一种履带式爬楼机器人的平衡装置的制作方法

本发明涉及一种履带式爬楼机器人领域，具体涉及一种履带式爬楼机器人的平衡装置。

背景技术：

随着现代社会的发展，机器人在人类社会中起着越来越重要的作用。作为其中的一种，履带式爬楼机器人也在各种状况下扮演着各种重要的角色。例如，残疾人在没有电梯的情况下，就需要一个履带式机器人帮助其轻松上楼梯，还有就是运送物件时也同样需要履带式爬楼机器人。在这其中涉及了一个重要的方面，那就是履带式机器人的平衡问题。传统的履带式平衡问题依靠着复杂算法保持机器人的平衡，比较复杂。本发明则设计了一种较为简单的装置实现履带式机器人的平衡问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种解决履带式爬楼机器人平衡问题，该方案相对传统的例如利用复杂的算法实现平衡的方案较为简单实现起来也比较容易，并且自动调整平衡，响应迅速，抗干扰能力强，不易受到外界的条件的干扰，通过倾角传感器测得的数据传给plc,plc根据相应的程序给步进电机发射高速脉冲驱动滚珠丝杆提升使铁箱保持平衡。

本发明实现发明目的采用如下技术方案:

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：机器人包括底盘，履带，步进电机，滚珠丝杆等。所述机器人底盘上安装倾角传感器，所述底盘用四块加强筋将其固定在履带挡板上。所述垂滚珠丝杆的导轨固定在导轨底座上，所述支持端固定在导轨底座，所述丝杆支撑座固定在导轨底座上，所述联轴器连接在滚珠丝杆上，所述步进电机连接在联轴器上。所述滚珠丝杆通过轴承安装在支持端和丝杠支撑座之间。所述滚珠丝杆螺母副套在滚珠丝杆上，所述移动滑块连接在导轨上，所述托架板固定在移动滑块上，所述连接板固定在导轨底座上，所述步进电机固定在连接板上，所述固定座固定在托架板上。所述提升横梁固定在两个固定座上。所述固定杆通过支撑架固定在底板末端，所述铁箱底面中间部分由提升杆支撑，一端可翻转地连接在固定横梁上。所述履带连接在履带挡板一侧，所述驱动电机连接在履带挡板另一侧。

作为优选，本发明提供的一种种履带式爬楼机器人平衡装置，其特征在于：铁箱(20)是接触提升横梁(22)。

作为优选，种履带式爬楼机器人平衡装置，固定座(10)固定在托架板(5)上。

作为优选，种履带式爬楼机器人平衡装置，提升横梁(22)由滚珠丝杆带动提升来使铁箱保持平衡状态。

与现有的技术相比，本发明的有益效果如下:

(1).可以快速、自动、实时调整平衡，响应快。

(2).所需要的材料较少，实现起来简单。

(3).因为步进电机自身特性，抗干扰能力强。

(4)铁箱底部中间放在横梁中间，这样提升横梁时提升方向和底座始终保持垂直，可以通过公式计算出提升到水平状态是滚珠丝杆需要行进的距离。

(5).plc通过发射高速脉冲驱动滚珠丝杆带动滑块向上运动，精度高，平衡精准。

工作原理：当履带式机器人开始爬楼梯时，机器人底板与地面的倾角是不断的变化的。通过倾角传感器可以测量出变化的倾角。由于提升杆和固定杆的距离是固定的，假设固定杆和水平杆的水平距离是l，此次倾角传感器检测的倾角是β，上一次倾角传感器检测倾角是α，那么此次滚珠丝杆需要提升的高度是δh＝l×(tanβ-tanα)。倾角传感器会将检测的倾角值传送给plc。plc可以通过编程计算出倾角每次变化，滚珠丝杆所需要提升的高度。滚珠丝杆提升的高度是由plc控制，plc发射高速脉冲，步进电机接收到高速脉冲就会转动。通过不断的发送高速脉冲提升或者下降滚珠丝杆的高度，其中高速脉冲的发射由smb67.7控制使能，smw68控制脉冲周期，smd72控制发射的脉冲个数。这样，在爬楼梯的开始时，虽然倾角不断的变化，但是倾角传感器不断的检测出倾角的变化，根据之前的倾角以及现在的倾角就可以不断的由plc指示步进电机带动滚珠丝杆运动，将旋转转换为垂直方向的运动。

附图说明：

图1是本发明的三维视图；

图2是本发明的剖视图；

图3是本发明的爬楼梯的平衡调整示意图。

图中：1-倾角传感器；2-加强筋；3-支持端；4-导轨底座；5-托架板；6-连接板；7-联轴器；8-丝杆支撑座；9-滚珠丝杆螺母副；10-固定座；11-导轨；12-滚珠丝杆；13-固定横梁；14-支撑架；15-履带挡板；16-履带；17-驱动电机；18-底盘；19-轴承；20-铁箱；21-步进电机；22-提升横梁；23-移动滑块。

具体实施方式

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，附图1和附图2中主要是通过倾角传感器(1)检测出履带式机器人在行进的时候不断的检测出倾角的变化，根据提升横梁(22)和固定横梁(13)的底盘(18)方向的距离以及倾角的变化算出滚珠丝杆(12)需要提升的高度。每次倾角传感器(1)检测出倾角的变化，都会将数据传送给plc。plc通过编程可发出高速脉冲给步进电机(21)，驱动步进电机通过联轴器(7)带动滚珠丝杆(12)将旋转运动转换为直线运动，从而通过固定座(10)以及移动滑块(23)将提升横梁(22)提升到相应的位置，使得铁箱(20)保持平衡。附图3描述了履带式机器人运动的平衡过程。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：

技术总结
本发明的目的是提供一种解决履带式爬楼机器人平衡问题，该方案相对传统的例如利用复杂的算法实现平衡的方案较为简单实现起来也比较容易，并且自动调整平衡，响应迅速，抗干扰能力强，不易受到外界的条件的干扰。主要是通过倾角传感器测量出倾角，然后传送给PLC,PLC执行相应的程序发射高速脉冲给步进电机使得步进电机通过联轴器带动滚珠丝杆将转动转换为平动从而带动提升横梁上下运动最后让铁箱保持平衡状态。

技术研发人员：光昌;张新
受保护的技术使用者：安徽理工大学
技术研发日：2019.02.28
技术公布日：2019.05.21