CN116513330B - 一种智能爬楼梯机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能爬楼梯机器人，属于机器人技术领域。该智能爬楼梯机器人包括主体、两个行走机构和两个防偏向机构，两个行走机构并排设置于主体的底部，行走机构的两端能够相对于主体独立升降，防偏向机构设置于机架上且能够与台阶接触。本发明提供的智能爬楼梯机器人，主体用于盛放物品等，行走机构用于带动主体前进，两个防偏向机构能够根据自身的行走状态及与台阶的位置关系，判断主体的行进方向且控制两个行走机构的转速不同，实时调整智能爬楼梯机器人的行进方向，以使其始终能够沿着楼梯的方向前进，防止出现行进方向偏斜的情况发生，并且，智能爬楼梯机器人还可以随螺旋形楼梯的螺旋方向前进，适用于不同类型的楼梯。

Description

一种智能爬楼梯机器人

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种智能爬楼梯机器人。

背景技术

爬楼梯机器人，既能够在地面上行走，又可以沿楼梯爬行，在生活中的应用越来越广泛。

部分爬楼梯机器人的行走机构通常采用履带式结构，当行走机构沿楼梯的台阶爬行时，由于行走机构与台阶为线接触，行走机构与台阶之间可能打滑，从而使行走机构的行进方向偏斜，当行走机构偏斜严重时，可能会导致智能爬楼梯机器人侧翻，存在较大的安全隐患。另外，智能爬楼梯机器人在沿螺旋形楼梯爬行时，难以根据螺旋形楼梯的形状自主调整前进方向。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种智能爬楼梯机器人，能够根据自身的行走状态及与台阶的位置关系，实时调整智能爬楼梯机器人的行进方向，以使其始终能够沿着楼梯的方向前进，防止出现行进方向偏斜的情况发生，并且，智能爬楼梯机器人还可以随螺旋形楼梯的螺旋方向前进，适用于不同类型的楼梯。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种智能爬楼梯机器人，包括主体、两个行走机构和两个防偏向机构。

两个所述行走机构并排设置于所述主体的底部，所述行走机构包括机架和履带，所述履带可转动地套设于所述机架上，所述履带的底端为行走面，所述行走机构的两端能够相对于所述主体独立升降，以使所述行走面能够相对于所述主体倾斜。

所述防偏向机构设置于所述机架上且能够与台阶接触，根据两个所述防偏向机构与同一个台阶的顶面或侧面的位置关系，判断所述主体的行进方向且控制两个所述行走机构的转速不同，实现对所述主体行进方向的调节。

作为上述技术方案的可选方案，两个所述防偏向机构与两个所述行走机构一一对应。

所述防偏向机构包括滑块、防偏向弹簧、摆杆和复位弹簧，所述滑块可滑动地设置于所述机架的一侧且能够沿其高度方向滑动，所述防偏向弹簧分别与所述机架和所述滑块连接且使所述滑块具有向上运动的趋势，所述摆杆的顶端与所述滑块铰接，所述摆杆能够相对于所述滑块前后摆动且所述复位弹簧使所述摆杆具有复位的趋势。

所述主体和所述行走机构具有铰接部，所述铰接部设置有与所述主体固定的驱动件，所述驱动件与所述滑块对应，且随着所述行走机构相对于所述主体的倾斜角度变化，所述驱动件能够驱动所述滑块滑动。

当所述行走面相对于所述主体平行时，所述滑块在所述防偏向弹簧的作用下复位，所述摆杆的底端收缩至不低于所述行走面；当所述行走面相对于所述主体倾斜时，所述驱动件驱动所述滑块向下滑动，所述摆杆的底端伸出至所述行走面下方。

作为上述技术方案的可选方案，所述主体具有第一转轴，所述行走机构具有第二转轴，所述第一转轴和所述第二转轴同轴可转动地套接，所述驱动件与所述第一转轴固定连接，所述驱动件设置有驱动面，所述驱动面距所述第一转轴的中心线间距不等，所述驱动面与所述滑块抵接；当所述行走机构相对于主体转动时，所述滑块围绕所述第二转轴转动且与所述驱动面的不同位置抵接。

作为上述技术方案的可选方案，所述驱动件呈倒V形。

作为上述技术方案的可选方案，所述防偏向机构还包括触发件，所述触发件设置于所述机架上，所述触发件能够控制相应的所述行走机构动作。

所述摆杆能够向两侧摆动，当所述行走面相对于所述主体倾斜且所述摆杆在向任意一侧摆动时，所述摆杆均具有第一位置、第二位置和第三位置：当所述摆杆位于所述第一位置时，所述复位弹簧使所述摆杆沿所述行走机构的高度方向延伸，且所述摆杆的底端能够抵住台阶的顶面或侧面；当所述摆杆位于所述第二位置时，能够触发所述触发件；当所述摆杆位于所述第三位置时，所述摆杆的底端隐藏于所述行走面上方；当其中一个所述摆杆位于所述第二位置且另外一个所述摆杆位于所述第一位置与所述第二位置之间时，两个所述行走机构异步动作，直至两个所述摆杆均位于所述第二位置时恢复同步动作。

作为上述技术方案的可选方案，所述防偏向机构还包括第一滚轮，所述第一滚轮可转动地设置于所述摆杆的底端且用于与台阶滚动接触。

作为上述技术方案的可选方案，述智能爬楼梯机器人还包括防损机构，所述防损机构包括若干个防损件和锁定组件。

所述履带的一侧设置有若干个安装座，所述防损件包括防损转轴和防损板，所述防损转轴可转动地设置于所述安装座，所述防损板呈倒T形且包括立杆和横向板，所述立杆的底端与所述横向板连接，所述立杆的顶端与所述防损转轴固定；所述防损板在自身重力作用下，所述横向板始终保持水平状态。

当所述行走面水平时，所述横向板不低于所述行走面；当所述行走面倾斜时，与其邻近的所述横向板的一端低于所述行走面，且所述防损件被所述锁定组件锁定。

作为上述技术方案的可选方案，所述锁定组件包括滑动轴、第一齿盘、第二齿盘、抵接件和解锁弹簧。

所述滑动轴沿轴向可滑动地设置于所述安装座，所述滑动轴和所述防损转轴的中心线重合，所述第一齿盘固定于所述防损转轴的一端且二者能够同步转动，所述第二齿盘固定于所述滑动轴的一端且二者能够同步滑动；当所述滑动轴滑动时，能够使所述第二齿盘靠近或远离所述第一齿盘，所述第一齿盘和所述第二齿盘的相对侧均设置有呈环形分布的啮合齿且二者能够相互啮合锁定。

所述抵接件设置于所述滑动轴的一端，所述机架的一侧底部设置有长条形且向外凸起的抵接凸起，所述抵接凸起与所述行走面邻近且相互平行，所述抵接件与所述抵接凸起抵接时，能够推动所述滑动轴滑动且使所述第一齿盘与所述第二齿盘啮合锁定。

所述解锁弹簧套设于所述滑动轴，所述解锁弹簧的两端分别与安装座和所述抵接件抵接，以使所述第二齿盘具有远离所述第一齿盘的趋势。

所述防损机构具有第一状态和第二状态：当所述防损机构处于所述第一状态时，所述解锁弹簧推动所述滑动轴滑动至所述第二齿盘脱离所述第一齿盘、所述防损转轴能够围绕自身轴线相对于所述安装座转动，以使所述防损件在自身重力作用下始终保持所述防损板处于水平状态；当所述防损机构处于所述第二状态时，所述抵接件与所述抵接凸起抵接，以推动所述滑动轴滑动至所述第二齿盘于所述第一齿盘啮合锁定，所述防损件不能转动。

作为上述技术方案的可选方案，所述抵接件上设置有第二滚轮，所述第二滚轮与所述抵接凸起滚动配合。

作为上述技术方案的可选方案，所述横向板的底面设置有橡胶层。

本发明的有益效果是：

本发明提供的智能爬楼梯机器人，主体用于盛放物品等，行走机构用于带动主体前进，两个防偏向机构能够根据自身的行走状态及与台阶的位置关系，判断主体的行进方向且控制两个行走机构的转速不同，实时调整智能爬楼梯机器人的行进方向，以使其始终能够沿着楼梯的方向前进，防止出现行进方向偏斜的情况发生，并且，智能爬楼梯机器人还可以随螺旋形楼梯的螺旋方向前进，适用于不同类型的楼梯。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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例，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。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明第一实施例提供的智能爬楼梯机器人的结构示意图一；图2为本发明第一实施例提供的智能爬楼梯机器人的结构示意图二；图3为本发明第一实施例提供的智能爬楼梯机器人的结构示意图三；图4为本发明第一实施例提供的智能爬楼梯机器人的结构示意图四；图5为本发明第一实施例提供的智能爬楼梯机器人的局部结构示意图；图6为图5的A部局部放大示意图；图7为图5的爬楼梯示意图一；图8为图5的爬楼梯示意图二；图9为图5的爬楼梯示意图三；图10为图5的爬楼梯示意图四；图11为本发明第二实施例提供的智能爬楼梯机器人的结构示意图一；图12为本发明第二实施例提供的智能爬楼梯机器人的结构示意图二；图13为本发明第二实施例提供的智能爬楼梯机器人的局部结构示意图一；图14为图13的爬楼梯示意图一；图15为图13的爬楼梯示意图二；图16为本发明第二实施例提供的智能爬楼梯机器人的局部结构示意图二；图17为本发明第二实施例提供的智能爬楼梯机器人的局部结构示意图三。

图标：10-智能爬楼梯机器人；20-台阶；11-主体；12-行走机构；13-防偏向机构；14-防损机构；110-安装架；120-机架；121-履带；122-安装座；123-抵接凸起；130-滑块；131-防偏向弹簧；132-摆杆；133-复位弹簧；134-驱动件；135-触发件；136-第一滚轮；140-防损件；142-防损转轴；143-防损板；144-立杆；145-横向板；146-滑动轴；147-第一齿盘；148-第二齿盘；149-抵接件；150-解锁弹簧。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

第一实施例

请参照图1-图4所示，本发明的第一实施例提供了一种智能爬楼梯机器人10，该智能爬楼梯机器人10既能够在水平地面上行走，又可以沿楼梯爬行上升或下降，智能爬楼梯机器人10能够转运货物。

其中，智能爬楼梯机器人10主要由主体11、行走机构12和防偏向机构13组成，下面对各个部件进行详细论述。

主体11的结构不限，例如，主体11采用框架结构、箱体结构、板状结构等，其主要作用是承载物品等。在一些实施例中，主体11的底部可以设置安装架110，安装架110可以看做主体11的一部分，安装架110主要用于与行走机构12连接。当然，行走机构12与主体11直接连接也是可以的。

行走机构12的数量为两个，两个行走机构12并排设置于主体11的底部，两个行走机构12沿主体11的左右方向分布，行走机构12的行进方向与主体11的前后方向一致，两个行走机构12之间存在一定的间距，间距大小可以根据需要设定，二者之间的间距越大，则越稳定，反之，二者之间的间距越小，则越容易倾倒。

行走机构12采用履带式结构，其结构与原理，可以参照现有技术。行走机构12包括机架120和履带121，机架120与安装架110连接，机架120上设置有若干个驱动轮，至少一个驱动轮通过电机驱动，两个行走机构12可以通过不同的电机驱动，也可以通过相同的电机驱动，电机可以采用现有技术，例如，可以采用步进式电机等。履带121套设于机架120的驱动轮上，驱动轮转动时，能够带动履带121转动，以使行走机构12能够行走。

履带121的底端为行走面，行走面主要用于与地面或台阶20等接触。当履带121在地面上行走时，行走面与地面接触；当履带121沿台阶20爬行时，行走面与台阶20的棱接触。

此外，在一些实施例中，可以在行走机构12的前端和/或后端设置有爬梯机构（图中未示出），爬梯机构采用履带式行走轮，履带式行走轮的一端与行走机构12的一端连接，并且，履带式行走轮能够相对于围绕连接部转动，主要是为了在爬楼梯时，爬梯机构倾斜，此时行走机构12处在水平面上，爬梯机构首先与台阶20接触，然后爬梯机构反向转动，由爬梯机构与台阶20接触，行走机构12的前端被翘起，然后行走机构12与台阶20接触行进，这种结构在现有技术中较为常见，在此不再赘述。

上述结构中未提及的内容或工作原理，可以参照现有技术中的履带121式车辆，在此不再赘述。

行走机构12的两端能够相对于主体11独立升降，假设每个行走机构12均具有第一端和第二端，其中，第一端能够相对于主体11升降，第二端能够相对于主体11升降，第一端和第二端的升降高度可以相同，也可以不同。一般而言，可以使两个行走机构12的第一端能够同步升降，两个行走机构12的第二端能够同步升降。

当行走机构12的两端升降高度不同时，行走面与主体11之间的倾斜角度能够发生变化，以使行走面能够相对于主体11倾斜。主体11可以始终处于水平状态，以使主体11上的物品不会滑落等。

当行走机构12在水平地面上行走时，行走面与主体11平行。当行走机构12沿台阶20爬行时，主体11仍然保持水平状态，行走面相对于主体11倾斜。

安装架110与行走机构12的连接方式可以采用但不限于下列方案：安装架110包括第一气缸和第二气缸，第一气缸、第二气缸、主体11和行走机构12组成四边形机构，其中，第一气缸的顶端与主体11固定连接，二者不能相对转动或相对滑动，第一气缸的底端与行走机构12可转动地连接，二者的转动中心线沿智能爬楼梯机器人10的宽度方向延伸。第二气缸的顶端与主体11可转动地连接，二者的转动中心线沿智能爬楼梯机器人10的宽度方向延伸。第二气缸的底端与主体11可转动地连接，二者的转动中心线沿智能爬楼梯机器人10的宽度方向延伸。简单而言，四边形机构的其中一个夹角不变、三条边的边长不变，另外一条边的边长能够发生变化且该条边与邻近边的夹角能够发生变化。当然，在其他实施例中，还可以采用液压缸替换第一气缸、第二气缸等，或者行走机构12与主体11之间通过其他方式连接。

当行走机构12沿台阶20爬行时，行走面倾斜，行走面与台阶20的棱接触，行走面倾斜的角度大小取决于若干个台阶20的棱所在平面，由于行走面与台阶20的棱为线接触，接触面积较小，行走机构12与台阶20之间可能打滑，若两个行走机构12由于打滑导致的前进方向不一致，会导致行走机构12的行进方向偏斜，当行走机构12偏斜严重时，可能会导致智能爬楼梯机器人10侧翻，存在较大的安全隐患。另外，智能爬楼梯机器人10在沿螺旋形楼梯爬行时，难以根据螺旋形楼梯的形状自主调整前进方向。因此，在本实施例中，增设两个防偏向机构13，防偏向机构13能够对智能爬楼梯机器人10的行走方向进行实时监控，具体的，两个防偏向机构13与两个行走机构12一一对应，防偏向机构13设置于机架120上，防偏向机构13能够与台阶20的顶面或侧面接触。

根据两个防偏向机构13与同一个台阶20的顶面或侧面的位置关系，能够判断主体11的行进方向且控制两个行走机构12的转速不同，实现对主体11行进方向的调节。

防偏向机构13的结构不限，例如，防偏向机构13采用激光测距仪，能够测量与台阶20的顶面或侧面的距离。当两个防偏向机构13与同一个台阶20的顶面或侧面之间的间距相等时，两个行走机构12转速相同，二者同步前进；当两个防偏向机构13与同一个台阶20的顶面或侧面之间的间距不等时，两个行走机构12转速不同，距离小的防偏向机构13对应的行走机构12转速较小或停止转动，距离大的防偏向机构13对应的行走机构12转速较大，直至两个防偏向机构13与同一个台阶20的顶面或侧面之间的间距相等后，两个行走机构12同步前进。

在本实施例中，请结合图5-图10所示，防偏向机构13还可以采用如下技术方案：防偏向机构13包括滑块130、防偏向弹簧131、摆杆132和复位弹簧133。

滑块130可滑动地设置于机架120的一侧，滑块130能够沿机架120高度方向滑动，机架120的高度方向与行走面垂直。在本实施例中，机架120的内侧设置有滑槽，滑槽沿机架120的高度方向延伸，滑块130设置于滑槽内，滑块130能够沿滑槽滑动。在一些其他实施例中，机架120的一侧还可以设置导轨，滑块130与导轨可滑动地配合。

防偏向弹簧131分别与机架120和滑块130连接，防偏向弹簧131使滑块130具有向上运动的趋势，防偏向弹簧131可以为压簧、拉簧等，在本实施例中，防偏向弹簧131采用压簧，防偏向弹簧131设置于滑槽内，防偏向弹簧131的两端分别与滑槽的一端和滑块130抵接，当外力推动滑块130沿滑槽向下滑动时，能够挤压防偏向弹簧131，使其被压缩，当外力消失后，防偏向弹簧131能够伸长复位，防偏向弹簧131能够推动滑块130向上滑动。

摆杆132为杆状，例如圆杆状、方杆状等，摆杆132的顶端与滑块130铰接，铰接方式可以采用但不限于下列方案：滑块130的一侧设置有转轴，摆杆132的顶端设置有转套，转套套设于转轴上，转轴与转套的中心线重合，转套能够围绕转轴的中心线转动。摆杆132能够相对于滑块130摆动，摆杆132的转动中心线沿智能爬楼梯机器人10的宽度方向延伸。

当行走面相对于主体11倾斜且摆杆132在向任意一侧摆动时，摆杆132均具有第一位置、第二位置和第三位置，第一位置、第二位置和第三位置可以是一个点位，也可以是一个位置范围，例如，以摆杆132的摆动角度为例，摆杆132的摆动角度为-1°-+1°为第一位置，摆杆132的摆动角度位于10°-15°为第二位置，摆杆132的摆动角度位于20°-25°为第二位置。需要说明的是，此处的几个位置是被台阶20推动时的状态，复位时的状态变化忽略。

请结合图7所示，当摆杆132位于第一位置时，复位弹簧133使摆杆132沿行走机构12的高度方向延伸，且摆杆132的底端能够抵住台阶20的顶面或侧面，图7中，摆杆132的底端与台阶20的侧面之间接触但无作用力。请结合图8所示，当摆杆132位于第二位置时，能够触发触发件135，图8中，摆杆132的底端与台阶20的侧面之间接触，并且，由于台阶20的阻挡，使摆杆132摆动至第二位置。请结合图9所示，当摆杆132位于第三位置时，摆杆132的底端隐藏于行走面上方，图9中，摆杆132的底端与台阶20的棱之间接触，并且，由于台阶20的阻挡，使摆杆132摆动至第三位置，行走机构12继续行走时，摆杆132与台阶20的顶面接触并逐渐复位。当两个摆杆132均位于第二位置时，行走机构12能够继续行进；当其中一个摆杆132位于第二位置且另外一个摆杆132位于第一位置与第二位置之间时，两个行走机构12异步动作，直至两个摆杆132均位于第二位置时恢复同步动作。

请结合图5、图6所示，摆杆132能够前后摆动，是为了适应智能爬楼梯机器人10的不同爬升方式，例如，智能爬楼梯机器人10能够前行上升、前行下降、后退上升、后退下降等，前行上升是指智能爬楼梯机器人10的前端在前、后端在后，前端高于后端，依次类推。当智能爬楼梯机器人10前行上升或前行下降（请结合图10所示）时，摆杆132需要向后摆动（复位时向前摆动）；当智能爬楼梯机器人10后退上升或后退上升时，摆杆132需要向前摆动（复位时向后摆动）。在一些实施例中，摆杆132仅能向一侧摆动，以图6为例，在台阶20的作用下，摆杆132仅能逆时针转动一定角度，复位时顺时针转动。

复位弹簧133使摆杆132具有复位的趋势，在本实施例中，在无外力作用下，复位弹簧133使摆杆132具有向第一位置复位的趋势。复位弹簧133的样式不限，例如，在一些实施例中，复位弹簧133采用扭簧，扭簧设置于摆杆132和滑块130的铰接处。在一些实施例中，复位弹簧133为压簧或拉簧，复位弹簧133分别与机架120和摆杆132连接，摆杆132的两侧均可以设置复位弹簧133。

主体11和行走机构12具有铰接部，铰接部与防偏向机构13邻近，在本实施例中，安装架110与行走机构12在两个位置铰接，其中一个铰接部与防偏向机构13邻近。在本实施例中，铰接部包括铰接轴和铰接套，铰接轴与机架120固定，铰接套与安装架110固定，铰接套套设于铰接轴上，二者同轴设置，铰接套能够相对于铰接轴转动，当然，二者的转动是相对的，由于主体11始终处于水平状态，需要保持铰接套不动，铰接轴在铰接套内围绕自身轴线转动。在一些其他实施例中，也可以采用其他方案，例如，铰接轴与安装架110固定，铰接套与机架120固定。

铰接部设置有驱动件134，其中，驱动件134与主体11固定，即驱动件134与铰接套固定，由于主体11始终处于水平状态，当行走机构12的两端升降时，驱动件134始终保持不动。

驱动件134与滑块130邻近且二者对应，随着行走机构12相对于主体11的倾斜角度变化，驱动件134能够驱动滑块130滑动。驱动件134的结构不限，例如，驱动件134采用凸轮、弧形板等。在本实施例中，驱动件134设置有驱动面，驱动面距第一转轴的中心线间距不等，驱动面与滑块130抵接。在一些实施例中，驱动件134还可以采用倒V形等结构。

当行走面相对于主体11平行时，滑块130在防偏向弹簧131的作用下复位，摆杆132的底端收缩至不低于行走面。

当行走面相对于主体11倾斜时，滑块130围绕第二转轴转动且与驱动面的不同位置抵接，驱动件134驱动滑块130向下滑动，摆杆132的底端伸出至行走面下方。

上述结构可以看做变形后的凸轮结构，其工作原理可以参照凸轮结构原理，例如，默认机架120不动、驱动件134转动，滑块130能够滑动，则可以变形为凸轮结构。

在摆杆132的一侧或两侧设置有触发件135，触发件135设置于机架120上，触发件135能够控制相应的行走机构12动作。当摆杆132向一侧摆动至预设角度时，能够触发触发件135，当两个摆杆132均将触发件135触发时，两个行走机构12能够继续前进，当只有一个摆杆132将触发件135触发、另一个摆杆132未将触发件135触发时，两个行走机构12异步前进。

触发件135的样式不限，例如，触发件135可以采用触发开关、触发杆、触发按钮等。在行走机构12上可以设置控制模块，控制模块用于检测两个触发件135的触发状态，从而控制行走机构12，具体结构可以参照现有技术,在此不再赘述。

此外，由于行走面的倾斜角度根据台阶20变化而变化，摆杆132相对于台阶20的侧面或顶面倾斜，摆杆132的底端可能会对台阶20造成损伤，因此，在本实施例中，防偏向机构13还包括第一滚轮136，第一滚轮136可转动地设置于摆杆132的底端且用于与台阶20滚动接触。

本实施例提供的智能爬楼梯机器人10的使用方法如下：

请结合图1所示，智能爬楼梯机器人10在平行地面上行走，此状态下，主体11与行走机构12平行，当然，此处的“平行”仅仅是相对而言，是指该状态为初始状态，其中，左侧为前，右侧为后。

请结合图3所示，智能爬楼梯机器人10沿楼梯爬行，此状态下，行走机构12相对于主体11倾斜，此时，行走面与台阶20的若干个棱接触，防偏向机构13尚未与台阶20的侧面接触，摆杆132位于第一位置。请结合图7所示，当行走面倾斜时，由于驱动件134保持不动，而滑块130在驱动件134的挤压作用下沿滑槽滑动，防偏向弹簧131被压缩，摆杆132向下伸出至从行走面底端露出。

请结合图7所示，行走机构12继续行进，此时，履带121转动，主体11和机架120向左上方运动，防偏向机构13也向左上方运动，并与台阶20的侧面抵接，此时，摆杆132的底端与台阶20的侧面接触但无作用力。在本实施例中，第一滚轮136为摆杆132的底端，在其他实施例中，若不设置第一滚轮136，则摆杆132的底端为其端部。

请结合图8所示，行走机构12继续行进，此时，履带121转动，主体11和机架120向左上方运动，台阶20的侧面对摆杆132施加阻力，摆杆132围绕顶端顺时针转动，摆杆132到达第二位置，当两个防偏向机构13的摆杆132均到达第二位置时，两个行走机构12才能继续同步前进。假设两个行走机构12分别为左侧行走机构12和右侧行走机构12，左侧行走机构12对应的摆杆132到达第二位置，而右侧行走机构12对应的摆杆132位于第一位置和第二位置之间时，则左侧行走机构12保持不动，右侧行走机构12行进，直至右侧行走机构12对应的摆杆132位于第二位置后，两个行走机构12同步前进。

请结合图9所示，行走机构12继续行进，此时，履带121转动，主体11和机架120向左上方运动，台阶20的侧面对摆杆132施加阻力，摆杆132围绕顶端顺时针转动，摆杆132到达第三位置，此时，摆杆132被隐藏于行走面上方，台阶20不会妨碍其脱离台阶20侧面。

行走机构12继续行进，此时，履带121转动，主体11和机架120向左上方运动，摆杆132的底端与台阶20的顶面接触，随着行走机构12继续行进，摆杆132逐渐脱离台阶20的顶面。

第二实施例

请参照图11、图12所示，本发明的第二实施例提供了一种智能爬楼梯机器人10，该智能爬楼梯机器人10在第一实施例的基础上做出了进一步改进，本实施例中未提及部分，可以参照第一实施例或现有技术。

智能爬楼梯机器人10在沿台阶20爬行时，行走面与台阶20的棱之间为线接触，接触面积非常小，容易对台阶20的棱造成破坏，并且，容易导致行走机构12与台阶20打滑。

在一些现有技术中，通过在行走机构12的表面设置凸起，用于钩住台阶20的上表面，防止打滑，但这种设计存在较大的缺陷，首先，由于不同的楼梯倾斜角度不同，凸起也只能与台阶20线接触，其次，凸起有可能与台阶20的棱抵接，行走面的部分表面与台阶20的棱接触，部分凸起与台阶20的棱接触，而二者不在同一平面内，导致行走面无法与台阶20的棱所在平面完全重合，行走机构12就会抬头或低头。

因此，在本实施例中，可以采用但不限于下列方案：请结合图13-图15所示，智能爬楼梯机器人10还包括防损机构14，防损机构14包括若干个防损件140和锁定组件。

履带121的一侧设置有若干个安装座122，安装座122的数量可以根据需要设定，例如，安装座122的数量为十个、十四个、二十个等，安装座122的结构不限，履带121由若干个带节铰接而成，安装座122可以与履带121的其中一节带节固定，若干个安装座122沿履带121间隔设置。

防损件140包括防损转轴142和防损板143，防损转轴142可转动地设置于安装座122，防损转轴142能够围绕自身轴线转动，防损板143与防损转轴142固定，当防损转轴142转动时，能够带动防损板143转动。

防损板143呈倒T形，防损板143包括立杆144和横向板145，立杆144采用杆状结构，例如，方杆、圆杆等，横向板145采用板状结构，例如，矩形板等。

立杆144的顶端与防损转轴142固定，立杆144的底端与横向板145的中部连接。

防损板143在自身重力作用下，横向板145始终保持水平状态。

当行走面水平时，横向板145不低于行走面，以使横向板145不会接触地面。

当行走面倾斜时，与其邻近的横向板145即位于行走机构12下方横向板145的一端低于行走面，即横向板145的一端从行走面的斜下方露出，行走面的倾斜方向不同，则横向板145的不同部位露出。

由于横向板145始终保持水平状态，若横向板145的露出部分与台阶20的顶面接触，则横向板145与台阶20的顶面之间为面接触，众所周知，相对于线接触或点接触，面接触的接触面积较大，受力较为均匀、各点受力较小，不容易对台阶20的棱造成损伤。

为了防止与台阶20接触的横向板145转动，需要使用锁定组件将防损件140锁定。远离行走面的防损件140可以随意转动，以使防损板143始终在自身重力作用下下垂。

锁定组件的结构不限，在本实施例中，可以采用但不限于下列方案：请结合图16、图17所示，锁定组件包括滑动轴146、第一齿盘147、第二齿盘148、抵接件149和解锁弹簧150。

滑动轴146沿轴向可滑动地设置于安装座122，例如，滑动轴146可以为方轴，安装座122上设置有截面呈矩形的通孔，滑动轴146和防损转轴142的中心线重合。滑动轴146只能沿轴向滑动，不能围绕自身轴线转动，即不能相对于安装座122转动，防损转轴142只能围绕自身轴线转动，即相对于安装座122转动，不能沿轴向滑动。

第一齿盘147固定于防损转轴142的一端，防损转轴142能够带动第一齿盘147同步转动。第二齿盘148固定于滑动轴146的一端，滑动轴146能够带动第二齿盘148同步滑动。当滑动轴146滑动时，能够使第二齿盘148靠近或远离第一齿盘147。

第一齿盘147和第二齿盘148的相对侧均设置有啮合齿，啮合齿呈环形分布，第一齿盘147的啮合齿和第二齿盘148的啮合齿能够相互啮合锁定。第一齿盘147和第二齿盘148的结构可以参照现有技术，在此不再赘述。

当第一齿盘147与第二齿盘148啮合时，滑动轴146既不能围绕自身轴线转动，也不能沿轴向滑动，防损转轴142既不能围绕自身轴线转动，也不能沿轴向滑动，以使防损机构14完全锁死，横向板145始终处于水平状态。当第一齿盘147与第二齿盘148脱离时，滑动轴146能够沿轴向滑动，不能围绕自身轴线转动，防损转轴142能够围绕自身轴线转动，不能沿轴向滑动，防损机构14解锁，防损板143能够在自身重力作用下相对于安装座122转动。

抵接件149设置于滑动轴146的一端，抵接件149可以采用圆轴或方轴，抵接件149的尺寸大于滑动轴146的直径或宽度。

解锁弹簧150套设于滑动轴146，解锁弹簧150可以为压簧或拉簧，在本实施例中，解锁弹簧150采用压簧，解锁弹簧150的两端分别与安装座122和抵接件149抵接，以使第二齿盘148具有远离第一齿盘147的趋势。

机架120的一侧底部设置有抵接凸起123，抵接凸起123呈长条形，抵接凸起123向外凸出且高于机架120的其他位置，抵接凸起123与行走面邻近，抵接凸起123沿行走面的方向延伸，二者相互平行。抵接件149与抵接凸起123抵接时，能够推动滑动轴146滑动且使第一齿盘147与第二齿盘148啮合锁定。

防损机构14具有第一状态和第二状态，当然，同一时间内，所有的防损机构14中，部分防损机构14处于第一状态，部分防损机构14处于第二状态。

当防损机构14处于第一状态时，防损机构14远离行走面，解锁弹簧150推动滑动轴146滑动，直至第二齿盘148脱离第一齿盘147，防损转轴142能够围绕自身轴线相对于安装座122转动，以使防损件140在自身重力作用下始终保持防损板143处于水平状态。

当防损机构14处于第二状态时，抵接件149与抵接凸起123抵接，抵接凸起123通过抵接件149推动滑动轴146滑动，直至第二齿盘148于第一齿盘147啮合锁定，此时，解锁弹簧150被压缩，防损件140不能转动。

抵接件149上设置有第二滚轮，第二滚轮与抵接凸起123滚动配合，滚动接触可以减少抵接件149与抵接凸起123之间的摩擦力，使二者的相对滑动更加顺畅。

在一些实施例中，横向板145的底面设置有橡胶层，橡胶层材质较软，可以进一步减少对台阶20的损伤。

本实施例提供的智能爬楼梯机器人10的使用方法如下：

请结合图14所示，智能爬楼梯机器人10沿楼梯向上爬行，若干个防损件140分为两种，远离行走面的防损件140为第一件，例如，位于行走机构12右上方的防损件140，靠近行走面的防损件140为第二件，例如，位于行走机构12左下方的五个防损件140为第二件。第一件能够随意转动，第二件在抵接凸起123和锁定组件的作用下不能转动。

当行走机构12继续前进时，第一件能够变为第二件，第二件能够变为第一件。具体的，请结合图16所示，第一件的抵接件149被抵接凸起123挤压，从而推动滑动轴146向右滑动，第二齿盘148与第一齿盘147啮合锁定，解锁弹簧150被压缩。由于滑动轴146只能左右滑动不能转动、防损转轴142只能转动不能滑动、第二齿盘148与第一齿盘147啮合锁定，使得防损转轴142不能继续转动，防损件140被完全锁死，第一件变为第二件，即使防损板143受力，防损板143始终处于水平状态。请结合图17所示，第二件的抵接件149与抵接凸起123脱离，解锁弹簧150推动抵接件149向左复位，此时，滑动轴146带动第二齿盘148远离第一齿盘147，二者解锁，防损转轴142能够转动，第二件变为第一件，履带121转动时，安装座122的朝向发生变化，防损件140在自身重力作用下，使得防损板143始终处于水平状态。

此外，即使行走面相对于台阶20打滑，最多也只能到下一个防损板143与台阶20的顶面接触，根据需要可以调整防损件140的数量，以使在任意状态下，都有防损板143与台阶20的顶面接触。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)

1.一种智能爬楼梯机器人，其特征在于，包括主体、两个行走机构和两个防偏向机构；两个所述行走机构并排设置于所述主体的底部，所述行走机构包括机架和履带，所述履带可转动地套设于所述机架上，所述履带的底端为行走面，所述行走机构的两端能够相对于所述主体独立升降，以使所述行走面能够相对于所述主体倾斜；所述防偏向机构设置于所述机架上且能够与台阶接触，根据两个所述防偏向机构与同一个台阶的顶面或侧面的位置关系，判断所述主体的行进方向且控制两个所述行走机构的转速不同，实现对所述主体行进方向的调节；

两个所述防偏向机构与两个所述行走机构一一对应；所述防偏向机构包括滑块、防偏向弹簧、摆杆和复位弹簧，所述滑块可滑动地设置于所述机架的一侧且能够沿其高度方向滑动，所述防偏向弹簧分别与所述机架和所述滑块连接且使所述滑块具有向上运动的趋势，所述摆杆的顶端与所述滑块铰接，所述摆杆能够相对于所述滑块前后摆动且所述复位弹簧使所述摆杆具有复位的趋势；所述主体和所述行走机构具有铰接部，所述铰接部设置有与所述主体固定的驱动件，所述驱动件与所述滑块对应，且随着所述行走机构相对于所述主体的倾斜角度变化，所述驱动件能够驱动所述滑块滑动；当所述行走面相对于所述主体平行时，所述滑块在所述防偏向弹簧的作用下复位，所述摆杆的底端收缩至不低于所述行走面；当所述行走面相对于所述主体倾斜时，所述驱动件驱动所述滑块向下滑动，所述摆杆的底端伸出至所述行走面下方；

所述防偏向机构还包括触发件，所述触发件设置于所述机架上，所述触发件能够控制相应的所述行走机构动作；所述摆杆能够向两侧摆动，当所述行走面相对于所述主体倾斜且所述摆杆在向任意一侧摆动时，所述摆杆均具有第一位置、第二位置和第三位置：当所述摆杆位于所述第一位置时，所述复位弹簧使所述摆杆沿所述行走机构的高度方向延伸，且所述摆杆的底端能够抵住台阶的顶面或侧面；当所述摆杆位于所述第二位置时，能够触发所述触发件；当所述摆杆位于所述第三位置时，所述摆杆的底端隐藏于所述行走面上方；当其中一个所述摆杆位于所述第二位置且另外一个所述摆杆位于所述第一位置与所述第二位置之间时，两个所述行走机构异步动作，直至两个所述摆杆均位于所述第二位置时恢复同步动作。

2.根据权利要求1所述的智能爬楼梯机器人，其特征在于，所述主体具有第一转轴，所述行走机构具有第二转轴，所述第一转轴和所述第二转轴同轴可转动地套接，所述驱动件与所述第一转轴固定连接，所述驱动件设置有驱动面，所述驱动面距所述第一转轴的中心线间距不等，所述驱动面与所述滑块抵接；当所述行走机构相对于主体转动时，所述滑块围绕所述第二转轴转动且与所述驱动面的不同位置抵接。

3.根据权利要求2所述的智能爬楼梯机器人，其特征在于，所述驱动件呈倒V形。

4.根据权利要求1所述的智能爬楼梯机器人，其特征在于，所述防偏向机构还包括第一滚轮，所述第一滚轮可转动地设置于所述摆杆的底端且用于与台阶滚动接触。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的智能爬楼梯机器人，其特征在于，所述智能爬楼梯机器人还包括防损机构，所述防损机构包括若干个防损件和锁定组件；

所述履带的一侧设置有若干个安装座，所述防损件包括防损转轴和防损板，所述防损转轴可转动地设置于所述安装座，所述防损板呈倒T形且包括立杆和横向板，所述立杆的底端与所述横向板连接，所述立杆的顶端与所述防损转轴固定；所述防损板在自身重力作用下，所述横向板始终保持水平状态；

当所述行走面水平时，所述横向板不低于所述行走面；当所述行走面倾斜时，与其邻近的所述横向板的一端低于所述行走面，且所述防损件被所述锁定组件锁定。

6.根据权利要求5所述的智能爬楼梯机器人，其特征在于，所述锁定组件包括滑动轴、第一齿盘、第二齿盘、抵接件和解锁弹簧；

所述滑动轴沿轴向可滑动地设置于所述安装座，所述滑动轴和所述防损转轴的中心线重合，所述第一齿盘固定于所述防损转轴的一端且二者能够同步转动，所述第二齿盘固定于所述滑动轴的一端且二者能够同步滑动；当所述滑动轴滑动时，能够使所述第二齿盘靠近或远离所述第一齿盘，所述第一齿盘和所述第二齿盘的相对侧均设置有呈环形分布的啮合齿且二者能够相互啮合锁定；

所述抵接件设置于所述滑动轴的一端，所述机架的一侧底部设置有长条形且向外凸起的抵接凸起，所述抵接凸起与所述行走面邻近且相互平行，所述抵接件与所述抵接凸起抵接时，能够推动所述滑动轴滑动且使所述第一齿盘与所述第二齿盘啮合锁定；

所述解锁弹簧套设于所述滑动轴，所述解锁弹簧的两端分别与安装座和所述抵接件抵接，以使所述第二齿盘具有远离所述第一齿盘的趋势。

7.根据权利要求6所述的智能爬楼梯机器人，其特征在于，所述抵接件上设置有第二滚轮，所述第二滚轮与所述抵接凸起滚动配合。

8.根据权利要求5所述的智能爬楼梯机器人，其特征在于，所述横向板的底面设置有橡胶层。