CN216994603U - 一种自动上下楼梯装置及具有其的机器人 - Google Patents

Abstract

本申请属于机器人技术领域，具体涉及了一种自动上下楼梯装置及具有其的机器人，旨在解决现有机器人大都不具备自动上下楼梯功能的问题。本申请提供的自动上下楼梯装置包括设置于机身侧面前方的第一伸缩装置、设置于机身侧面后方的第二伸缩装置和连接于第一伸缩装置与第二伸缩装置之间的履带行走机构；履带行走机构包括主动轮、从动轮和履带，履带套装于主动轮和从动轮上。当需要上下楼梯时，通过第一伸缩装置和第二伸缩装置的伸缩功能，实现主动轮或从动轮抬升，从而通过履带行走机构完成自动上下楼梯。

Description

一种自动上下楼梯装置及具有其的机器人

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，具体涉及了一种自动上下楼梯装置及具有其的机器人。

背景技术

机器人正在被越来越多地应用于各种领域中，在多样化的应用场景中，要求机器人既能在平地上行走，又能够上下楼梯或者越过其他障碍物。

现有的机器人大都不具备自动上下楼梯的功能，仅能在平整地面上行走。

实用新型内容

本申请提供了一种自动上下楼梯装置及具有其的机器人，以解决现有机器人大都不具备自动上下楼梯功能的问题。

为了缓解上述技术问题，本实用新型提供的技术方案在于：

第一方面，本申请提供了一种自动上下楼梯装置，包括设置于机身侧面前方的第一伸缩装置、设置于机身侧面后方的第二伸缩装置和连接于第一伸缩装置与第二伸缩装置之间的履带行走机构；履带行走机构包括主动轮、从动轮和履带，履带套装于主动轮和从动轮上；第一伸缩装置铰接于机身的第一铰接点，第一铰接点位于主动轮的后方，第一铰接点与主动轮的中心之间的连线为第一伸缩装置的伸缩方向；第二伸缩装置铰接于机身的第二铰接点，第二铰接点设置于从动轮的上方，第二铰接点与从动轮的中心之间的连线为第二伸缩装置的伸缩方向。

进一步的，第一伸缩装置包括第一伸缩杆，第一伸缩杆的顶端通过第一铰接点与机身连接，第一伸缩杆的底端连接于主动轮。

进一步的，自动上下楼梯装置还包括第一角度调整机构，第一角度调整机构的一端铰接于机身侧面，另一端活动连接于第一伸缩杆，第一伸缩杆用于调整第一伸缩杆相对机身的摆动角度。

进一步的，第一角度调整机构包括第三伸缩杆和圆环状的第一连接环；第三伸缩杆的一端固定于机身侧面，第三伸缩杆的另一端与第一连接环铰接；第一连接环套装于第一伸缩杆的外壳上。

进一步的，第二伸缩装置包括第二伸缩杆，第二伸缩杆的顶端通过第二铰接点与机身连接，第二伸缩杆的底端转动连接于从动轮。

进一步的，自动上下楼梯装置还包括第二角度调整机构，第二角度调整机构的一端连接于机身，另一端活动连接于第二伸缩杆，用于调整第二伸缩杆相对机身的摆动角度。

进一步的，第二角度调整机构包括第四伸缩杆和圆环状的第二连接环，第四伸缩杆的一端固定于机身侧面，第四伸缩杆的另一端与第二连接环的外壁铰接；第二连接环套装于第二伸缩杆的外壳上。

进一步的，履带行走机构还包括连接于主动轮和从动轮之间的履带支架，履带支架上连接有若干用于支撑履带的滚动轮。

进一步的，履带行走机构还包括驱动件，驱动件的输出轴与主动轮连接。

第二方面，本申请提供了一种机器人，包括上述的自动上下楼梯装置和设置于机身底部的底轮，底轮为平面运动时的滚动元件。

综合上述技术方案，本申请提供的自动上下楼梯装置所能实现的技术效果在于：

本申请提供的种自动上下楼梯装置，包括设置于机身侧面前方的第一伸缩装置、设置于机身侧面后方的第二伸缩装置和连接于第一伸缩装置与第二伸缩装置之间的履带行走机构；履带行走机构包括主动轮、从动轮和履带，履带套装于主动轮和从动轮上；第一伸缩装置铰接于机身的第一铰接点，第一铰接点位于主动轮的后方，第一铰接点与主动轮的中心之间的连线为第一伸缩装置的伸缩方向；第二伸缩装置铰接于机身的第二铰接点，第二铰接点设置于从动轮的上方，第二铰接点与从动轮的中心之间的连线为第二伸缩装置的伸缩方向。

当需要爬楼梯时，第一伸缩装置和第二伸缩装置同时伸长，同时，第一伸缩装置的伸展长度小于第二伸缩装置的伸展长度，使主动轮处于悬空状态，移动机身使主动轮接触到下一级的楼梯踏面，主动轮通过履带带动从动轮转动，并利用履带对楼梯的抓爬力完成自动爬楼的功能，当然，第一伸缩装置和第二伸缩装置采用相反的调节状态也可以实现爬楼功能。

本申请提供的机器人所能实现的技术效果在于：

在平整地面行走时，可以通过机器人的底轮实现，当需要爬楼梯时，可以通过调节第一伸缩装置和第二伸缩装置的伸缩长度，利用履带行走装置实现爬楼梯功能，进而使机器人可以适应不同的地形环境。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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。

图1为本实用新型实施方式提供的机器人处于第一视角的结构示意图；

图2为本实用新型实施方式提供的机器人处于第二视角的结构示意图。

图标：

100-履带行走机构；110-主动轮；120-从动轮；130-履带；140-履带支架；150-驱动件；

200-第一伸缩装置；210-第一伸缩杆；211-第一铰接点；

300-第一角度调整机构；310-第三伸缩杆；320-第一连接环；

400-第二伸缩装置；410-第二伸缩杆；411-第二铰接点；

500-第二角度调整机构；510-第四伸缩杆；520-第二连接环；

600-底轮。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。公式中的物理量，如无单独标注，应理解为国际单位制基本单位的基本量，或者，由基本量通过乘、除、微分或积分等数学运算导出的导出量。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

现有的机器人大都不具备自动上下楼梯的功能，仅能在平整地面上行走。

有鉴于此，本实施例中提供了一种自动上下楼梯装置，请参考图1和图2，该装置包括设置于机身侧面前方的第一伸缩装置200、设置于机身侧面后方的第二伸缩装置400和连接于第一伸缩装置200与第二伸缩装置400之间的履带行走机构100；

履带行走机构100包括主动轮110、从动轮120和安装于主动轮110与从动轮120上的履带130；第一伸缩装置200设置有第一铰接点211，第一铰接点211位于主动轮110的后方，第一铰接点211与主动轮110的中心之间的连线为第一伸缩装置200的伸缩方向；第二伸缩装置400设置有第二铰接点411，第二铰接点411设置于从动轮120的上方，第二铰接点411与从动轮120中心之间的连线为第二伸缩装置400的伸缩方向。

当需要爬楼梯时，第一伸缩装置200沿第一铰接点211与主动轮110的中心之间的连线方向伸长以使主动轮110下降，同时移动机身使主动轮110接触到下一级的楼梯踏面，第二伸缩装置400沿竖直方向向上收缩，履带130调整成与楼梯坡度一致的角度，主动轮110通过履带130带动从动轮120转动，并利用履带130对楼梯的抓爬力完成自动下楼梯。

当需要爬楼梯时，第一伸缩装置200和第二伸缩装置400同时伸长，同时，第一伸缩装置200的伸展长度小于第二伸缩装置400的伸展长度，使主动轮110处于悬空状态，移动机身使主动轮110接触到下一级的楼梯踏面，主动轮110通过履带130带动从动轮120转动，并利用履带对楼梯的抓爬力完成自动爬楼的功能。

可以理解的是，第一伸缩装置200和第二伸缩装置400采用相反的调节状态也可以实现爬楼功能，例如，第一伸缩装置200的伸展长度大于第二伸缩装置400的伸展长度，使从动轮120处于悬空状态，移动机身使从动轮120处接触到下一级的楼梯踏面，主动轮110通过履带130带动从动轮120转动。

关于第一伸缩装置200的形状和结构，具体说明如下：

第一伸缩装置200包括第一伸缩杆210，第一伸缩杆210的顶端通过第一铰接点211与机身连接，第一伸缩杆210的底端连接于主动轮110。第一伸缩杆210优选设置为气缸伸缩杆、液压伸缩杆等，第一伸缩杆210可以采用现有的伸缩杆结构，在此不再赘述。当第一伸缩杆210伸长时，带动主动轮110下降；当第一伸缩杆210缩短时，带动主动轮110上升。

本实施例的可选方案中，自动上下楼梯装置还包括第一角度调整机构300，第一角度调整机构300的一端铰接于机身侧面，另一端活动连接于第一伸缩杆210，第一伸缩杆210用于调整第一伸缩杆210相对机身的摆动角度。具体而言：

第一角度调整机构300包括第三伸缩杆310和圆环状的第一连接环320；第三伸缩杆310的一端固定于机身侧面，第三伸缩杆310的另一端与第一连接环320铰接；第一连接环320套装于第一伸缩杆210的外壳上。优选地，第三伸缩杆310为气缸伸缩杆、液压伸缩杆等，其具体伸缩原理为现有技术，在此不再赘述。当第三伸缩杆310伸长时，推动第一伸缩杆210向左前方摆动；当第三伸缩杆310缩短时，拉动第一伸缩杆210向右后方摆动，从而通过第三伸缩杆310的伸长与缩短实现了对第一伸缩杆210的角度的调整。以上的左右方位参照图中的左右方位。

本实施例的可选方案中，第二伸缩装置400包括第二伸缩杆410，第二伸缩杆410的顶端通过第二铰接点411与机身连接，第二伸缩杆410的底端转动连接于从动轮120。

第二伸缩装置400包括第二伸缩杆410，第二伸缩杆410的顶端通过第二铰接点411与机身连接，第二伸缩杆410的底端转动连接于从动轮120。优选地，第二伸缩杆410的伸缩方向设置为竖直方向，第二铰接点411为固定点，也即，第二伸缩杆410只能进行竖直方向的伸缩而无法进行摆动，履带行走机构100整体角度的调整依靠第一伸缩杆210角度的调整即可。或者，第二伸缩杆410不仅可以沿竖直方向伸缩，还可以绕铰接点摆动，如此，第二伸缩杆410不仅可以带动从动轮120在竖直方向上升降，还可以带动从动轮120在竖直面上摆动。其中，第二伸缩杆410优选设置为气缸或者电缸，第二伸缩杆410为现有技术，关于其具体结构，在此不再赘述。

本实施例的可选方案中，该自动上下楼梯装置还包括第二角度调整机构500，第二角度调整机构500的一端连接于机身，另一端活动连接于第二伸缩杆410，第二角度调整机构500用于调整第二伸缩杆410相对机身的摆动角度。

具体而言：

第二角度调整机构500包括第四伸缩杆510和圆环状的第二连接环520，第四伸缩杆510的一端固定于机身侧面，第四伸缩杆510的另一端与第二连接环520的外壁铰接；第二连接环520套装于第二伸缩杆410的外壳上。第四伸缩杆510优选设置为气缸或者电缸，关于气缸或者电缸均为现有技术，在此不再赘述，当第四伸缩杆510缩短时，带动第二伸缩杆410向左侧摆动，从而带动从动轮120向左侧摆动。当第四伸缩杆510伸长时，带动第二伸缩杆410向右侧摆动，从而带动从动轮120向右侧摆动。当然，需要说明的是，在第四伸缩杆510缩短或者伸长的过程中，第二连接环520连接于第二伸缩杆410的位置可适应性发生改变。

本实施例的可选方案中，较为优选地，

履带行走机构100还包括连接于主动轮110和从动轮120之间的履带支架140，履带支架140上连接有若干用于支撑履带130的若干滚动轮。履带支架140优选设置为长条形的板状结构，其一端与主动轮110铰接，另一端与从动轮120铰接，其刚性结构限制了主动轮110和从动轮120之间的间距，无论第一伸缩杆210、第二伸缩杆410、第三伸缩杆310和第四伸缩杆510的伸缩动作如何，均可以产生联动效应，也即，当第一伸缩杆210执行伸缩作业时，主动轮110发生相应的升降，该升降动作通过履带支架140传递至从动轮120，从而影响从动轮120的受力，同样的，当第二伸缩杆410执行伸缩作业时，从动轮120发生相应的升降，该升降动作通过履带支架140传递至主动轮110，从而影响主动轮110的受力状态。

本实施例的可选方案中，较为优选地，

连接于主动轮110上的驱动件150设置为电机，电机可带动主动轮110旋转从而带动履带行走机构100执行动作。

本实施例的可选方案中，较为优选地，还包括设置于机身上的角度传感器，角度传感器用于检测楼梯的坡度，从而根据楼梯的坡度控制第一伸缩装置200和第二伸缩装置400的伸缩量，从而使履带130的倾斜角度与楼梯坡度一致。

本实施例的可选方案中，较为优选地，

本实施例提供的自动上下楼梯装置包含对称设置于机身两侧的两个第一伸缩装置200、两个第二伸缩装置400、两个履带行走机构100。机身两侧的两个第一伸缩装置200以及两个第二伸缩装置400可以同步进行伸缩，也可以各自执行不同的伸缩距离以及摆动角度，从而使机身在上下楼梯的同时能够完成前进方向的调整。

实施例二

本实施例中提供了一种机器人，包括实施例一中述及的自动上下楼梯装置，以解决现有的机器人不能自动上下楼梯的问题。

区别技术特征以外的实施例所公开的技术方案也属于本实施例，区别技术特征以外的实施例所公开的技术方案不再重复描述。

请继续参照图1和图2,本实施例与实施例一的区别在于，本实施例提供的机器人还包括底轮600，底轮600设置于机身底部，底轮600为平面运动时的滚动元件，当然，机身还具有用于驱动底轮600旋转的电机，由于机身、底轮及驱动底轮所采用的电机属于常规技术，本实施例不再过多描述。

在实际应用时，实施例一中的自动上下楼梯装置可以设置在底轮600的内侧，也可以设置在底轮600的外侧，原则上两者在运转时不会产生相互干涉情况即可。

下面说明本实施例中的机器人工作原理：

在平整地面行驶时，第一伸缩装置200和第二伸缩装置400处于回缩状态，使履带行走机构100距离地面的高度高于底轮600，即，利用底轮600在平整地面行驶；

当需要爬梯时，第一伸缩装置200和第二伸缩装置400处于伸长状态，使底轮600悬空，同时，第一伸缩装置200的伸展长度小于第二伸缩装置400的伸展长度，形成履带行走装置的主动轮110端呈悬空状态，主动轮110通过履带130带动从动轮120转动，并利用履带130对楼梯的抓爬力完成自动爬梯。

最后应说明的是：以上各实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施方式对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施方式技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种自动上下楼梯装置，其特征在于：包括设置于机身侧面前方的第一伸缩装置(200)、设置于机身侧面后方的第二伸缩装置(400)和连接于所述第一伸缩装置(200)与所述第二伸缩装置(400)之间的履带行走机构(100)；

所述履带行走机构(100)包括主动轮(110)、从动轮(120)和履带(130)，所述履带(130)套装于所述主动轮(110)和所述从动轮(120)上；

所述第一伸缩装置(200)铰接于机身的第一铰接点(211)，所述第一铰接点(211)位于所述主动轮(110)的后方，所述第一铰接点(211)与所述主动轮(110)的中心之间的连线为所述第一伸缩装置(200)的伸缩方向；

所述第二伸缩装置(400)铰接于机身的第二铰接点(411)，所述第二铰接点(411)设置于所述从动轮(120)的上方，所述第二铰接点(411)与所述从动轮(120)的中心之间的连线为所述第二伸缩装置(400)的伸缩方向。

2.根据权利要求1所述的自动上下楼梯装置，其特征在于，

所述第一伸缩装置(200)包括第一伸缩杆(210)，所述第一伸缩杆(210)的顶端通过所述第一铰接点(211)与所述机身连接，所述第一伸缩杆(210)的底端连接于所述主动轮(110)。

3.根据权利要求2所述的自动上下楼梯装置，其特征在于，还包括第一角度调整机构(300)，所述第一角度调整机构(300)的一端铰接于所述机身侧面，另一端活动连接于所述第一伸缩杆(210)，所述第一伸缩杆(210)用于调整所述第一伸缩杆(210)相对机身的摆动角度。

4.根据权利要求3所述的自动上下楼梯装置，其特征在于，所述第一角度调整机构(300)包括第三伸缩杆(310)和圆环状的第一连接环(320)；所述第三伸缩杆(310)的一端固定于机身侧面，所述第三伸缩杆(310)的另一端与所述第一连接环(320)铰接；

所述第一连接环(320)套装于所述第一伸缩杆(210)的外壳上。

5.根据权利要求1所述的自动上下楼梯装置，其特征在于，

所述第二伸缩装置(400)包括第二伸缩杆(410)，所述第二伸缩杆(410)的顶端通过所述第二铰接点(411)与所述机身连接，所述第二伸缩杆(410)的底端转动连接于所述从动轮(120)。

6.根据权利要求5所述的自动上下楼梯装置，其特征在于，还包括第二角度调整机构(500)，所述第二角度调整机构(500)的一端连接于所述机身，另一端活动连接于所述第二伸缩杆(410)，用于调整所述第二伸缩杆(410)相对机身的摆动角度。

7.根据权利要求6所述的自动上下楼梯装置，其特征在于，所述第二角度调整机构(500)包括第四伸缩杆(510)和圆环状的第二连接环(520)，所述第四伸缩杆(510)的一端固定于机身侧面，所述第四伸缩杆(510)的另一端与所述第二连接环(520)的外壁铰接；

所述第二连接环(520)套装于所述第二伸缩杆(410)的外壳上。

8.根据权利要求1所述的自动上下楼梯装置，其特征在于，所述履带行走机构(100)还包括连接于所述主动轮(110)和所述从动轮(120)之间的履带支架(140)，所述履带支架(140)上连接有若干用于支撑所述履带(130)的滚动轮。

9.根据权利要求1所述的自动上下楼梯装置，其特征在于，所述履带行走机构(100)还包括驱动件(150)，所述驱动件(150)的输出轴与主动轮(110)连接。

10.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1-9中任意一项所述的自动上下楼梯装置和设置于机身底部的底轮(600)，所述底轮(600)为平面运动时的滚动元件。

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