CN213851523U - 一种载人爬楼机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种载人爬楼机器人，包括底盘系统、驱动系统、座椅系统、缓冲系统和控制系统；底盘系统包括轨道、链式履带，在底盘上设置有驱动电机；座椅一端铰接在底盘上，另一端与调节螺杆螺纹配合，缓冲系统包括缓冲电机、缓冲丝杠和缓冲支臂，在缓冲支臂上还设置有缓冲轮；所述控制系统用于控制驱动电机、调节电机、缓冲电机的转速和方向。本结构采用链式履带和轨道，运动时阻力小，可以实现平地行走与爬楼梯共为一体，取代轮履机构。上下楼梯时为了防止前后翻仰，设计了平层缓冲系统，缓冲器把爬楼梯机准确接入缓步平台。设置了座椅调节系统，无论楼梯的坡度多大，座椅始终保持水平状态，大大提高了乘坐的舒适性。

Description

一种载人爬楼机器人

技术领域

本实用新型属于爬楼机械技术领域，具体涉及一种载人爬楼机器人。

背景技术

目前中国仍有近一半的城市居民仍住在7层以下没有电梯的建筑，日常出行首先要面对爬楼的问题。对于青壮年来说，负担不大，而对于老年人或特殊人群，则带来极大的不便。

为了应付上述问题，出现了爬楼机器，可带人或轮椅上楼。目前市场的爬楼梯机种类比较多，有轮式的、橡胶履带式的，还有轮履结合式的。但轮式的在上楼的过程中，平衡性差，安全性差，且乘坐的舒适性差，容易造成轮椅上的人员从轮椅上掉落，需要专人陪护下才能进行爬楼，从而增加了人力消耗。橡胶履带式的以及轮履结合式的的爬楼设备，体积较大，转弯不方便，且在平地时的速度过低，导致其功能性单一。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种载人爬楼机器人及其爬楼方法，以解决现有技术中的问题。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：一种载人爬楼机器人，其特征在于：包括底盘系统、驱动系统、座椅系统、缓冲系统和控制系统；所述底盘系统包括轨道、设置在轨道外侧的链式履带，底盘通过减震器与轨道相配合；在底盘上设置有驱动电机，所述驱动电机通过驱动轴和驱动齿轮与链式履带相配合；所述座椅系统包括座椅，座椅一端铰接在底盘上，另一端与调节螺杆螺纹配合，调节螺杆的另一端铰接在座椅调节电机的输出端；所述缓冲系统包括缓冲电机、缓冲丝杠和缓冲支臂，所述缓冲支臂为弧形，一端铰接在底盘上，缓冲电机通过缓冲电机支架固定在底盘上，缓冲丝杠的一端与缓冲支臂中部旋接，缓冲丝杠还与缓冲电机相配合，在缓冲支臂上还设置有缓冲轮；所述控制系统用于控制驱动电机、调节电机、缓冲电机的转速和方向。

进一步的：还包括电瓶，所述电瓶分别与驱动电机、调节电机、缓冲电机电性连接。

进一步的：所述轨道一端为向上的弧形，在轨道的周向设置有滑槽，所述链式履带滑接在滑槽内，在轨道的端部还设置有用于调节链式履带松紧的张力器。

进一步的：所述链式履带包括链节和链轴，在链节上间隔设置有“凵”形的链板，在链板上铆接有橡胶履带脚，所述链轴的两端设置有轴承，轴承与轨道上的凹槽相配合。

进一步的：所述减震器包括固定芯轴，在固定芯轴上套设有减震弹簧，所述底盘上设置有多个耳部，耳部套设在固定芯轴外侧且位于减震弹簧上端，并与固定芯轴滑接配合。

本实用新型的优点是：本结构采用链式履带和轨道相配合，运动时阻力小，可以实现平地行走与爬楼梯共为一体，取代轮履机构。上下楼梯时为了防止前后翻仰，设计了平层缓冲系统，缓冲器把爬楼梯机准确接入缓步平台。设置了座椅调节系统，无论楼梯的坡度多大，座椅始终保持水平状态，更适合乘坐。本结构可以平地快速运动又可以爬楼梯，兼顾了轮履机构的便利，同时又简化了轮履系统的复杂性。爬楼梯机器人的双履带分别控制，可以实现零转弯半径转弯，使用方便可靠。

附图说明

图1 是本实用新型整车具体结构示意图；

图2 是本实用新型座椅平衡调节机构示意图；

图3 是本实用新型平层缓冲器机构示意图；

图4 是本实用新型链式履带和轨道示意图；

图 5 爬楼梯机底视图；

图6链式履带、轨道剖视结构示意图。

附图标记说明：1为底盘、2为轨道、3为履带、4为减震器、5为驱动电机、6为座椅、7为调节螺杆、8为调节电机、9为缓冲电机、10为缓冲丝杠、11为缓冲支臂、12为缓冲轮、13为电瓶、14为滑槽、15为张力器、16为链节、17为链轴、18为链板、19为履带脚、20为轴承、21为固定芯轴、22为减震弹簧、23为耳部、24为把手。

具体实施方式

如图1-6所示为本实用新型一种载人爬楼机器人，包括底盘系统、驱动系统、座椅系统、缓冲系统和控制系统；所述底盘系统包括底盘1、设置在底盘两侧的两条轨道2、设置在轨道外侧的链式履带3，底盘通过减震器4与轨道相配合；在底盘上设置有分别与两条轨道相配合的两组驱动电机5，所述驱动电机通过驱动轴和驱动齿轮与链式履带相配合；所述座椅系统包括座椅6（图中为座椅骨架，可在其上固定座椅，也可直接坐上），座椅一端铰接在底盘上，另一端与调节螺杆7螺纹配合构成丝杠调节副，调节螺杆的另一端铰接在座椅调节电机8的输出端，通过调节电机带动调节螺杆旋转进而带动座椅的一端升降，从而实现座椅倾斜角度的调整；所述缓冲系统包括缓冲电机9、缓冲丝杠10和缓冲支臂11，所述缓冲支臂为弧形，一端铰接在底盘上，缓冲电机通过缓冲电机支架固定在底盘上，缓冲丝杠的一端与缓冲支臂中部旋接，缓冲丝杠还与缓冲电机相配合构成调节副，在缓冲支臂上还设置有缓冲轮12，缓冲轮通过缓冲轮轴设置在缓冲支臂上；所述控制系统用于控制驱动电机、调节电机、缓冲电机的转速和方向，控制系统的控制端位于本结构的把手24上。

优选的：还包括电瓶13，所述电瓶分别与驱动电机、调节电机、缓冲电机电性连接，用于提供驱动能源。

优选的：所述轨道一端为向上的弧形，在轨道的周向设置有滑槽14，所述链式履带滑接在滑槽内，在轨道的端部还设置有用于调节链式履带松紧的张力器15。

优选的：所述链式履带包括链节16和链轴17，在链节上间隔设置有“凵”形的链板18，在链板上铆接有橡胶履带脚19，所述链轴的两端设置有轴承20，轴承与轨道上的凹槽相配合。

优选的：所述减震器包括固定芯轴21，在固定芯轴上套设有减震弹簧22，所述底盘上设置有多个耳部23，耳部套设在固定芯轴外侧且位于减震弹簧上端，并与固定芯轴滑接配合，底盘通过耳部与减震弹簧的配合，实现了良好的缓冲减震。同时，驱动电机及驱动齿轮位于轨道的翘起部分的上部，底盘相对减震弹簧的少量位移，不会影响驱动齿轮与链条的配合以及驱动。

本实用新型的工作过程包括如下步骤，

步骤1，判断爬楼机器人的状态，上楼进行步骤2，下楼进行步骤3；

步骤2，将后端（轨道的翘起端为后端，平直端为前端）对准楼梯，履带运行，后端履带与楼梯接触并上升，带动水平部分与楼梯接触，此时，座椅调节电机动作，带动调节螺杆转动，使座椅前端逐渐升高，从而使座椅始终处于水平状态；爬楼机器人爬至楼梯终端时，后端悬空，此时缓冲电机启动，带动缓冲丝杠动作，进而带动缓冲支臂伸出，缓冲轮与地面接触，爬楼机器人继续上升且在爬楼机器人上升过程中缓冲轮始终与地面接触，起到支撑和缓冲的作用；直到爬楼机器人重心超过最高一级楼梯的位置，此时爬楼机器人停止爬升，同时缓慢收起缓冲支臂，使爬楼机器人逐渐下降至整体处于水平状态，此时，座椅调节电机同时动作，带动调节螺杆转动，使座椅处于水平状态，完成上楼梯过程；

步骤3，将前端对准楼梯，并行驶至部分悬空且重心仍位于台阶上方位置时，缓冲支臂升起，使履带的倾角与楼梯相一致，同时调节座椅水平，然后启动履带向下运行，同时缓慢收起缓冲支臂，保持履带平直部分与楼梯接触，至机器人的履带平直部分均位于楼梯上时，完全收起缓冲支臂，继续在履带的带动下至机器人处于完全水平状态，完成下楼梯过程。

此外，在座椅下侧设置有倾角传感器，倾角传感器检测座椅的倾斜角度，并根据检测到的数值，随时控制座椅调节电机，使座椅趋向水平。

本实用新型所述结构，运动机构采用的是链式履带和轨道相结合的结构，在链节轴上装有轴承，因此在运动时摩擦力小，动作轻盈。链式履带镶嵌在轨道中，不易脱落，同时便于运行。链式履带系统取代了轮履系统，使其既可以在平地快速行走又可以爬楼梯。设置了缓冲系统，使其运行在楼梯与缓步平台的交接位置时，不会前后翻滚，状态调整平稳，安全舒适。在上下楼梯时座椅自动调节平衡，不管楼梯的角度怎么变化座椅始终保持在水平状态，提高了乘用的舒适性。

由于链式履带采用轴承作为支撑并够成运动系，摩擦力小，动作轻盈，它完全的取代了轮履机构，既可以平地快速行走又可以爬楼梯，一举两得。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.一种载人爬楼机器人，其特征在于：包括底盘系统、驱动系统、座椅系统、缓冲系统和控制系统；

所述底盘系统包括轨道、设置在轨道外侧的链式履带，底盘通过减震器与轨道相配合；在底盘上设置有驱动电机，所述驱动电机通过驱动轴和驱动齿轮与链式履带相配合；

所述座椅系统包括座椅，座椅一端铰接在底盘上，另一端与调节螺杆螺纹配合，调节螺杆的另一端铰接在座椅调节电机的输出端；

所述缓冲系统包括缓冲电机、缓冲丝杠和缓冲支臂，所述缓冲支臂为弧形，一端铰接在底盘上，缓冲电机通过缓冲电机支架固定在底盘上，缓冲丝杠的一端与缓冲支臂中部旋接，缓冲丝杠还与缓冲电机相配合，在缓冲支臂上还设置有缓冲轮；

所述控制系统用于控制驱动电机、调节电机、缓冲电机的转速和方向。

2.根据权利要求1所述的载人爬楼机器人，其特征在于：还包括电瓶，所述电瓶分别与驱动电机、调节电机、缓冲电机电性连接。

3.根据权利要求1所述的载人爬楼机器人，其特征在于：所述轨道一端为向上的弧形，在轨道的周向设置有滑槽，所述链式履带滑接在滑槽内，在轨道的端部还设置有用于调节链式履带松紧的张力器。

4.根据权利要求1所述的载人爬楼机器人，其特征在于：所述链式履带包括链节和链轴，在链节上间隔设置有“凵”形的链板，在链板上铆接有橡胶履带脚，所述链轴的两端设置有轴承，轴承与轨道上的凹槽相配合。

5.根据权利要求1所述的载人爬楼机器人，其特征在于：所述减震器包括固定芯轴，在固定芯轴上套设有减震弹簧，所述底盘上设置有多个耳部，耳部套设在固定芯轴外侧且位于减震弹簧上端，并与固定芯轴滑接配合。

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