专利名称：爬梯机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及机器人技术领域，属于在危险场合或高层建筑火灾现场完成作业或灭火救援任务的机器人。
背景技术：
在高层建筑失火时，或危险作业场所施救时，消防或救援人员往往难以接近现场，通过爬梯接近现场作业是常用的方法，特殊情况下人员不能或无法靠近的现场，只能是由机器人代替人来完成了。
发明内容
本发明的目的就是设计一种爬梯机器人，代替人来完成人员难以完成的危险作业。
本发明的技术解决方案是这样来完成的一种爬梯机器人，包括机器人躯干、上臂、下臂、驱动电机、限位开关、光电传感器、智能接口板和公知计算机，其特征在于该机器人还包括一个丝杠传动机构，上臂传动机构和下臂传动机构，在前述丝杠传动机构上套装传动滑块，该滑块与下臂传动机构固定连接，上臂传动机构则与躯干连成一体，驱动电机、限位开关、光电传感器，通过智能接口板与公知计算机实现电连接。
本发明的技术解决方案还包括所述的丝杠传动机构由驱动电机M1、丝杠、滑块、限位开关E4、限位开关E1、灯泡M4和光电传感器E2所组成，灯泡和光电传感器装在躯干的顶端。所述的上臂传动机构由上臂、驱动电机M3、限位开关E3、限位开关E8、限位开关E7、上臂齿条和齿轮所组成，上臂齿条固定于上臂上，齿轮固装在驱动电机的轴端并与上臂齿条相啮合。
所述的下臂传动机构由下臂、驱动电机M2、限位开关E5、限位开关E6、下臂齿条及齿轮所组成，齿轮固装在驱动电机M2的轴端，并与下臂齿条相啮合。
本发明的技术解决方案包括采取如下一些步骤对爬梯机器人进行控制(1)置爬梯机器人于初始状态，下臂伸入梯中并搭在梯子上；(2)计算机给出指令，驱动电机M1驱动丝杠逆时针转动，由于下臂被梯子约束，机器人躯干和上臂作相对运动，使梯子向上爬升；(3)当运动到适当位置时，限位开关E4由断路变通路，反馈信息触发计算机发出相应指令，控制驱动电机M1停转，同时驱动上臂驱动电机M3控制上臂伸入梯子，当其达到一定位置时，臂端的限位开关E8由断路变通路，反馈信息触发计算机给出指令，控制上臂驱动电机M3止转；同时由控制程序的延时命令驱动丝杠驱动电机M1顺时针反转3-5秒时间使上臂支撑在梯子上而下臂抬起并与梯子脱离接触；(4)延时程序结束后，当限位开关E5由断路变通路时，驱动电机M2止动，同时启动丝杠驱动电机M1，丝杠转动使下臂沿梯子向上运动，当限位开关E3由断路变通路时，丝杠驱动电机M1止动，下臂驱动电机M2反转，把下臂伸入下一级梯子。
(5)重复上述控制步骤，并以此往复就完成了机器人的爬梯动作。
与现有技术相比较爬梯机器人通过实现爬梯动作模仿人的攀爬动作来完成人类无法完成的危险作业或消防救援工作。爬梯机器人可以作为一个平台，同时搭截灭火和救援设备集灭火与救援双重任务于一身，也同样可以搭截侦察与武器对潜伏在高层建筑场的敌人进行侦察与发起攻击；当装上清洗设备可用来清洗小高层建筑物的玻璃或墙面，装上修理设备也可以对输电设备进行维护与修理等等。
图1是爬梯机器人的主视2是爬梯机器人的左视3是爬梯机器人的俯视4是爬梯机器人手臂传动部分的结构示意5是图4的俯视6是爬梯机器人躯干部分传动机构示意7是爬梯机器人传感器及电机的布线1是本发明的说明书摘要附中1、丝杠驱动电机M1 2、下臂驱动电机M2 3、上臂驱动电机M3 4、灯泡M45、下臂限位开关E5 6、上臂限位开关E7 7、限位开关E4 8、光电传感器E29、丝杠 10、下臂 11、限位开关E1 12、限位开关E3 13、倾斜滑板 14、上臂15、上臂限位开关E8 16、下臂齿条 17、上臂齿条 18、齿轮 19、滑块20、下臂限位开关E6 21、上臂限位开关E8 22、智能接口板具体实施方式
如图1、2、3中所示的爬梯机器人处于初始状态，下臂10伸入并搭在梯子上，上臂14伸出。通过计算机程序控制，丝杠驱动电机M11，驱动丝杠9逆时针转动，由于下臂10支撑在梯子上，相对于机器人躯干和上臂是固定的，故此时机器人躯干、上臂14与下臂10发生相对运动，即沿梯子方向向上运动。当运动到合适位置时在躯干顶部安装的限位开关E4 7会接受到信号由断路变为通路，其发出的信号会反馈给计算机，并由计算机发出相应的指令控制丝杠驱动电机M11停止转动，上臂驱动电机M33会同时启动控制上臂14伸入梯子。当上臂伸入一定位置时安装在其一端的上臂限位开关E8 15由断路变为通路，其发出的信号同样会反馈给计算机并由计算机发出相应的指令，控制上臂驱动电机M33停止转动。这里为了使下臂10更顺利地从梯子间伸出，最理想的状态是下臂10与梯子之间没有接触，其摩擦力为0。所以上臂驱动电机M33停止转动的同时，通过延时程序控制丝杠驱动电机M11顺时针转动一小段时间，约3-5秒，使上臂14支撑在梯子上而下臂10伸出梯子，当安装在下臂一端的下臂限位开关E55由断路变为通路，下臂驱动电机M22止动，同时丝杠驱动电机M11启动，丝杠9转动使下臂10沿梯子向上运动，当限位开关E3 12由断路变为通路时，丝杠驱动电机M11止动；下臂驱动电机M22反转，把下臂10伸入下一级梯子。如此往复就完成了机器人爬梯的动作。
一旦机器人接触到火源，光电传感器E28会发出信号反馈给计算机，程序会自动控制机器人进入工作模式，此时灯泡M44会频闪，显示机器人正处于工作状态。
权利要求
1.文件来源电子申请
2.收文日期2004-11-1
3.申请号
4.权利要求项权利要求1一种爬梯机器人，包括机器人躯干、上臂、下臂、驱动电机、限位开关、光电传感器、智能接口板和公知计算机，其特征在于该机器人还包括一个丝杠传动机构，上臂传动机构和下臂传动机构，在前述丝杠传动机构上套装传动滑块，该滑块与下臂传动机构固定连接，上臂传动机构则与躯干连成一体，驱动电机、限位开关，光电传感器通过智能接口板与公知计算机实现电连接。权利要求2根据权利要求1所述的爬梯机器人，其特征在于所述的丝杠传动机构由驱动电机M1(1)、丝杠(9)、滑块(19)、限位开关E4(7)、限位开关E1(11)、灯泡M4(4)和光电传感器E2(8)所组成，灯泡和光电传感器装在躯干的顶端。权利要求3根据权利要求1或2所述的爬梯机器人，其特征在于所述的上臂传动机构由上臂(14)、驱动电机M3(3)、限位开关E3(12)、限位开关E8(15)、限位开关E8(21)、限位开关E7(6)、上臂齿条(17)和齿轮(18)所组成，上臂齿条固定于上臂上，齿轮键装在驱动电机的轴端并与上臂齿条相啮合。权利要求4根据权利要求1或2所述的爬梯机器人，其特征在于所述的下臂传动机构由下臂(10)、驱动电机M2(2)、限位开关E5(5)、限位开关E6(20)、下臂齿条(16)及齿轮(18)所组成，齿轮(18)固装在驱动电机M2的轴端，并与下臂齿条(16)相啮合。权利要求5一种对权利要求1或2所述的爬梯机器人进行自动控制的方法，其特征在于控制过程包括下述步骤(1)置爬梯机器人于初始状态，下臂(10)伸入梯中并搭在梯子上；(2)计算机给出指令，驱动电机M1(1)驱动丝杠(9)逆时针转动，由于下臂(10)被梯子约束，机器人躯干和上臂(10)作相对运动，使梯子向上爬升；(3)当运动到适当位置时，限位开关E4(7)由断路变通路，反馈信息触发计算机发出相应指令，控制驱动电机M1(1)停转，同时驱动上臂驱动电机M3(3)控制上臂(14)伸入梯子，当其达到一定位置时，臂端的限位开关E8(15)由断路变通路，反馈信息触发计算机给出指令，控制上臂驱动电机M3(3)止转；同时由控制程序的延时命令驱动丝杠驱动电机M1(1)顺时针反转3~5秒时间使上臂(14)支撑在梯子上而下臂(10)抬起并与梯子脱离接触；(4)延时程序结束后，当限位开关E5(5)由断路变通路时，驱动电机M2(2)止动，同时启动丝杠驱动电机M1(1)，丝杠(9)转动使下臂(10)沿梯子向上运动，当限位开关E3(12)由断路变通路时，丝杠驱动电机M1(1)止动，下臂驱动电机M2(2)反转，把下臂(10)伸入下一级梯子；(5)重复上述控制步骤，并以此往复就完成了机器人的爬梯动作。
全文摘要
本发明公开了一种爬梯机器人，包括机器人躯干、上臂、下臂、驱动电机、限位开关、光电传感器、智能接口板和公知计算机，其特征在于该机器人还包括一个丝杠传动机构、上臂机构和下臂机构，在前述丝杠传动机构上套装传动滑块，该滑块与下臂机构固定连接，上臂机构则与躯干连成一体，驱动电机、限位开关、光电传感器通过智能接口板与公知计算机实现电连接。该机器人通过对丝杠驱动电机，上臂驱动电机和下臂驱动电机的程序控制，形成了能够模拟人攀爬动作的机器人爬梯动作，使其成为一种能身临危险场所或火灾现场的搭截平台，通过搭截多种模块化设备完成急难险重的任务，特别适于高层建筑的消防救援、输电设备维修、高层建筑的清洗和城市治安战斗。
文档编号B62D57/024GK1603198SQ20041015541
公开日2005年4月6日 申请日期2004年11月1日 优先权日2004年11月1日
发明者张琳 申请人:大连大学