度范围可以根据交点位置进行调节。因为当载物板上的货物不相同时，货物与爬楼机共同构成的平衡点也会不相同，因此若预设角度范围可以根据交点的位置进行调节，那么就可以针对不同的货物实现更加精准的平衡控制。

可选地，控制单元还用于当载物板角度不在预设角度范围且载物板空载时，控制载物板恒速翻转以使载物板角度调节至预设角度范围内。

当载物板空载时，载物板自身的调整不会受到载物板上货物的影响，因此在载物板角度调节的过程中，控制较为准确，较少出现由于惯性调节过度的情况，因此在载物板空载时，控制单元可以控制载物板恒速翻转以使载物板角度调节至预设角度范围内。

可选地，传感器包括角度识别单元，角度识别单元包括加速度计和陀螺仪。

加速计和陀螺仪设置在载物板上，用于实时监测载物板角度；控制单元还用于对加速度计和陀螺仪输出的数据进行计算和滤波处理，最后得出载物板角度。

与利用普通的重力传感器测量载物板角度相比，角度识别单元的抗干扰能力能强，并且还对加速度计和陀螺仪输出的原数据进行数字/模拟的高低通互补滤波处理后输出角度值，使得角度值更加准确，可以实现爬楼机的精准平衡控制。

可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。文中所使用的步骤编号也仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。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。

本发明中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种爬楼机的平衡控制方法，其特征在于，包括：

实时监测爬楼机的载物板状态，其中，所述载物板状态包括货物重心落在所述载物板上的交点位置、载物板角度和所述载物板的翻转速度；

判断所述交点位置是否在预设位置范围，其中，所述预设位置范围是以所述载物板的几何中心点为基点的范围；

当所述交点位置不在所述预设位置范围时，控制所述载物板翻转以使所述交点位置调节至所述预设位置范围；在所述交点位置调节的过程中，所述载物板为变速翻转；

当所述交点位置在所述预设位置范围时，进一步根据所述交点位置调整预设角度范围，得到调整后的预设角度范围；

判断所述载物板角度是否在所述调整后的预设角度范围，当所述载物板角度不在所述调整后的预设角度范围时，控制所述载物板翻转以使所述载物板角度调节至所述调整后的预设角度范围内；在所述载物板角度调节的过程中，所述载物板为变速翻转；

根据所述载物板的翻转速度调节所述爬楼机的履带的行走速度，其中，所述履带的行走速度与所述载物板的翻转速度呈负相关；当所述载物板的翻转速度越快，所述履带的行走速度越慢；当所述载物板的翻转速度越慢，所述履带的行走速度越快。

2.根据权利要求1所述的爬楼机的平衡控制方法，其特征在于，

所述预设角度范围为∠A～∠B；其中∠A＝∠α-β，且为非零角，∠B＝∠α+β，∠α为预设角度，∠β为允许误差角度。

3.根据权利要求2所述的爬楼机的平衡控制方法，其特征在于，

当所述载物板角度大于∠B时，控制所述载物板收合翻转以使所述载物板角度调节至所述预设角度范围内；当所述载物板角度小于∠A时，控制所述载物板张开翻转以使所述载物板角度调节至所述预设角度范围内。

4.根据权利要求3所述的爬楼机的平衡控制方法，其特征在于，

在所述载物板角度大于∠B的情况下，当所述载物板角度与∠B相差越大，所述载物板的翻转速度越快；当所述载物板角度与∠B相差越小，所述载物板的翻转速度越慢；

在所述载物板角度小于∠A的情况下，当所述载物板角度与∠A相差越大，所述载物板的翻转速度越快；当所述载物板角度与∠A相差越小，所述载物板的翻转速度越慢。

5.根据权利要求1所述的爬楼机的平衡控制方法，其特征在于，

当所述交点位置与所述载物板的几何中心点的距离越大，所述载物板的翻转速度越快；

当所述交点位置与所述载物板的几何中心点的距离越小，所述载物板的翻转速度越慢。

6.根据权利要求1所述的爬楼机的平衡控制方法，其特征在于，所述实时监测爬楼机的载物板状态，包括：

利用角度识别单元实时监测所述载物板角度；其中，所述角度识别单元包括加速度计和陀螺仪；

对所述加速度计和所述陀螺仪输出的数据进行计算和滤波处理，最后得出所述载物板角度。

7.一种爬楼机，其特征在于，包括：

爬楼机本体，包括载物板和履带；

若干传感器，设置在所述载物板上，用于实时监测所述爬楼机的载物板状态，其中，所述载物板状态包括货物重心落在所述载物板上的交点位置、载物板角度和所述载物板的翻转速度；

控制单元，设置在所述爬楼机本体上，用于判断所述交点位置是否在预设位置范围，其中，所述预设位置范围是以所述载物板的几何中心点为基点的范围；当所述交点位置不在所述预设位置范围时，控制所述载物板翻转以使所述交点位置调节至所述预设位置范围；在所述交点位置调节的过程中，所述载物板为变速翻转；当所述交点位置在所述预设位置范围时，进一步根据所述交点位置调整预设角度范围，得到调整后的预设角度范围；判断所述载物板角度是否在所述调整后的预设角度范围内，当所述载物板角度不在所述调整后的预设角度范围时，控制所述载物板翻转以使所述载物板角度调节至所述调整后的预设角度范围内；在所述载物板角度调节的过程中，所述载物板为变速翻转；

所述控制单元还用于根据所述载物板的翻转速度调节所述爬楼机的履带的行走速度，其中，所述履带的行走速度与所述载物板的翻转速度呈负相关；当所述载物板的翻转速度越快，所述履带的行走速度越慢；当所述载物板的翻转速度越慢，所述履带的行走速度越快。

8.根据权利要求7所述的爬楼机，其特征在于，

所述预设角度范围为∠A～∠B；其中∠A＝∠α-β，且为非零角；∠B＝∠α+β，∠α为预设角度，∠β为允许误差角度；

所述控制单元还用于：

当所述载物板角度大于∠B时，控制所述载物板收合翻转以使所述载物板角度调节至所述预设角度范围内；当所述载物板角度小于∠A时，控制所述载物板张开翻转以使所述载物板角度调节至所述预设角度范围内。

9.根据权利要求8所述的爬楼机，其特征在于，所述控制单元还用于：

在所述载物板角度大于∠B的情况下，当所述载物板角度与∠B相差越大，控制所述载物板的翻转速度越快；当所述载物板角度与∠B相差越小，控制所述载物板的翻转速度越慢；

在所述载物板角度小于∠A的情况下，当所述载物板角度与∠A相差越大，控制所述载物板的翻转速度越快；当所述载物板角度与∠A相差越小，控制所述载物板的翻转速度越慢。

10.根据权利要求7所述的爬楼机，其特征在于，

所述控制单元还用于：

当所述交点位置与所述载物板的几何中心点的距离越大，控制所述载物板的翻转速度越快；当所述交点位置与所述载物板的几何中心点的距离越小，控制所述载物板的翻转速度越慢。

11.根据权利要求7所述的爬楼机，其特征在于，

所述传感器包括角度识别单元，所述角度识别单元包括加速度计和陀螺仪；

所述加速度 计和所述陀螺仪设置在所述载物板上，用于实时监测所述载物板角度；

所述控制单元还用于对所述加速度计和所述陀螺仪输出的数据进行计算和滤波处理，最后得出所述载物板角度。

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