CN113998026A - 一种仿真行走式爬梯机器人 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种仿真行走式爬梯机器人，属于机器人领域，其包括行走模块和工作模块，行走模块包括：用于支撑工作模块的支撑座；与支撑座活动连接的第一支撑组件和第二支撑组件，第一支撑组件和第二支撑组件中至少有一个设置有伸缩结构；驱使第一支撑组件和第二支撑组件与支撑座相对移动的驱动件；伸缩结构将支撑座配置为：由第一支撑组件进行支撑的第一状态和由第二支撑组件进行支撑的第二状态；在第一状态下，驱动件驱使第一支撑组件与支撑座之间相对移动，在第二状态下，驱动件驱使第二支撑组件与支撑座之间相对移动，实现第一支撑组件和第二支撑组件的交替前行。本申请具有提升爬楼梯时的稳定性的效果。

Description

一种仿真行走式爬梯机器人

技术领域

本申请涉及机器人的领域，尤其是涉及一种仿真行走式爬梯机器人。

背景技术

机器人大致分为两大类，即工业机器人和特种机器人，机器人及其应用在现如今应用已经十分发达和广泛了，对于需要在楼梯或其他复杂地形进行爬升运动时，也有对应的机器人能够完成这一工作。

现有的爬楼机器人主要有履带式和行星轮翻滚式，履带式机器人设置有履带机构，通过履带和楼梯边缘的摩擦力实现爬楼梯；行星轮翻滚式机器人以轮组作为行走结构，以轮组内的行星齿轮驱动前轮改变障碍力矩，配合同步动力后轮的助推作用实现爬楼，行星齿轮驱动前轮改变障碍力矩是指，在前轮内圈设置内齿圈和槽轮轨道，在前轮中设置与槽轮轨道通过槽轮连接的内支架，在内支架中设置与内齿圈配合的行星齿轮，前轮碰到台阶时，行星齿轮在动力驱动下，沿内齿圈上行，从而改变障碍力矩。

针对上述中的相关技术，发明人认为，不论是采用履带式还是采用行星轮翻滚式，在爬楼梯的过程中都易出现打滑的现象，导致机器人滑落或倾倒。

发明内容

为了提升爬楼梯时的稳定性，本申请提供一种仿真行走式爬梯机器人。

本申请提供的一种仿真行走式爬梯机器人采用如下的技术方案：

一种仿真行走式爬梯机器人，包括行走模块和工作模块，所述行走模块包括：用于支撑工作模块的支撑座；

与支撑座活动连接的第一支撑组件和第二支撑组件，所述第一支撑组件和第二支撑组件中至少有一个设置有伸缩结构；

驱使第一支撑组件和第二支撑组件与支撑座相对移动的驱动件；

所述伸缩结构将支撑座配置为：由第一支撑组件进行支撑的第一状态和由第二支撑组件进行支撑的第二状态；

在所述第一状态下，所述驱动件驱使第一支撑组件与支撑座之间相对移动，在所述第二状态下，所述驱动件驱使第二支撑组件与支撑座之间相对移动，实现第一支撑组件和第二支撑组件的交替前行。

通过采用上述技术方案，在楼梯或者障碍物区域进行行走时，一个支撑组件对支撑座进行支撑，另一个支撑组件通过伸缩结构进行伸缩，使支撑座能够升起，通过驱动组件驱使第一组件和第二组件相对支撑座移动，能够使第一支撑组件和第二支撑铸件交替对支撑座进行支撑，使得在爬楼梯的过程中，支撑座能够保持较为平稳的状态，在使用机器人进行运输时较为方便。

可选的，所述第一支撑组件和第二支撑组件均与支撑座转动配合，所述驱动件驱使第一支撑组件和第二支撑组件与支撑座相对旋转。

通过采用上述技术方案，在爬楼梯时，当第一支撑组件对支撑座进行支撑时，驱动件能够驱使支撑座绕第一支撑组件旋转，使第二支撑组件随支撑座移动到第一支撑组件的前方。

可选的，所述驱动件包括设置与支撑座上的第一电机和第二电机，所述第一电机通过齿轮传动结构与第一支撑组件传动连接，所述第二电机通过齿轮传动机构与第二支撑组件传动连接。

通过采用上述技术方案，第一电机和第二电机能够分别驱动第一支撑组件和第二支撑组件与支撑座之间相对移动，第一支撑组件和第二支撑组件独立运动，稳定性较好。

可选的，所述驱动件包括：固定在支撑座上的驱动电机；

与第一支撑组件传动连接的第一带传动机构；

与第二支撑组件传动连接的第二带传动机构；

换挡件，所述换挡件将驱动电机配置为与第一带传动机构传动连接或与第二带传动机构传动连接的状态。

通过采用上述技术方案，驱动电机能够分别驱使第一支撑组件和第二支撑组件相对支撑座移动，动力源较少成本较低，使用较为方便。

可选的，所述换挡件包括：与所述第一带传动机构的带轮同轴连接的第一齿；

与所述第二带传动机构的带轮同轴连接的第二齿轮；

沿轴向滑动连接在所述驱动电机输出轴上的第三齿轮；

拨动第三齿轮沿轴向移动的换挡气缸，所述换挡气缸将所述第三齿轮配合为与第一齿轮啮合的状态或与第二齿轮啮合的状态。

通过采用上述技术方案，换挡气缸伸缩时能够带动第三齿轮沿轴向移动，使第三齿轮与第一齿轮啮合或与第二齿轮啮合，当第三齿轮与第一齿轮啮合时，驱动电机能够通过第一带传动机构带动第一支撑组件相对支撑座移动，当第三齿轮与第二齿轮啮合时，驱动电机能够通过第二带传动机构带动第二支撑组件相对支撑座移动，控制较为方便，能够对第三齿轮的位置进行较为精准的定位。

可选的，所述第一支撑组件和第二支撑组件均包括支撑板和设置在支撑上的两个支撑腿，所述支撑板上设置有转轴，所述转轴与支撑座转动配合。

通过采用上述技术方案，两个支撑腿能够更加稳定地进行支撑，使支撑座不易向一侧倾倒，能够进一步提升爬梯时的稳定性。

可选的，所述第一支撑组件和第二支撑组件分别与支撑座沿直线滑动配合，所述驱动件包括驱使第一支撑组件滑动第一丝杠机构和驱使第二支撑组件滑动的第二丝杠机构。

通过采用上述技术方案，第一支撑组件对定位座进行支撑时，第一丝杠机构驱动支撑座相对与第一支撑组件平移，第二支撑组件随定位座同步移动；当第二支撑组件对定位座进行支撑时，第二丝杠机构驱动支撑座相对与第二支撑组件平移，第一支撑组件随定位座同步移动，通过第一支撑座和第二支撑座的交替支撑实现了爬梯运动。

可选的，所述工作模块包括载物架，所述载物架底端与支撑座铰接，所述支撑座上设置有限制载物架与支撑座之间夹角的限位件。

通过采用上述技术方案，载物架与支撑座铰接，能够旋转载物架对载物架的角度进行调节，使载物架能够更好地承载货物。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

通过设置第一支撑组件和第二支撑组件，并设置驱动件，使得第一支撑组件和第二支撑组件能够交替对支撑座进行支撑，使得支撑座在楼梯上前行时能够保持较为平稳的状态；

通过设置驱动电机、第一带传动机构和第二带传动机构，使驱动电机能够在换档件的作用下分别驱动第一支撑组件和第二支撑组件与支撑座相对移动，只需一个驱动源，成本较低。

附图说明

图1是本申请实施例1仿真行走式爬梯机器人的立体结构示意图；

图2是图1中仿真行走式爬梯机器人爬梯的中间状态示意图；

图3是图1中仿真行走式爬梯机器人爬梯的结束状态示意图；

图4是图1的剖面结构示意图；

图5是图1中A的局部放大示意图；

图6是本申请实施例3的立体结构示意图；

图7是本申请实施例3的驱动件的结构示意图；

图8是本申请实施例4的立体结构示意图。

附图标记说明：1、支撑座；2、第一支撑组件；3、第二支撑组件；4、载物架；5、支撑板；6、伸缩气缸；7、底板；8、第一电机；9、第二电机；10、第一驱动齿轮；11、第一从动齿轮；12、第二驱动齿轮；13、第二从动齿轮；14、限位板；15、限位槽；16、限位杆；17、驱动电机；18、第三齿轮；19、第一齿轮；20、第二齿轮；21、第一从动带轮；22、第一主动带轮；23、第二主动带轮；24、第二从动带轮；25、换挡气缸；26、第一丝杆；28、第一支撑板；29、第二支撑板；30、滑槽。

具体实施方式

以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。

本申请公开一种仿真行走式爬梯机器人。

实施例1：

参照图1-3，一种仿真行走式爬梯机器人，包括行走模块和工作模块，行走模块包括支撑座1，支撑座1的底部设置有用于进行支撑的第一支撑组件2和第二支撑组件3，工作模块包括载物架4，载物架4铰接在支撑座1上，使用时能够将货物放置到载物架4上，然后通过行走模块带动支撑座1和载物架4爬梯。

参照图4，第一支撑组件2包括支撑板5，支撑板5的上表面于中心位置垂直固定有转轴，转轴与支撑座1转动连接，支撑板5的下表面的两端分别设置有支撑腿，支撑腿包括垂直固定在支撑板5上的伸缩气缸6，伸缩气缸6远离支撑板5的一端固定有底板7。第二支撑组件3的结构第一支撑组件2基本相同，不同之处在于第二支撑组件3的支撑腿包括支撑杆和固定在支撑杆上的底板7。

支撑座1的下表面设置有驱使第一支撑组件2和第二支撑组件3绕转轴旋转的驱动件，驱动件包括固定在支撑座1上的第一电机8和第二电机9，第一电机8的输出轴上固定有第一驱动齿轮10，第一支撑组件2的转轴上固定有与第一驱动齿轮10啮合的第一从动齿轮11，第一电机8启动时能够通过第一驱动齿轮10和第一从动齿轮11的啮合驱使转轴与支撑座1之间相对转动；第二电机9的输出轴上固定有第二驱动齿轮12，第二支撑组件3的转轴上固定有与第二驱动齿轮12啮合的第二从动齿轮13，第二电机9启动时能够通过第二驱动齿轮12和第二从动齿轮13的啮合驱使转轴与支撑座1之间相对转动。

参照图1和图5，载物架4包括呈L型设置长板和短板，长板靠近短板的一端与支撑座1铰接，在运输货物时能够根据需求旋转载物架4，使载物架4旋转到合适的角度，在货物体积较小时，能够将短板旋转到接近水平的状态，使短板主要承担货物的载荷；当货物的体积较大时，能够将长板旋转到接近水平的状态，使支撑座1的上表面能够更多地与长板接触，对长板进行支撑。

支撑座1上设置有限制载物架4与支撑座1之间夹角的限位件，限位件包括固定在支撑座1上的限位板14，限位板14上开设有弧形的限位槽15，限位槽15的圆心与载物架4的铰接轴轴线重合，长板上固定有限位杆16，限位杆16穿设在限位槽15内，限位杆16上螺纹连接有锁紧螺母，旋紧锁紧螺母时，能够通过锁紧螺母与限位板14之间的摩擦力来限制载物架4的角度。

本实施例一种仿真行走式爬梯机器人的实施原理为：在工作时首先伸缩气缸6伸长，使第二支撑组件3离开地面，第一支撑组件2对支撑座1进行支撑，使支撑座1上移；然后启动第一电机8，通过第一驱动齿轮10和第一从动齿轮11的啮合驱使转轴与支撑座1之间相对转动，使支撑座1绕第一支撑组件2的转轴旋转，通过控制旋转的角度，能够控制前行的方向，当需要直线移动时，支撑座1的旋转角度为180度；接着伸缩气缸6缩回一段，使得第二支撑组件3对支撑座1进行支撑、第一支撑组件2离开地面；然后启动第二电机9，通过第二驱动齿轮12和第二从动齿轮13的啮合驱使转轴与支撑座1之间相对转动，使支撑座1绕第二支撑组件3的转轴旋转；接着伸缩气缸6伸出，使第一支撑组件2与地面接触，并将支撑座1顶起，重复上述步骤即可使仿真行走式爬梯机器人完成爬行动作。

实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处在于第二支撑组件3与第一支撑组件2的结构相同，均包括伸缩气缸6。

在工作时首先第一支撑组件2的伸缩气缸6伸长、第二支撑组件3的伸缩气缸6缩回，使第二支撑组件3离开地面，第一支撑组件2对支撑座1进行支撑；然后启动第一电机8，通过第一驱动齿轮10和第一从动齿轮11的啮合驱使转轴与支撑座1之间相对转动，使支撑座1绕第一支撑组件2的转轴旋转；接着第二伸缩组件的伸缩气缸6伸出，第一伸缩组件的伸缩气缸6缩回，使得第二支撑组件3对支撑座1进行支撑、第一支撑组件2离开地面；然后启动第二电机9，通过第二驱动齿轮12和第二从动齿轮13的啮合驱使转轴与支撑座1之间相对转动，使支撑座1绕第二支撑组件3的转轴旋转；接着第一支撑组件2的伸缩气缸6伸出，使第一支撑组件2与地面接触，并将支撑座1顶起，重复上述步骤即可使仿真行走式爬梯机器人完成爬行动作。

实施例3：

参照图6和图7，本实施例与实施例1的不同之处在于：驱动件包括固定在支撑座1上的驱动电机17，驱动电机17的输出轴上沿轴向滑动连接有第三齿轮18，驱动电机17的输出轴与第三齿轮18通过键连接，以限制第三齿轮18与驱动电机17输出轴之间的相对转动。

支撑座1的底面与第三齿轮18的两侧各自设置有第一齿轮19和第二齿轮20，第一齿轮19和第二齿轮20均通过连接轴与支撑座1转动连接。其中第一齿轮19上同轴固定有第一主动带轮22，第一支撑组件2的转轴上同轴固定有第一从动带轮21，第一主动带轮22与第一从动带轮21之间张紧套设有皮带；第二齿轮20上同轴固定有第二主动带轮23，第二支撑组件3的转轴上同轴固定有第二从动带轮24，第二主动带轮23与第二从动带轮24之间同样张紧套设有皮带。

支撑座1上设置有驱使第三齿轮18沿轴向移动的换挡气缸25，当换挡气缸25伸出时，第三齿轮18与第一齿轮19啮合，驱动电机17能够带动第一支撑组件2与支撑座1相对转动；当换挡气缸25缩回时，第三齿轮18与第二齿轮20啮合，驱动电机17能够带动第二支撑组件3与支撑座1相对转动。

本申请实施例一种仿真行走式爬梯机器人的实施原理为：在第一支撑组件2对支撑座1进行支撑时，换挡气缸25伸出，使第三齿轮18与第一齿轮19啮合，驱动电机17接通电源带动第三齿轮18旋转，进而带动第一齿轮19旋转，通过带传动驱使支撑座1绕第一支撑座1的转轴旋转；在第二支撑组件3对支撑座1进行支撑时，换挡气缸25缩回，使第三齿轮18与第二齿轮20啮合，驱动电机17接通电源带动第三齿轮18旋转，进而带动第二齿轮20旋转，通过带传动驱使支撑座1绕第二支撑座1的转轴旋转。

实施例4：

参照图8，本实施例与实施例1的不同之处在于，驱动组件包括第一丝杠机构和第二丝杠机构，第一丝杠机构包括转动连接在支撑座1上的第一丝杆26和驱使第一丝杆26旋转的电机，第二丝杠机构包括转动连接在支撑座1上的第二丝杆和驱使第二丝杆旋转的电机。第一支撑组件2包括第一支撑板28和固定在第一支撑板28上的伸缩气缸6，第一支撑板28与第一丝杆26螺纹配合，第二支撑组件3包括第二支撑板29和固定在第二支撑板29上的伸缩气缸6，第二支撑板29与第二丝杆螺纹配合，支撑座1上开设有供第一支撑板28和第二支撑板29滑动的滑槽30。

本申请实施例一种仿真行走式爬梯机器人的实施原理为：在第一支撑组件2对支撑座1进行支撑时，第二支撑组件3的伸缩气缸6缩回，使第二支撑组件3离开地面，电机驱动第一丝杆26旋转，通过第一丝杆26与第一支撑板28的螺纹配合驱使支撑座1沿第一丝杆26方向移动，第二支撑组件3随支撑座1同步移动；接着第二支撑组件3的伸缩气缸6伸出、第一支撑组件2的伸缩气缸6缩回，使第一支撑组件2离开地面、第二支撑组件3对支撑座1进行支撑，电机驱动第二丝杆旋转，通过第二丝杆与第二支撑板29的螺纹配合驱使支撑座1沿第二丝杆方向移动，第一支撑组件2随支撑座1同步移动。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种仿真行走式爬梯机器人，其特征在于：包括行走模块和工作模块，所述行走模块包括：用于支撑工作模块的支撑座(1)；

与支撑座(1)活动连接的第一支撑组件(2)和第二支撑组件(3)，所述第一支撑组件(2)和第二支撑组件(3)中至少有一个设置有伸缩结构；

驱使第一支撑组件(2)和第二支撑组件(3)与支撑座(1)相对移动的驱动件；

所述伸缩结构将支撑座(1)配置为：由第一支撑组件(2)进行支撑的第一状态和由第二支撑组件(3)进行支撑的第二状态；

在所述第一状态下，所述驱动件驱使第一支撑组件(2)与支撑座(1)之间相对移动，在所述第二状态下，所述驱动件驱使第二支撑组件(3)与支撑座(1)之间相对移动，实现第一支撑组件(2)和第二支撑组件(3)的交替前行。

2.根据权利要求1所述的一种仿真行走式爬梯机器人，其特征在于：所述第一支撑组件(2)和第二支撑组件(3)均与支撑座(1)转动配合，所述驱动件驱使第一支撑组件(2)和第二支撑组件(3)与支撑座(1)相对旋转。

3.根据权利要求2所述的一种仿真行走式爬梯机器人，其特征在于：所述驱动件包括设置与支撑座(1)上的第一电机(8)和第二电机(9)，所述第一电机(8)通过齿轮传动结构与第一支撑组件(2)传动连接，所述第二电机(9)通过齿轮传动机构与第二支撑组件(3)传动连接。

4.根据权利要求2所述的一种仿真行走式爬梯机器人，其特征在于：所述驱动件包括：固定在支撑座(1)上的驱动电机(17)；

与第一支撑组件(2)传动连接的第一带传动机构；

与第二支撑组件(3)传动连接的第二带传动机构；

换挡件，所述换挡件将驱动电机(17)配置为与第一带传动机构传动连接或与第二带传动机构传动连接的状态。

5.根据权利要求4所述的一种仿真行走式爬梯机器人，其特征在于：所述换挡件包括：与所述第一带传动机构的带轮同轴连接的第一齿；

与所述第二带传动机构的带轮同轴连接的第二齿轮(20)；

沿轴向滑动连接在所述驱动电机(17)输出轴上的第三齿轮(18)；

拨动第三齿轮(18)沿轴向移动的换挡气缸(25)，所述换挡气缸(25)将所述第三齿轮(18)配合为与第一齿轮(19)啮合的状态或与第二齿轮(20)啮合的状态。

6.根据权利要求2所述的一种仿真行走式爬梯机器人，其特征在于：所述第一支撑组件(2)和第二支撑组件(3)均包括支撑板(5)和设置在支撑上的两个支撑腿，所述支撑板(5)上设置有转轴，所述转轴与支撑座(1)转动配合。

7.根据权利要求1所述的一种仿真行走式爬梯机器人，其特征在于：所述第一支撑组件(2)和第二支撑组件(3)分别与支撑座(1)沿直线滑动配合，所述驱动件包括驱使第一支撑组件(2)滑动第一丝杠机构和驱使第二支撑组件(3)滑动的第二丝杠机构。

8.根据权利要求1所述的一种仿真行走式爬梯机器人，其特征在于：所述工作模块包括载物架(4)，所述载物架(4)底端与支撑座(1)铰接，所述支撑座(1)上设置有限制载物架(4)与支撑座(1)之间夹角的限位件。

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