CN115214819B - 一种高稳定性的全自动爬楼装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高稳定性的全自动爬楼装置以水平载物车和两个多足总成为主体；两个多足总成分别设置于水平载物车左右两侧，且通过设置于水平载物车上的姿态调整装置连接。在爬楼过程中的任意状时刻，每侧多足总成都有一组行走支撑组处于支撑状态。姿态调整装置可驱动水平载物车相对两侧多足总成旋转。水平载物车设有水平载物台在载物过程中始终保持水平姿态；本爬楼装置无需外力辅助即可完成平地移动状态与爬楼移动状态之间的转化过程。爬楼过程中，至少有三对足支撑在三个阶梯上；两边多足机构在支撑状态时机械锁死，稳定性高；运输行程短，能效比高；被运输物在爬楼过程中相对楼梯斜面平行运动，几乎无震动。

Description

一种高稳定性的全自动爬楼装置

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别涉及一种高稳定性的全自动爬楼装置。

背景技术

伴随着自动化水平的不断提高，各式各样的机器人正越来越多的能够替代传统人工作业。楼梯是运输机器人的一项重要任务。

目前爬楼机器人存在自动化程度较低、稳定性较差、使用场景单一的问题。例如，CN216439457U公布了一种带减震和防撞结构的爬楼轮椅，仍然需要人工辅助上楼。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种无晃动的具有爬楼功能的货物移动装置，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种高稳定性的全自动爬楼装置，包括水平载物车、左侧多足总成及右侧多足总成，所述左侧多足总成及右侧多足总成分别设置于水平载物车左右两侧，所述左侧多足总成及右侧多足总成通过设置于水平载物车上的姿态调整装置连接，且通过姿态调整装置可驱动水平载物车相对两侧多足总成旋转并移动。

进一步的，所述水平载物车包括车架、水平平台总成及可自动起落的起落车轮；所述起落车轮设置在车架两端位置处；所述水平平台总成包括水平载物台、连杆、螺母座及丝杆，所述水平载物台上设有连杆基座，连杆基座与连杆一端转动连接，连杆另一端与螺母座转动连接；所述螺母座与丝杆相配合，且丝杆一端与丝杆电机连接。

进一步的，所述姿态调整装置包括车轴、滑动器及舵机；滑动器位于车轴两侧，并与车架上的载物车滑槽配合，使车架相对车轴滑动。

进一步的，所述左侧多足总成与右侧多足总成结构相同，均包括多足总成基体、至少两个多足驱动装置、至少两个行走支撑组及至少两个锁死装置；所述多足驱动装置及锁死装置均设置于多足总成基体上；所述行走支撑组在多足驱动装置的驱动下相对多足总成基体滑动，并能被锁死装置锁定。

进一步的，所述多足总成基体包括基板及设置在基板下方的滑槽件，所述行走支撑组与滑槽件滑动配合。

进一步的，所述多足驱动装置包括电机及齿轮，所述电机固定在基板上，齿轮固定在电机输出轴上，所述多足驱动装置的数量与行走支撑组数量相同。

进一步的，所述行走支撑组包括行走支撑组基体、多足联动器及多个行走支撑足；多个所述行走支撑足均穿过基板并与多足联动器转动连接。

进一步的，所述行走支撑组基体包括行走支撑组基板、滑轮架、滑轮组及多足运动基座；所述行走支撑组基板上设有多个行走支撑足限位槽，所述多足运动基座设置在行走支撑组基板下方，且多足运动基座与行走支撑足限位槽数量相对应；所述行走支撑组基板上设有与锁死装置配合使用的锁死凸台。

进一步的，所述多足联动器包括连接多个行走支撑足的多足联动基体及联动齿条，多足联动基体和联动齿条固定连接。

进一步的，所述行走支撑足包括支撑杆、调节电机及压敏垫块；所述支撑杆上设有与多足运动基座铰接的支撑组滑槽；所述支撑杆一端与多足联动基体铰接，另一端设有调节电机，调节电机一端设有压敏垫块，并通过压敏垫块移动调节行走支撑足的长度。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1）无需外力辅助全自动完成搬运任务：无需外力辅助即可完成平地移动状态与爬楼移动状态之间的转化过程。

2）稳定性高：爬楼过程中，至少有三对足支撑在三个阶梯上。两边多足机构在支撑状态时机械锁死。且载物平台任意时刻均保持水平。

3）运输行程短，能效比高：被运输物在爬楼过程中相对楼梯斜面平行运动，几乎无震动。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明整体底部结构示意图；

图3为本发明尾部示意图；

图4为本发明多足总成内部结构示意图；

图5为本发明行走支撑组结构示意图；

图6为本发明行走支撑足结构示意图；

图7为本发明水平载物车结构示意图；

图8为本发明水平载物车侧视图；

图9为本发明爬楼状态示意图；

图10为本发明爬楼状态侧视图；

图11为本发明爬楼状态转向平地状态过程一示意图；

图12为本发明爬楼状态转向平地状态过程二示意图；

图13为本发明锁死装置结构示意图；

图14为本发明滑动器采用螺母座方案示意图；

图中：1、起落车轮；2、水平载物车；21、车架；211、载物车滑槽；22、姿态调整装置；221、车轴；222、滑动器；223、舵机；23、水平平台总成；231、水平载物台；2311、连杆基座；232、连杆；233、螺母座；234、丝杆电机；235、丝杆；3、左侧多足总成；4、右侧多足总成；41、保护罩；42、多足总成基体；421、基板；422、几字型；43、多足驱动装置；431、齿轮；432、电机；44、行走支撑组；441、行走支撑组基体；4411、行走支撑组基板；44111、行走支撑足限位槽；4412、滑轮架；4413、滑轮组；4414、多足运动基座；4415、锁死凸台；442、多足联动器；4421、联动齿条；4422、多足联动基体；443、行走支撑足；4431、支撑杆；44311、支撑组滑槽；4432、调节电机；4433、压敏垫块；45、锁死装置、451、锁死装置基体、452、锁舌。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1-8所示，一种高稳定性的全自动爬楼装置，包括水平载物车2、左侧多足总成3及右侧多足总成4。两个多足总成分别设置于水平载物车2左右两侧，且通过设置于水平载物车2上的姿态调整装置22连接且姿态调整装置22可驱动水平载物车2相对两侧多足总成旋转。

水平载物车2包括车架21、姿态调整装置22、水平平台总成23和起落车轮1。

姿态调整装置22位于水平载物车2中部并连接两侧多足总成4，在爬楼过程中调整水平载物车2姿态；姿态调整装置22包括一个车轴221、两个滑动器222和两个舵机223；滑动器222位于车轴221两侧，并于车架21上的载物车滑槽211配合，使车架21相对车轴221滑动。

作为优选，如图14所示，滑动器222也可为螺母组，配合丝杆、电机实现上述功能。

水平平台总成23可保持货物始终水平，包括直接承载货物的水平载物台231、连杆232、螺母座233、丝杆电机234和丝杆235。连杆232一端转动连接水平载物台231设置的连杆基座2311，一端转动连接螺母座233。螺母座233套接于丝杆235上。丝杆电机234可驱动丝杆235转动，从而使螺母座233在丝杆235轴向上移动，继而通过连杆保证水平载物台231始终处于水平状态。

车架21上还设有4个起落车轮1；当本爬楼装置处于爬楼状态时，起落车轮1全部收起，由两个多足总成驱动本爬楼装置。当本爬楼装置处于平地行驶状态时，两侧行走支撑足收起，起落车轮1全部落下，驱动本爬楼装置行驶，起落车轮1类似飞机上的起落架，可以自动收起和放下。

多足总成4包括保护罩41、一个多足总成基体42、两个多足驱动装置43、两个行走支撑组44和两个锁死装置45；多足总成基体42与舵机223固定连接，是多足总成4运动过程的参照物。多足总成基体42包括基板421和基板421上设置的滑槽件422（几字型件）；滑槽件422与行走支撑组44上设置的支撑组滑轮组4413配合使用，使行走支撑组44相对多足总成基体42滑动。

多足驱动装置43包括电机432和齿轮431；齿轮431与行走支撑组44上设置的联动齿条4421啮合，用于驱动行走支撑组44相对多足总成基体42滑动，且每个多足驱动装置43是被独立控制的。

行走支撑组44包括一个行走支撑组基体441、两个多足联动器442和六个行走支撑足443；每个多足联动器442包括三个行走支撑足443。行走支撑组基体441包括一个行走支撑组基板4411、对称设置的两个滑轮架4412、三对支撑组滑轮组4413、三个多足运动基座4414和一个锁死凸台4415。滑轮架4412上设置有支撑组滑轮组4413，两者与几字型件配合使用，使行走支撑组44可相对多足总成基体42滑动；多足运动基座4414与行走支撑足443上设置的支撑组滑槽44311配合使用；锁死凸台4415与多足总成基体42上设置的锁死装置45配合使用。具体的，锁死装置45包括锁死装置基体451和锁舌452，如图13所示类似门锁的结构；当行走支撑组44向前滑动到前部时，锁舌452自动卡住锁死凸台4415使得行走支撑组44与多足总成基体42固定。

多足联动器422包括连接三个行走支撑足443的多足联动基体4422和一个联动齿条4421；多足联动基体4422和一个联动齿条4421固定连接。行走支撑足443包括支撑杆4431、调节电机4432和压敏垫块4433；支撑杆4431一端与多足联动基体4422铰接，且设有与多足运动基座4414铰接的支撑组滑槽44311；支撑杆4431另一端设有调节电机4432，可使压敏垫块4433移动调节行走支撑足443的长度；调节电机4432一端设有压敏垫块4433。

如图9-12所示：

本爬楼装置爬楼过程如下：

步骤1：杆电机234通过驱动丝杆235、螺母座232、连杆232保持水平载物台231处于水平状态，并将货物放置于水平载物台231上；

步骤2：左、右多足总成的多足驱动装置43分别驱动各自的两个行走支撑组44在多足总成基体42上相对滑动，类似于人体爬楼动作，且爬楼过程中左、右多足总成的行走支撑组44要动作一致；

当本爬楼装置爬楼由爬楼状态转向平地状态时：

步骤1：姿态调整装置22驱动车架21转向水平；

步骤2：位于水平载物车2前部的两个起落车轮1放下，驱动水平载物车2向前移动。当水平载物车2完全位于平地上方时，后部的两个起落车轮1放下。此时，本爬楼装置由水平载物车2支撑。

步骤3：两侧行走支撑足443收起后。

步骤4：姿态调整装置22驱动两侧多足总成4处于水平姿态。

步骤5：滑动器222驱动两侧多足总成归位。

上述内容描述了本发明的使用原理、特征和有益效果。本领域的相关人员根据上述内容可以了解，上述内容并未限制本发明，上述的实施例和说明书描述的是本发明的基本原理和特征，在符合本发明构思的前提之下，本发明还可进行各种变化改进，这些改进都应落入本发明要求保护的范围之内。

Claims (2)

1.一种高稳定性的全自动爬楼装置，其特征在于，其特征在于，包括水平载物车（2）、左侧多足总成（3）及右侧多足总成（4），所述左侧多足总成（3）及右侧多足总成（4）分别设置于水平载物车（2）左右两侧，所述左侧多足总成（3）及右侧多足总成（4）通过设置于水平载物车（2）上的姿态调整装置（22）连接，且通过姿态调整装置（22）可驱动水平载物车（2）相对两侧多足总成（4）旋转并移动；

所述水平载物车（2）包括车架（21）、水平平台总成（23）及起落车轮（1）；所述起落车轮（1）设置在车架（21）两端位置处；所述水平平台总成（23）包括水平载物台（231）、连杆（232）、螺母座（233）及丝杆（235），所述水平载物台（231）上设有连杆基座（2311），连杆基座（2311）与连杆（232）一端转动连接，连杆（232）另一端与螺母座（233）转动连接；所述螺母座（233）与丝杆（235）相配合，且丝杆（235）一端与丝杆电机（234）连接；

所述姿态调整装置（22）包括车轴（221）、滑动器（222）及舵机（223）；滑动器（222）位于车轴（221）两侧，并与车架（21）上的载物车滑槽（211）配合，使车架（21）相对车轴（221）滑动；

所述左侧多足总成（3）与右侧多足总成（4）结构相同，均包括多足总成基体（42）、至少两个多足驱动装置（43）、至少两个行走支撑组（44）及至少两个锁死装置（45）；所述多足驱动装置（43）及锁死装置（45）均设置于多足总成基体（42）上；所述行走支撑组（44）在多足驱动装置（43）的驱动下相对多足总成基体（42）滑动，并能被锁死装置（45）锁定；

所述多足总成基体（42）包括基板（421）及设置在基板（421）下方的滑槽件（422），所述行走支撑组（44）与滑槽件（422）滑动配合；

所述多足驱动装置（43）包括电机（432）及齿轮（431），所述电机（432）固定在基板（421）上，齿轮固定在电机（432）输出轴上，所述多足驱动装置（43）的数量与行走支撑组（44）数量相同；

所述行走支撑组（44）包括行走支撑组基体（441）、多足联动器（442）及多个行走支撑足（443）；多个所述行走支撑足（443）均穿过基板（421）并与多足联动器（442）转动连接；

所述行走支撑组基体（441）包括行走支撑组基板（4411）、滑轮架（4412）、滑轮组（4413）及多足运动基座（4414）；所述行走支撑组基板（4411）上设有多个行走支撑足限位槽（44111），所述多足运动基座（4414）设置在行走支撑组基板（4411）下方，且多足运动基座（4414）与行走支撑足限位槽（44111）数量相对应；所述行走支撑组基板（4411）上设有与锁死装置（45）配合使用的锁死凸台（4415）；

所述多足联动器（442）包括连接多个行走支撑足（443）的多足联动基体（4422）及联动齿条（4421），多足联动基体（4422）和联动齿条（4421）固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种高稳定性的全自动爬楼装置，其特征在于，所述行走支撑足（443）包括支撑杆（4431）、调节电机（4432）及压敏垫块（4433）；所述支撑杆（4431）上设有与多足运动基座（4414）铰接的支撑组滑槽（44311）；所述支撑杆（4431）一端与多足联动基体（4422）铰接，另一端设有调节电机（4432），调节电机（4432）一端设有压敏垫块（4433），并通过压敏垫块（4433）移动调节行走支撑足（443）的长度。