CN114291178B - 便携式运货上楼机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种涉及机器人领域的便携式运货上楼机器人系统，包括活动组件、气囊、驱动模块以及控制模块，相邻两个活动组件通过气囊连接，活动组件内安装有驱动模块和控制模块；控制模块控制驱动模块进行驱动，驱动模块带动活动组件进行调整并转动。本发明采用全新的一种便携式运货上楼机器人系统设计，有效的解决了各地区楼梯形状、大小、长度各有不同的问题，对于楼梯拐角处机器人装置也能轻松拐过，不必每层楼手动调节装置，实现了轻便货物运送上楼，具有适应性好，操作方便等优点。

Description

便携式运货上楼机器人系统

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体地，涉及便携式运货上楼机器人系统。

背景技术

现在人们生活的城市中存在大量的多层楼房，这些楼房由于整体高度不高所以普遍没有安装电梯，人们的上下楼以楼梯为主。同时这些多层楼房建造距今天也有段时日，在这些多层中居住了大量的老年人。老年人由于体力的限制，爬上楼房已经是比较吃力，如果再提着东西上楼会更加重他们的负担。本装置就是放置于楼梯之上，在老年人上楼时能够帮助老年人将手中的东西运送上楼。现有快递行业和外卖行业也是发展迅速，快递员和外卖员们常常需要爬上楼层，极度的不方便，本装置也可以很好的解决‘最后一公里’的问题，节约了大量人力。现有利用楼梯扶手实现货物运送上楼的产品极为有限，一些固定安装于楼梯上利用绳索直接吊上楼的装置成本较高且需要花费时间固定安装，在吊装的过程中危险性也比较大，也不能很好的实现多楼层共用。

经现有技术专利文献检索发现，中国发明专利公开号为CN112389560A，公开了一种具有润滑功能的爬楼梯机器人的固定货物机构，属于爬楼梯机器人领域，包括主体、爬梯机构、存储机构、动力机构、限位机构和润滑机构；通过爬楼机构的设置便于主体自行攀爬楼梯，而无需人为的参与，节省了劳动力，动力机构设于主体的内部，通过动力机构的设置能够减小电机的负载，且能够避免运行时主体滑落，通过存储机构的设置便于将需要运送的货物装载于主体的内部，且能够避免货物在移动时掉落，提高了移动货物时的安全性，限位机构设于存储机构的内部，通过限位机构的设置便于开合主体的内部，避免存储机构的意外打开，通过润滑机构的设置便于对限位机构内部的活动部件进行润滑作用，避免其内部因为润滑不畅而造成的卡死现象。而本发明提供了利用扶手进行安装的搬运货物的机器人，解决成本高、吊装难、使用繁琐等问题。因此，该文献与本发明所介绍的方法是属于不同的发明构思。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种便携式运货上楼机器人系统。

根据本发明提供的一种便携式运货上楼机器人系统，包括活动组件、气囊、驱动模块以及控制模块，相邻两个活动组件通过气囊连接，活动组件内安装有驱动模块和控制模块；

控制模块控制驱动模块进行驱动，驱动模块带动活动组件进行调整并转动。

一些实施例中，活动组件包括壳体、驱动轮、驱动轮支架、驱动轮活性链接以及篮筐活动链接，驱动轮固定于驱动轮支架上，驱动轮支架通过驱动轮活性链接连接于壳体底部，壳体的顶部设有篮筐活动链接；

驱动轮支架通过驱动轮活性链接调整角度，从而改变驱动轮之间的距离。

一些实施例中，活动组件还包括辅助轮和辅助轮支架，辅助轮通过辅助轮支架连接于壳体底部中间位置。

一些实施例中，驱动模块包括电源、轮毂电机以及气囊气泵，轮毂电机和气囊气泵分别通过电源进行供电；

轮毂电机安装于驱动轮内，通电后的轮毂电机驱动驱动轮进行转动；通电后的气囊气泵对气囊进行充气或放气。

一些实施例中，控制模块包括按键、气囊控制电磁阀、微处理器以及气压传感器，微处理器分别与按键、气囊控制电磁阀、气压传感器以及驱动模块信号连接。

一些实施例中，气囊控制电磁阀包括第一端口、第二端口以及第三端口，第一端口连接气囊，第二端口连接大气，第三端口连接气囊气泵。

一些实施例中，气压传感器连接于气囊中。

一些实施例中，篮筐活性链接采用球头链接。

一些实施例中，驱动轮的轮面上设有防滑条纹。

一些实施例中，还包括篮筐，篮筐通过篮筐活性链接连接于壳体顶部；篮筐通过篮筐活性链接实现相对角度的旋转。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)本发明有效利用了楼梯扶手这一现成的导轨，通过调节各个驱动轮的角度，增强机器人对各种扶手的适应性，驱动轮驱动有效的解决了各地区楼梯形状、大小、长度各有不同的问题；

(2)本发明对于楼梯的拐角处，通过调节前后壳体连接的气囊压力，也可以很好的实现机器人在不同楼层楼梯扶手连接处的转向，不必每层楼手动调节装置，实现了轻便货物运送上楼，具有操作方便、无需安装、结构合理、成本低等优点。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的正视图；

图3为本发明的侧视图；

图4为本发明壳体内结构和控制连接示意图；

图5为本发明的电磁阀结构图；

图6为本发明的控制流程图；

图7位本发明的楼梯放置示意图。

图中标号：

活动组件1、壳体10、驱动轮11、驱动轮支架12、驱动轮活性链接13、辅助轮14、辅助轮支架15、篮筐活动链接16、气囊2、篮筐3、驱动模块4、电源41、轮毂电机42、气囊气泵43、控制模块5、按键51、气囊控制电磁阀52、微处理器53、气压传感器54。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

本发明提供的一种便携式运货上楼机器人系统，包括活动组件1、气囊2、篮筐3、驱动模块4以及控制模块5，相邻两个活动组件1通过气囊2连接，活动组件1内安装有驱动模块4和控制模块5，篮筐3活动连接于活动组件1顶部，控制模块5控制驱动模块4进行驱动，驱动模块4带动活动组件1进行调整并转动，活动组件1的移动带动篮筐3内的货物进行移动。

活动组件1包括壳体10、驱动轮11、驱动轮支架12、驱动轮活性链接13、辅助轮14、辅助轮支架15以及篮筐活动链接16，驱动轮11的轮面上设有防滑条纹，有效实现驱动轮11的防滑型。驱动轮11固定于驱动轮支架12上，驱动轮支架12通过驱动轮活性链接13连接于壳体10底部，驱动轮支架12通过驱动轮活性链接13调整角度，从而改变驱动轮11之间的距离。壳体10的顶部设有篮筐活动链接16，篮筐3通过篮筐活性链接16连接于壳体10顶部，篮筐3通过篮筐活性链接16实现相对角度的旋转。辅助轮14通过辅助轮支架15连接于壳体10底部中间位置，辅助轮14主要起到支撑减小摩擦力作用，并无实际动力。

根据图4可知，驱动模块4包括电源41、轮毂电机42以及气囊气泵43，轮毂电机42和气囊气泵43分别通过电源41进行供电；轮毂电机42安装于驱动轮11内，通电后的轮毂电机42驱动驱动轮11进行转动；通电后的气囊气泵43对气囊2进行充气或放气。优选的，气囊2分为柔性状态和刚性状态，通过气囊气泵43改变状态。

根据图5可知，控制模块5包括按键51、气囊控制电磁阀52、微处理器53以及气压传感器54，按键51气位于壳体11外壁上，气压传感器54连接于气囊2中。微处理器53分别与按键51、气囊控制电磁阀52、气压传感器54以及驱动模块4信号连接。气囊控制电磁阀52包括第一端口521、第二端口522以及第三端口523，第一端口521连接气囊2，第二端口522连接大气，第三端口523连接气囊气泵43。

工作原理：将货物放置在篮筐3内部，驱动轮活动链接13调整与驱动轮支架12之间的角度，从而改变驱动轮11之间的距离；通过按键51输入指令，电源41对各部件进行供电，在微处理器53的控制下，驱动轮毂电机42进行转动，带动驱动轮11进行转动，使整体结构前进或后退，带动货物进行运输至指定位置；在此过程中，微处理器53根据气压传感器54对气囊2内气压进行反馈，在微处理器53控制打开气囊控制电磁阀52，对气囊2进行充、放大气，使其改变形态。

实施例2

本实施例2实在是实力1的基础上完成的，具体的：

根据图4可知，将电源41、按键51以及微处理器53放在其中一个壳体10中，气压传感器54、气囊控制电磁阀52以及气囊气泵43放置在另一个壳体10中，可以使两个壳体的重量均衡分配。壳体10连接面设有开孔，开孔内连接有线路使壳体之间电路连接。气囊气泵43连接的可以10中开孔较大，便于进气。壳体10内部的各部件以焊接或者是锁扣等形式安装以保证稳固。

篮筐活动链接16采用球头连接，保证壳体10之间通过气囊2连接的活动性，在遇到楼梯不平整时，也可以实现壳体10之间上下角度的位移，增加了对老旧楼梯扶手的适应性。

工作原理：在上楼之前，用户将装置放置于楼梯扶手之上，然后调节两对驱动支架12之间的角度，合适之后拧动固定螺丝固定。由图7可知，驱动轮11与楼梯侧面紧密贴合在一起，两对辅助轮在楼梯两侧的相对位置保持水平，辅助轮14与楼梯正上面紧密贴合在一起，其中辅助轮支架与楼梯正上面垂直。需注意的是，本发明不局限于方形楼梯扶手，只要更改两对驱动轮支架12之间的角度即可实现对不同楼梯的适应。

根据图6可知，在上楼时，用户按下按键，机器启动并开始运作，微处理器53接收到按键51传来的电信号。此时微处理器53接通气压传感器54，测量气囊2内部压力是否足够，如果不够，微处理器53发出控制信号给气囊气泵43进行打气，在气压传感器54返回合适值后，微处理器53发出气囊气泵43的停止信号；如果压力过大，微处理器53控制气囊控制电磁阀52通往大气的第二端口522开启进行放气，在气压传感器54返回合适值后，微处理器53发出气囊控制电磁阀52的停止信号。自检完毕后，微处理器53发出控制信号，驱动轮11的轮毂电机42开始运作，整个机器沿楼梯扶手开始向上。

在上升到楼梯扶手的转弯处，后面的壳体10会发生角度扭转，这时气囊2受到挤压，气囊2内部压力开始增大，气压传感器54传递气压信号到微处理器53，微处理器53此时根据反馈的气压值进行放气操作，保证壳体10可以进行正常扭转，同时壳体10与篮筐3的连接处也会因为力的作用发生一定角度的扭转。

在经过楼梯扶手拐弯处后，气囊2压力会减小，微处理器53再次发出信号增大气压，装置继续上楼正常运作。

更为具体的，驱动轮支架12与壳体10的活性连接建议使用铰链，机械结构简单成本低，但也可以更改为其他模式的连接结构，例如舵机一类的可活动可调节的连接。驱动轮内部安装有轮毂电机，在电源和驱动模块的双重作用下可以沿楼梯扶手前进。壳体上的副驱动轮支架不需要进行活动，以焊接形式安装在壳体上。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (6)

1.一种便携式运货上楼机器人系统，其特征在于，包括活动组件（1）、气囊（2）、驱动模块（4）以及控制模块（5），相邻两个所述活动组件（1）通过所述气囊（2）连接，所述活动组件（1）内安装有驱动模块（4）和控制模块（5）；

所述控制模块（5）控制所述驱动模块（4）进行驱动，所述驱动模块（4）带动所述活动组件（1）进行调整并转动；

所述活动组件（1）包括壳体（10）、驱动轮（11）、驱动轮支架（12）、驱动轮活性链接（13）以及篮筐活动链接（16），所述驱动轮（11）固定于所述驱动轮支架（12）上，所述驱动轮支架（12）通过驱动轮活性链接（13）连接于所述壳体（10）底部，所述壳体（10）的顶部设有所述篮筐活动链接（16）；

所述驱动轮支架（12）通过所述驱动轮活性链接（13）调整角度，从而改变所述驱动轮（11）之间的距离；

所述控制模块（5）包括按键（51）、气囊控制电磁阀（52）、微处理器（53）以及气压传感器（54），所述微处理器（53）分别与所述按键（51）、所述气囊控制电磁阀（52）、气压传感器（54）以及所述驱动模块（4）信号连接；

所述驱动模块（4）包括电源（41）、轮毂电机（42）以及气囊气泵（43），所述轮毂电机（42）和所述气囊气泵（43）分别通过所述电源（41）进行供电；

所述轮毂电机（42）安装于所述驱动轮（11）内，通电后的所述轮毂电机（42）驱动所述驱动轮（11）进行转动；通电后的所述气囊气泵（43）对所述气囊（2）进行充气或放气；

所述气囊控制电磁阀（52）包括第一端口（521）、第二端口（522）以及第三端口（523），所述第一端口（521）连接所述气囊（2），所述第二端口（522）连接大气，所述第三端口（523）连接所述气囊气泵（43）；

当上升到楼梯扶手的转弯处时，后面的壳体（10）会发生角度扭转，气囊（2）受到挤压，气囊（2）内部压力开始增大，气压传感器（54）传递气压信号到微处理器（53），微处理器（53）根据反馈的气压值进行放气操作，使壳体（10）进行正常扭转。

2.根据权利要求1所述的便携式运货上楼机器人系统，其特征在于，所述活动组件（1）还包括辅助轮（14）和辅助轮支架（15），所述辅助轮（14）通过所述辅助轮支架（15）连接于所述壳体（10）底部中间位置。

3.根据权利要求1所述的便携式运货上楼机器人系统，其特征在于，所述气压传感器（54）连接于所述气囊（2）中。

4.根据权利要求1所述的便携式运货上楼机器人系统，其特征在于，所述篮筐活动链接（16）采用球头链接。

5.根据权利要求1所述的便携式运货上楼机器人系统，其特征在于，所述驱动轮（11）的轮面上设有防滑条纹。

6.根据权利要求1所述的便携式运货上楼机器人系统，其特征在于，还包括篮筐（3），所述篮筐（3）通过所述篮筐活动链接（16）连接于所述壳体（10）顶部；所述篮筐（3）通过所述篮筐活动链接（16）实现相对角度的旋转。