CN211912018U - 一种爬楼机器人 - Google Patents

Abstract

一种爬楼机器人，涉及楼梯辅助装备技术领域，包括动力机构和转向机构，动力机构包括电机一和动力轴，在动力轴的两端分别对称安装有齿轮一，扶手的底部安装齿条，齿轮一与齿条啮合传动；扶手还安装有上导轨，在上支撑板上对称的安装有上导轮，一侧的上导轮卡在上导轨上滚动；转向机构包括立轴和悬臂，立轴竖直安装在上支撑板上，悬臂一端铰接在立轴上，另一端安装有竖直滑动的立杆，在立杆的下端安装有电动轮，电动轮的轮轴与悬臂垂直，在悬臂处安装有转动机构控制悬臂绕立轴圆周旋转，在立杆与悬臂交接处安装有升降机构控制立杆竖向移动。本新型方便老年人和残疾人的出入，又不占用楼梯的公共使用空间。

Description

一种爬楼机器人

技术领域

本实用新型涉及楼梯辅助装备技术领域，具体涉及一种爬楼机器人。

背景技术

在城市矮旧楼房居住的居民中，由于不能安装电梯，因此对于老年人和残疾人来说，外出极为不方便，只能依靠家人或背或扶的上下楼，在生活中即为不便；目前有一种在养老院的楼梯间扶手上安装的电动轮椅，用于辅助老年人上下楼，但是此种轮椅为固定安装在扶手上，不能拆卸下来，占用楼梯间的空间，对楼梯的正常使用造成影响，而且对于普通住户的楼梯间来说，由于楼梯间狭窄，住户较多，因此此种结构不适用于普通住户的楼梯间安装。

发明内容

为了解决上述现有技术的问题，本实用新型提供一种爬楼机器人，仅在楼梯扶手侧安装轨道，机器人借助轨道完成爬楼，既方便老年人和残疾人的出入，又不占用楼梯的公共使用空间。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种爬楼机器人，包括上端的座椅、下端的动力机构和转向机构，在机器人的下端安装有相互固定的上支撑板和下支撑板；

所述动力机构包括电机一和动力轴，所述电机一通过带传动将转动输出至所述动力轴，在所述动力轴的两端分别对称安装有齿轮一，在所述齿轮一的外侧均安装有下导轮，在楼梯扶手的底部安装有平行的齿条和下导轨，所述齿轮一与齿条啮合传动，所述下导轮卡在所述下导轨上滚动；在所述扶手还上安装有一条上导轨，在所述上支撑板上对称的安装有上导轮，一侧的所述上导轮卡在所述上导轨上滚动；

所述转向机构包括立轴和悬臂，所述立轴竖直安装在所述上支撑板上，所述悬臂一端铰接在所述立轴上，另一端安装有竖直滑动的立杆，在所述立杆的下端安装有电动轮，所述电动轮的轮轴与所述悬臂垂直，在所述悬臂处安装有转动机构控制所述悬臂绕所述立轴圆周旋转，在所述立杆与所述悬臂交接处安装有升降机构控制立杆竖向移动。

优选的，在所述机器人上安装有控制器和距离传感器，在楼层之间的梯台墙壁上安装有反射片，所述距离传感器将信号传递至控制器，所述控制器控制机器人中各电机的运行。

优选的，所述上导轮的轮轴为竖直方向，所述扶手上安装有一条角钢，所述上导轨安装在角钢的竖板面上并且朝向所述扶手。

优选的，在所述角钢的竖板面的背侧安装有安全机构，所述安全机构包括压紧轮、滑杆和弹簧，所述压紧轮安装在所述滑杆的端部，所述弹簧套在所述滑杆上，压紧轮通过所述弹簧的压力压在角钢的竖板面的背侧。

优选的，所述转动机构包括电机二，所述立轴的下端固定安装有齿轮二，所述电机二固定安装在所述悬臂上，所述电机二与齿轮三动力连接，所述齿轮三啮合在所述齿轮二上转动带动悬臂圆周旋转。

优选的，所述升降机构包括套筒，所述套筒安装在所述悬臂的末端，所述立杆上设有一条齿牙，在所述套筒的外侧安装有齿轮四，所述齿轮四由电机三动力传输，所述齿轮四啮合在齿牙上控制所述立杆的升降。

优选的，所述机器人还包括防护机构，所述防护机构位于机器人的中间下端的位置，包括能自转的履带机构，在所述履带底盘的支架上安装有内螺纹套筒，螺杆的下端安装在螺纹套筒中，所述螺杆的上端转动安装在所述下支撑板上，在所述螺杆上安装有齿轮五，电机四固定安装在所述下支撑板上并且输出轴上设置有齿轮六，所述齿轮六与所述齿轮五啮合传动连接；所述动力轴横穿过所述履带机构，并且穿孔为竖向的腰孔。

优选的，在所述下支撑板的四角位置分别安装有万向轮。

本实用新型使用原理：

1、在机器人爬楼时，机器人一侧的齿轮一与齿条啮合，下导轮卡在下导轨上，上导轮卡在上导轨上，电机一转动，带动动力轴转动，齿轮一在齿条上滚动前进，带动整个机器人爬楼；在爬楼过程中，电机四转动，控制履带机构压在楼梯台阶面上，起到辅助缓冲的作用，电动轮悬空不接触台阶；

2、当第一层楼梯爬到顶时，即齿轮一位于齿条的末端时，测距传感器将机器人与对面墙的距离传输至控制器，控制器控制电机二转动，悬臂向前转动90°后，控制器控制电机三运行，齿轮四转动，控制立杆下移,电动轮接触地面后启动，拉动机器人继续前进，此时齿轮一脱离齿条，机器人的移动靠电动轮拉动，当机器人的最后越过扶手端部时，电动轮刹车停止；

3、之后，控制器控制电机三转动，立杆上提使电动轮抬离地面，控制器控制电机二转动，使悬臂转动90°至原始状态后(原始状态为机器人在爬楼过程中，立杆位于扶手对侧面的位置)，控制器控制电机三转动，立杆下移电动轮接触地面后启动，推动机器人朝向第二层楼梯的入口移动，当移动至机器人另一侧的齿轮一与第二层楼梯的齿条对齐时，距离传感器将将机器人与第二层楼梯侧墙的距离传递至控制器，电动轮停运且上提，控制器控制悬臂旋转90°至与第二层楼梯走向平行，控制器控制电动路下移后启动，电动轮向机器人推动至第二层楼梯的入口，直至齿轮一与齿条啮合后，电动轮刹车停止；

4、最后，控制器控制电动轮转动90°，位于第二层楼梯的扶手的对侧位置(此位置为二层爬楼时悬臂的初始状态位置)，控制器控制电机一启动，齿轮一转动进行爬楼。

本实用新型所带来的综合效果包括：本实用新型构造简单合理，使用方便，机器人两侧对称的设置齿轮一，同时在扶手处设置齿条，作为爬楼的动力部件，同时齿条安装在扶手的下部，在齿条的上部安装上导轨和上导轮，使机器人爬楼更加稳定，安全性更高；同时安装转向机构，利用悬臂带动立杆圆周运动可控，使机器人在每层楼梯的转弯处转弯时平移即可，不需要360°掉头，大大的增加了机器人移动的稳定性；同时齿轮一为对称设置，在爬楼时齿轮一交替使用，还能延长机器人的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型实施例的主视结构示意图。

图2是图1中A处结构示意图。

图3是图1中B处结构示意图。

图4是图1中C处结构示意图。

图5是本实用新型实施例中转向机构的俯视结构示意图。

图6是本实用新型实施例的防护机构的结构示意图。

图7是本实用新型实施例的履带机构的结构示意图。

图8是本实用新型实施例爬楼时的示意图一。

图9是本实用新型实施例爬楼时的示意图二。

其中，在附图中相同的部件用相同的附图标记；附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型。

实施例

一种爬楼机器人，包括上端的座椅1、下端的动力机构和转向机构，在机器人的下端安装有相互固定的上支撑板4和下支撑板5；在所述下支撑板5的四角位置分别安装有万向轮6；所述动力机构包括电机一21和动力轴22，所述电机一21通过带传动23将转动输出至所述动力轴22，在所述动力轴22的两端分别对称安装有齿轮一24，在所述齿轮一24的外侧均安装有下导轮25，在楼梯扶手7的底部安装有平行的齿条8和下导轨9，所述齿轮一24与齿条8啮合传动，所述下导轮25卡在所述下导轨9上滚动；在所述扶手7还上安装有一条上导轨10，在所述上支撑板4上对称的安装有上导轮26，一侧的所述上导轮26卡在所述上导轨10上滚动；所述转向机构包括立轴31和悬臂32，所述立轴31竖直安装在所述上支撑板4上，所述悬臂32一端铰接在所述立轴31上，另一端安装有竖直滑动的立杆33，在所述立杆33的下端安装有电动轮34，所述电动轮34的轮轴与所述悬臂32垂直，在所述悬臂32处安装有转动机构35控制所述悬臂32绕所述立轴31圆周旋转，在所述立杆33与所述悬臂32交接处安装有升降机构36控制立杆33竖向移动。

所述转动机构35包括电机二351，所述立轴31的下端固定安装有齿轮二352，所述电机二351固定安装在所述悬臂32上，所述电机二351与齿轮三353动力连接，所述齿轮三353啮合在所述齿轮二352上转动带动悬臂32圆周旋转。所述升降机构36包括套筒361，所述套筒361安装在所述悬臂32的末端，所述立杆33上设有一条齿牙362，在所述套筒361的外侧安装有齿轮四363，所述齿轮四363由电机三364动力传输，所述齿轮四363啮合在齿牙上控制所述立杆33的升降。

在所述机器人上安装有控制器和距离传感器，在楼层之间的梯台墙壁上安装有反射片，所述距离传感器将信号传递至控制器，所述控制器控制机器人中各电机的运行；所述上导轮26的轮轴为竖直方向，所述扶手7上安装有一条角钢，所述上导轨10安装在角钢的竖板面上并且朝向所述扶手7。

在所述角钢的竖板面的背侧安装有安全机构11，所述安全机构11包括压紧轮111、滑杆112和弹簧113，所述压紧轮111安装在所述滑杆112的端部，所述弹簧113套在所述滑杆112上，压紧轮111通过所述弹簧113的压力压在角钢的竖板面的背侧；压紧轮111卡在角钢上并且与上导轮26对侧卡紧，能进一步避免机器人在爬楼时由于重力会翻车的可能性发生，保证其安全系数。

所述机器人还包括防护机构12，所述防护机构12位于机器人的中间下端的位置，包括能自转的履带机构121，在所述履带底盘的支架上安装有内螺纹套筒122，螺杆123的下端安装在螺纹套筒122中，所述螺杆123的上端转动安装在所述下支撑板5上，在所述螺杆123上安装有齿轮五124，电机四125固定安装在所述下支撑板5上并且输出轴上设置有齿轮六126，所述齿轮六126与所述齿轮五124啮合传动连接；所述动力轴22横穿过所述履带机构121，并且穿孔为竖向的腰孔。防护机构12能使机器人在爬楼时更加稳定，不会有强烈的台阶震感，防止机器人发生侧歪的风险，加大的提高了安全系数；此外，当履带底盘通过螺杆123转动而上升下降时，动力轴22能起到定向的作用，使履带底盘不会随着套筒361转动，仅能上下移动。

本实用新型实施例使用原理，如图8-9所示：

1、在机器人爬楼时，机器人一侧的齿轮一24与齿条8啮合，下导轮25卡在下导轨9上，上导轮26卡在上导轨10上，电机一21转动，带动动力轴22转动，齿轮一24在齿条8上滚动前进，带动整个机器人爬楼；在爬楼过程中，电机四125转动，控制履带机构121压在楼梯台阶面上，起到辅助缓冲的作用，电动轮34悬空不接触台阶，如状态①；

2、当第一层楼梯爬到顶时，即齿轮一24位于齿条8的末端时，如状态②，测距传感器将机器人与对面墙的距离传输至控制器，控制器控制电机二351转动，悬臂32向前转动90°后，控制器控制电机三364运行，齿轮四363转动，控制立杆33下移,电动轮34接触地面后启动，拉动机器人继续前进，此时齿轮一24脱离齿条8，机器人的移动靠电动轮34拉动，当机器人的最后越过扶手7端部时，电动轮34刹车停止，如状态③；

3、之后，控制器控制电机三364转动，立杆33上提使电动轮34抬离地面，控制器控制电机二351转动，使悬臂32转动90°至原始状态后(原始状态为机器人在爬楼过程中，立杆33位于扶手7对侧面的位置)，如状态④，控制器控制电机三364转动，立杆33下移电动轮34接触地面后启动，推动机器人朝向第二层楼梯的入口移动，当移动至机器人另一侧的齿轮一24与第二层楼梯的齿条8对齐时，距离传感器将将机器人与第二层楼梯侧墙的距离传递至控制器，电动轮34停运且上提，控制器控制悬臂32旋转90°至与第二层楼梯走向平行，如状态⑤，控制器控制电动路下移后启动，电动轮34向机器人推动至第二层楼梯的入口，直至齿轮一24与齿条8啮合后，电动轮34刹车停止；

4、最后，控制器控制电动轮34转动90°如状态⑥，位于第二层楼梯的扶手7的对侧位置(此位置为二层爬楼时悬臂32的初始状态位置)，控制器控制电机一21启动，齿轮一24转动进行爬楼，爬楼过程如状态⑦。

在本实施例中，在爬楼转弯的过程中，机器人的A、B两侧分别交替与扶手7组装，因此机器人为平移转弯，而不是360°掉头转弯。

本实用新型实施例所带来的综合效果包括：本实用新型构造简单合理，使用方便，机器人两侧对称的设置齿轮一24，同时在扶手7处设置齿条8，作为爬楼的动力部件，同时齿条8安装在扶手7的下部，在齿条8的上部安装上导轨10和上导轮26，使机器人爬楼更加稳定，安全性更高；同时安装转向机构，利用悬臂32带动立杆33圆周运动可控，使机器人在每层楼梯的转弯处转弯时平移即可，不需要360°掉头，大大的增加了机器人移动的稳定性；同时齿轮一24为对称设置，在爬楼时齿轮一24交替使用，还能延长机器人的使用寿命。

本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

以上参考了优选实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型的保护范围并不限制于此，任何落入权利要求的范围内的所有技术方案均在本实用新型的保护范围内。在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。

Claims (8)

1.一种爬楼机器人，其特征在于，包括上端的座椅、下端的动力机构和转向机构，在机器人的下端安装有相互固定的上支撑板和下支撑板；

所述动力机构包括电机一和动力轴，所述电机一通过带传动将转动输出至所述动力轴，在所述动力轴的两端分别对称安装有齿轮一，在所述齿轮一的外侧均安装有下导轮，在楼梯扶手的底部安装有平行的齿条和下导轨，所述齿轮一与齿条啮合传动，所述下导轮卡在所述下导轨上滚动；在所述扶手还上安装有一条上导轨，在所述上支撑板上对称的安装有上导轮，一侧的所述上导轮卡在所述上导轨上滚动；

所述转向机构包括立轴和悬臂，所述立轴竖直安装在所述上支撑板上，所述悬臂一端铰接在所述立轴上，另一端安装有竖直滑动的立杆，在所述立杆的下端安装有电动轮，所述电动轮的轮轴与所述悬臂垂直，在所述悬臂处安装有转动机构控制所述悬臂绕所述立轴圆周旋转，在所述立杆与所述悬臂交接处安装有升降机构控制立杆竖向移动。

2.根据权利要求1所述的爬楼机器人，其特征在于，在所述机器人上安装有控制器和距离传感器，在楼层之间的梯台墙壁上安装有反射片，所述距离传感器将信号传递至控制器，所述控制器控制机器人中各电机的运行。

3.根据权利要求2所述的爬楼机器人，其特征在于，所述上导轮的轮轴为竖直方向，所述扶手上安装有一条角钢，所述上导轨安装在角钢的竖板面上并且朝向所述扶手。

4.根据权利要求3所述的爬楼机器人，其特征在于，在所述角钢的竖板面的背侧安装有安全机构，所述安全机构包括压紧轮、滑杆和弹簧，所述压紧轮安装在所述滑杆的端部，所述弹簧套在所述滑杆上，压紧轮通过所述弹簧的压力压在角钢的竖板面的背侧。

5.根据权利要求4所述的爬楼机器人，其特征在于，所述转动机构包括电机二，所述立轴的下端固定安装有齿轮二，所述电机二固定安装在所述悬臂上，所述电机二与齿轮三动力连接，所述齿轮三啮合在所述齿轮二上转动带动悬臂圆周旋转。

6.根据权利要求5所述的爬楼机器人，其特征在于，所述升降机构包括套筒，所述套筒安装在所述悬臂的末端，所述立杆上设有一条齿牙，在所述套筒的外侧安装有齿轮四，所述齿轮四由电机三动力传输，所述齿轮四啮合在齿牙上控制所述立杆的升降。

7.根据权利要求6所述的爬楼机器人，其特征在于，所述机器人还包括防护机构，所述防护机构位于机器人的中间下端的位置，包括能自转的履带机构，在所述履带机构的支架上安装有内螺纹套筒，螺杆的下端安装在螺纹套筒中，所述螺杆的上端转动安装在所述下支撑板上，在所述螺杆上安装有齿轮五，电机四固定安装在所述下支撑板上并且输出轴上设置有齿轮六，所述齿轮六与所述齿轮五啮合传动连接；所述动力轴横穿过所述履带机构，并且穿孔为竖向的腰孔。

8.根据权利要求1-7任一项所述的爬楼机器人，其特征在于，在所述下支撑板的四角位置分别安装有万向轮。

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