爬楼及平地运载机器的制作方法

本实用新型属于运载机器技术领域，具体地说是涉及一种能自主上下楼梯和平地移动的运载机器。

背景技术：

爬楼机器的爬楼方式主要有轮组式、步行式和履带式。步行式机器是通过仿生学实现爬楼，灵活性好、自由度高，因此结构复杂，需要的传感器数量巨大，控制程序复杂，成本高，在实际应用中受到很大的限制。履带式爬楼机器通过履带的传动实现爬楼，由于比较笨重、运动不灵活，使用受到很多限制。轮组式爬楼机器利用成组的车轮转到实现爬楼，移动灵活、控制简单、易于实现。现有技术中，步行式爬楼机器在平地行走时运动幅度大，移动迟缓，稳定性差，不具备避障能力。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述缺点而提供一种能实现爬楼梯和平地行走功能，具有结构简单、运动平稳、安全性高、便于控制、成本低的爬楼及平地运载机器。

本实用新型的爬楼及平地运载机器，包括行走机构、支撑机构、传动机构和控制系统，传动机构固定于支撑机构上与行走机构相连接，其中：所述行走机构实现支撑机构的平移和上下楼梯；控制系统实现对行走机构和支撑机构的运动控制。

上述的爬楼及平地运载机器，其中：所述行走机构包括至少四个车轮和八个脚架，每两脚架对称分布于一个车轮上，与车轮活动连接，脚架下端面始终与地面平行；车轮的直径大于脚架的高度。

上述的爬楼及平地运载机器，其中：所述每个车轮上的两脚架之间设有活动连接的连杆。

上述的爬楼及平地运载机器，其中：所述脚架为三角形。

上述的爬楼及平地运载机器，其中：所述支撑机构由框架结构的机架组成。

上述的爬楼及平地运载机器，其中：所述传动机构包括电机、双头蜗轮蜗杆和单头蜗轮蜗杆，电机固定于机架上、分别与控制系统和双头蜗轮蜗杆一端相连接，双头蜗轮蜗杆另一端与传动轴相连接，传动轴的两端分别设有单头蜗轮蜗杆，单头蜗轮蜗杆另一端与轮轴相连，轮轴两端分别设有车轮。

上述的爬楼及平地运载机器，其中：所述传动轴上设有轴承座。

本实用新型与现有技术的相比，具有明显的有益效果，由以上方案可知，

所述行走机构包括至少四个车轮和八个脚架，每两脚架对称分布于一个车轮上，与车轮活动连接。行走机构实现支撑机构的平移和上下楼梯。脚架为三角形，与车轮活动连接，在车轮转动过程中，靠重力使得脚架下端面始终与楼梯台面平行接触，保证具有较大的接触面积，保证车体的稳定性。每个车轮上的两脚架之间设有固定连接的连杆，保证脚架在运动过程中的稳定运转，此外由于脚架用重力作用保持水平，两脚架用连杆连接，可以保证脚不晃动且能保证脚架下端面的水平。此外，车轮的直径大于脚架的高度，当车体运动到平面时，可以将所有脚架收入车轮以内，保证在平面运动时车体的稳定性，可以改变步行式爬楼机器平地行走重心幅度大，动作缓慢的缺点。支撑机构由框架结构的机架组成，框架结构便于安装且可减轻重量。传动机构包括电机、双头蜗轮蜗杆和单头蜗轮蜗杆，可实现二级减速，且蜗轮蜗杆具有自锁的功能，在爬楼过程中可以在任意状态下停止或启动机器的运转，机器由于自锁功能而不会发生逆向转动，能够保证被运载物体的安全性。

总之，本实用新型能实现爬楼梯且能在平地行走的功能，具有结构简单、运动平稳、安全性高、便于控制、成本低的特点。

以下通过附图和具体实施方式，进一步说明本实用新型的有益效果。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的I-I剖示图；

图3为图1的正视图。

图中标记：

1、机架；2、电机；3、传动轴；4、双头蜗轮蜗杆；5、轴承座；6、单头蜗轮蜗杆；7、轮轴；8、车轮；9、脚架；10、连杆；11、控制系统。

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的爬楼及平地运载机器结构具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

参见图1至图3，本实用新型的爬楼及平地运载机器，包括行走机构、支撑机构、传动机构和控制系统11，传动机构固定于支撑机构上与行走机构相连接，其中：所述行走机构实现支撑机构的平移和上下楼梯；控制系统11实现对行走机构和支撑机构的运动控制。所述行走机构包括至少四个车轮8和八个脚架9，每两脚架9对称分布于一个车轮8上，与车轮8活动连接，脚架9下端面始终与地面平行；车轮8的直径大于脚架9的高度。所述每个车轮8上的两脚架9之间设有活动连接的连杆10。所述脚架9为三角形。所述支撑机构由框架结构的机架1组成。所述传动机构包括电机2、双头蜗轮蜗杆4和单头蜗轮蜗杆6，电机2固定于机架1上、分别与控制系统11和双头蜗轮蜗杆4一端相连接，双头蜗轮蜗杆4另一端与传动轴3相连接，传动轴3两端分别设有单头蜗轮蜗杆6，单头蜗轮蜗杆6另一端与轮轴7相连，轮轴7两端分别设有车轮8。所述传动轴3上设有轴承座5。

使用时，脚架9转动点高于楼梯高度，两脚架9由车轮8带动，交替上升，实现爬楼功能。在车轮8转动过程中，脚架9的下端面始终与楼梯台面平行接触。地面提供的支持力始终竖直向上，在楼梯倾角范围内支持力方向与车身机架1呈锐角关系，所以机器人在爬楼过程中，不会出现倾覆的现象。为了减轻重量，可在脚架9的中部开槽。车轮8的直径大于脚架9的高度，当其中一脚架（抬升脚架）随车轮转动至最高点，与另一角架（支撑脚架）随车轮运动到最低点，此时两脚架9在垂直方向共线，抬升脚架不会与支撑脚架有任何接触，且两脚架9按一定距离，交错对称安装在车轮8上，两脚架9之间存在一定交错间隙。当车体运动到平面时，可以将所有脚架9收入车轮8以内，保证在平面运动时车体的稳定性。此时脚架9可由螺栓固定在车轮8上，螺栓只承受脚架9的重量。即机器到达平地后，由四个车轮8承受负载并完成运动，这时也可适当增大传动轴3的转动速度，提高机器的运载效率。此外，脚架9下端面可增设一层橡胶，增大与地面的摩擦力。

在运动过程中，机架1始终与平面或倾斜面保持平行。机架1的材料可选择轻质高强度材料。框架结构的机架1可做成活动的，便于装拆。

传动机构采用二级减速。蜗轮蜗杆具有自锁的功能，在爬楼过程中可以在任意状态下停止或启动机器的运转，机器人由于自锁功能而不会发生逆向转动，能够保证被运载物体的安全性。传动轴3上设有轴承座5为两个。

当车身负载时，需要将被承载物与机架1固定为一体，避免被承载物因惯性产生晃动而影响车体的稳定运行。被承载物应相对于机架1的重心对称安装，使上楼时机器人的脚架9均匀受力，保证机器人上下楼的重心平稳。

控制系统11包括车载控制系统和无线控制系统，车载控制系统实现对传动机构的驱动，无线控制系统实现对车载控制系统的控制。控制系统为继电器控制，继电器控制电流的通断，通过无线遥控器控制电机电流方向实现电机1正反转。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。