用于爬楼机器人的执行装置的制作方法

【技术领域】

本实用新型涉及机器人领域，具体涉及一种用于爬楼机器人的执行装置。

背景技术：

爬楼机器人作为机器人学中的一个重要分支，在科学研究或教学领域有者重要的意义。楼梯是人们日常生活中最常见的障碍，目前有多种爬楼机器人或装置能够实现爬楼功能，按照爬楼功能实现的原理主要分为履带式、轮组式、步行式等。

但上述装置都会有一些缺陷，比如履带式不够灵活，对楼梯容易造成损害；轮组式结构复杂，价格高；步进式移动慢，能耗高，因此设计一种结构简单，性价比高的爬楼机器人仍需要探索研究。

技术实现要素：

本实用新型提供一种用于爬楼机器人的执行装置，能更好地实现机器人的爬楼功能。

根据本实用新型提供的一种用于爬楼机器人的执行装置，包括：轴组件，所述轴组件包括轮盘和转轴，所述转轴与爬楼机器人的传动装置传动连接；

设置在所述轴组件两侧的爪轮，所述爪轮包括至少两个弧形的爪部，所述爪部包括第一端和第二端，所述第二端与所述轮盘连接；辅助轮，所述辅助轮包括第一辅助轮和第二辅助轮，所述第一辅助轮设置在所述爪部的第一端，所述第二辅助轮设置在所述爪部的第一端和第二端之间。

在一个实施方案中，所述爪部设置为三个，包括第一爪部、第二爪部和第三爪部；所述第一辅助轮和所述第二辅助轮分别对应设置为三个。

在一个实施方案中，三个所述爪部以所述转轴的轴心为圆心形成三个第一扇形，所述第一扇形的圆心角为120°。

在一个实施方案中，所述第一辅助轮和第二辅助轮以所述转轴的轴心为圆心形成第二扇形，所述第二扇形的圆心角为35°。

在一个实施方案中，所述爪部的第一端到所述转轴的轴心的距离为第一半径r，所述辅助轮的半径为第二半径r，所述第二半径r的长度为所述第一半径r的三分之一。

在一个实施方案中，位于所述第一爪部的第一辅助轮，与在逆时针方向上位于所述第二爪部的第二辅助轮之间距离为爬楼机器人的越障极限高度h。

在一个实施方案中，所述越障极限高度h的范围为150mm至300mm。

在一个实施方案中，所述执行装置包括减重孔，所述减重孔包括第一减重孔和第二减重孔；其中所述第一减重孔分别设置在所述爪部和所述轮盘上；第二减重孔，所述第二减重孔设置在所述辅助轮上。

在一个实施方案中，上述爪部上设置一个所述第一减重孔，所述轮盘上设置三个所述第一减重孔。

在一个实施方案中，上述辅助轮上设有十个所述第二减重孔。

通过使用本实用新型中的用于爬楼机器人的执行装置，该可爬楼的机器人，可爬楼亦可在平地路况上行驶，相比履带式和步行式等爬楼机器人，其适应性强，运动灵活，结构更加稳定。

【附图说明】

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是一种可爬楼的机器人的示意图(一)；

图2是一种可爬楼的机器人的示意图(二)；

图3是一种可爬楼的机器人的示意图(三)；

图4是机体一端的结构示意图；

图5是执行装置的示意图；

图6是爪轮的结构示意图(一)；

图7是爪轮的结构示意图(二)；

附图中：

100为机器人，1为机体，2为动力装置，3为传动装置，4为执行装置，5为轴组件，6为爪轮，7为辅助轮，8为爪部，9为减重孔，10为腔室，11为电源，21为伺服电机，22为减速器，31为第一齿轮，32为第二齿轮，71为第一辅助轮，72为第二辅助轮，91为第一减重孔，92为第二减重孔。

【具体实施方式】

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。实施例中多数部件可可拆卸的方式安装，便于青少年通过自己安装机器人来学习机器人的结构和工作原理。

图1是一种可爬楼的机器人的示意图(一)，图2是一种可爬楼的机器人的示意图(二)，图3是一种可爬楼的机器人的示意图(三)，图4是机体一端的结构示意图，图5是执行装置的示意图，图6是爪轮的结构示意图(一)，图7是爪轮的结构示意图(二)，如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示：

在本实施例中，提供了一种可爬楼的机器人100，具体有机体1，还包括动力装置2，传动装置3和执行装置4。

动力装置2设置在机体1上，与传动装置3传动连接。具体地，如图2和图4所示，动力装置包括伺服电机21和减速器22，精确的控制电机的恒速转动，从而实现控制机器人100的运动速度，也可使用电控单元改为变速操作。作为优选，机体1上设有腔室10，腔室10内设有电源11，分别提供电能给动力装置2，具体提供电能给直流伺服电机21。

传动装置3，包括第一齿轮31和第二齿轮32，第一齿轮31与第二齿轮32啮合连接，第一齿轮31与动力装置2传动连接。传动装置3的作用在于在动力装置2的动力传送至执行装置4，可根据机体1的结构做出不同传动设计，并不是本实施例介绍的重点，在此不赘述。

执行装置4，包括轴组件5，设置在轴组件5两侧的爪轮6，以及安装在爪轮6上的辅助轮7；其转轴组件5具有轮盘50和转轴51，第二齿轮32套设在转轴51上，动力装置2驱动第一齿轮31带动第二齿轮32运动以使得爪轮6转动，爪轮6在转动时带动辅助轮7滚动。

机器人在爬楼梯时，爬行动力来源于爪部8，辅助轮为自由转动，主要功能是将越障支点的滑动摩擦变为滚动摩擦，减少越障阻力。作为优选，如图所示，动力装置2和传动装置3设有两组，分别设置在机体1的两端，对应地，爪轮6设置四个。两组传动装置3在机体1上呈对角线设置，上述设计使得机体1更加平衡稳定。

具体地，如图5和图6所示，爪轮6具有至少两个弧形的爪部8，爪部8包括第一端81和第二端82，第二端82与轮盘50连接，第一端81设置爪部8的外端部，作为与地平面或楼梯的接触部。

辅助轮7包括第一辅助轮71和第二辅助轮72，第一辅助71轮设置在爪部8的第一端81，第二辅助轮72设置在爪部8的第一端81和第二端82之间。具体地，第二辅助轮72设置在爪部8的弧边上，与第一辅助轮71配合便于在平地移动。在爬楼时，爪轮6在转动时带动第一辅助轮71或第二辅助轮72滚动，这样能够增强上述越障功能。

爪部8的数量可以三个，四个或五个，然而爪部8的数量越多，越障高度则越小。作为优选，如图5和图6所示，爪部8设置为三个，第一辅助轮71和第二辅助轮72分别对应设置为三个。

如图7所示，位于第一爪部8的第一辅助轮71，与在逆时针方向上位于第二爪部8的第二辅助轮72之间距离为机器人1的越障极限高度h。通过多次实验调试，上述越障极限高度h的范围为150mm至300mm。

在本实施中，还提供了一种用于爬楼机器人的执行装置，执行装置作为上述可爬楼的机器人的一部分，亦可与其它爬楼机器人结合使用。在不冲突的情况下，该执行装置与本实施例中的其它特征可以相互组合，如图3、图4、图5、图6和图7所示:

执行装置4，包括轴组件5，设置在轴组件5两侧的爪轮6，以及安装在爪轮6上的辅助轮7。

轴组件5包括轮盘50和转轴51，两个轮盘50分别安装在转轴51的两端。转轴51与爬楼机器人的传动装置传动连接。传动装置的作用在将动力传送至执行装置4，并不是本实施例介绍的重点，在此不赘述。

爪轮6包括至少两个弧形的爪部8，爪部8包括第一端81和第二端82，第二端82与轮盘50连接，第一端81设置爪部8的外端部，作为与地平面或楼梯的接触部。

辅助轮7包括第一辅助轮71和第二辅助轮72，第一辅助71轮设置在爪部8的第一端81，第二辅助轮72设置在爪部8的第一端81和第二端82之间。具体地，第二辅助轮72设置在爪部8的弧边上，与第一辅助轮71配合便于在平地移动。在爬楼时，爪轮6在转动时带动第一辅助轮71或第二辅助轮72滚动，这样能够增强上述越障功能。

爪部8的数量可以三个，四个或五个，然而爪部8的数量越多，越障高度则越小。作为优选，如图5和图6所示，爪部8设置为三个，第一辅助轮71和第二辅助轮72分别对应设置为三个。

如图7所示，具体设计为，三个爪部8的第一端81以转轴51的轴心510为圆心形成三个第一扇形a，第一扇形a的圆心角为120°。第一辅助轮71和第二辅助轮72以转轴51的轴心510为圆心形成第二扇形b，第二扇形b的圆心角为35°。

作为优选设计，爪部8的第一端81到转轴51的轴心510的距离为第一半径r，辅助轮7的半径为第二半径r，第二半径r的长度为第一半径r的三分之一。

如图7所示，位于第一爪部8的第一辅助轮71，与在逆时针方向上位于第二爪部8的第二辅助轮72之间距离为爬楼机器人100的越障极限高度h。通过多次实验调试，上述越障极限高度h的范围为150mm至300mm。

执行装置4还设有减重孔9，能有效减轻机体的重量，充分地提升可爬楼机器人的性能。减重孔9包括第一减重孔91和第二减重孔92，第一减重孔91分别设置在爪部8和轮盘50上，第二减重孔92设置在辅助轮7上。减重孔可设计成做种形状，本实施例中的减重孔设计为圆形，其中第一减重孔的直径大于第二减重孔的直径。

具体地，爪部8上设置一个第一减重孔91，轮盘50上设置三个第一减重孔91，辅助轮7上设有十个第二减重孔92。

上文所描述以及附图所示的各种具体实施方式仅用于说明本实用新型，并非本实用新型的全部。在本实用新型的基本技术思想的范畴内，相关技术领域的普通技术人员针对本实用新型所进行的任何形式的变更均在本实用新型的保护范围之内。