一种爬楼机器人的制作方法

本实用新型属于机械装置技术领域，具体涉及一种爬楼机器人。

背景技术：

在日常生活和生产中人们经常会遇到需要把重物搬上楼梯的情况，传统的方法基本是靠人力进行搬运，但是当重物过重、人手不足或是楼层较高时，搬运工作就很难完成。因此人们发明了多种爬楼装置来克服这个难题，保障人身安全，改善劳动环境，提高劳动效率，按照爬楼的方式来分，爬楼装置主要分为轮式、履带式和腿式。

轮式爬楼装置上下楼梯时平稳性不高、重心起伏较大，且装置体积较大，很难在普通住宅楼梯上使用；履带式爬楼装置重量大、运动不够灵活、爬楼时在楼梯边缘造成巨大的压力，对楼梯有一定的损坏，且平地使用时所受阻力较大，这些问题限制了其在日常生活中的推广使用；与前两种相比，步行式爬楼装置模仿动物爬行的动作，可视为腿式爬行机器人，采用多条机械腿交替升降、支撑座椅爬楼的原理，爬楼时重心平稳、运动灵活、适合不同尺寸的楼梯，因此腿式机器人在爬楼方面的前途更加广阔。然而，现有的腿式爬楼机器人普遍存在结构复杂、行动不灵活、重心不稳等缺点。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种爬楼机器人，解决现有技术中的腿式爬楼装置结构复杂的问题。

本实用新型所采用的技术方案是：一种爬楼机器人，包括固定板，固定板的四角均安装有高度能够调节的支撑杆，固定板上平行设置有直线导轨a及直线导轨b，穿过直线导轨a及直线导轨b设置有能够直线移动的导轨连接件，固定板的底部设置有与导轨连接件连接的螺母连接块a，螺母连接块a上连接有驱动其沿直线导轨a及直线导轨b作直线运动的驱动装置，螺母连接块a上还连接有用于使固定板作上下运动的升降装置。

本实用新型的特点还在于：

驱动装置包括设置在固定板底部的单向丝杠，单向丝杠穿过螺母连接块a与其配合连接，单向丝杠的一端连接有电机a。

升降装置包括配合连接在螺母连接块a上的双向丝杠，双向丝杠安装在单向丝杠的下方且与单向丝杠相垂直；双向丝杠上位于螺母连接块a的两侧分别安装有螺母连接块b及螺母连接块c，螺母连接块b上铰接有能够转动的连动杆a，螺母连接块c上铰接有能够转动的连动杆b，螺母连接块b与连动杆a的一端连接，螺母连接块c与连动杆b的一端连接，连动杆a的另一端及连动杆b的另一端均与连接块铰接，连接块底部固接有支撑块；双向丝杠的一端安装有锥齿轮b，导轨连接件上安装有电机b，电机b上连接有由电机b驱动转动的锥齿轮a，锥齿轮a与锥齿轮b相啮合。

固定板的上表面四角均安装有套筒，套筒侧面开有螺孔，支撑杆穿过套筒并通过安装在套筒侧面螺孔内的紧定螺钉固定。

固定板的上表面一端设置有扶手。

每个支撑杆的底部均安装有滚轮。

固定板的上表面设置有载物台。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的爬楼机器人，结构简单、操作方便，通过将四条支撑腿和套筒设置为高度可调节的形式，能够适应不同高度及宽度的台阶；利用单向丝杠和双向丝杠的正反转，实现支撑部分的前后上下移动，结构简单，易于推广使用；通过调整前后四条支撑腿的高度，即可自由地在平地上行走；通过扶手的设置，能够实现在楼层间货物的搬运。

附图说明

图1为本实用新型一种爬楼机器人的整体结构示意图；

图2为本实用新型一种爬楼机器人中驱动装置及升降装置的结构示意图；

图3为本实用新型一种爬楼机器人的主视结构示意图；

图4为本实用新型一种爬楼机器人的后视结构示意图；

图5为本实用新型一种爬楼机器人的工作状态图。

图中，1.套筒，2.直线导轨a，3.直线导轨b，4.电机a，5.电机b，6.锥齿轮a，7.锥齿轮b，8.螺母连接块a，9.螺母连接块b，10.螺母连接块c，11.连动杆a，12.连动杆b，13.双向丝杠，14.单向丝杠，15.支撑块，16.控制箱，17.扶手，18.支撑杆，19.滚轮，20.固定板，21.导轨连接件，22.载物台，23.连接块。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

本实用新型的一种爬楼机器人，如图1所示，包括固定板20，固定板20的四角均安装有高度能够调节的支撑杆18，固定板20上平行设置有直线导轨a2及直线导轨b3，穿过直线导轨a2及直线导轨b3设置有能够直线移动的导轨连接件21，固定板20的底部设置有与导轨连接件21连接的螺母连接块a8，螺母连接块a8上连接有驱动其沿直线导轨a2及直线导轨b3作直线运动的驱动装置，螺母连接块a8上还连接有用于使固定板20作上下运动的升降装置。

驱动装置包括设置在固定板20底部的单向丝杠14，单向丝杠14穿过螺母连接块a8与其配合连接，单向丝杠14的一端连接有电机a4。

如图2所示，升降装置包括配合连接在螺母连接块a8上的双向丝杠13，双向丝杠13安装在单向丝杠14的下方且与单向丝杠14相垂直；双向丝杠13上位于螺母连接块a8的两侧分别安装有螺母连接块b9及螺母连接块c10，螺母连接块b9上铰接有能够转动的连动杆a11(具体是通过一个耳座进行铰接，耳座一端与螺母连接块b9固接，耳座另一端与连动杆a11铰接)，螺母连接块c10上铰接有能够转动的连动杆b12，螺母连接块b9与连动杆a11的一端连接，螺母连接块c10与连动杆b12的一端连接，连动杆a11的另一端及连动杆b12的另一端均与连接块23铰接，连接块23底部固接有支撑块15；双向丝杠13的一端安装有锥齿轮b7，导轨连接件21上安装有电机b5，电机b5上连接有由电机b5驱动转动的锥齿轮a6，锥齿轮a6与锥齿轮b7相啮合。

如图3、图4所示，固定板20的上表面四角均安装有套筒1，套筒1侧面开有螺孔，支撑杆18穿过套筒1并通过安装在套筒1侧面螺孔内的紧定螺钉固定；固定板20的上表面一端设置有扶手17；每个支撑杆18的底部均安装有滚轮19，在滚轮19的轮缘上附有带纹理的高摩擦系数的橡胶层，以保证机器人在爬台阶过程中不会发生打滑。固定板20的上表面设置有载物台22；固定板20的上表面还安装有控制箱16。

本实用新型的工作过程为：

如图5所示，本实用新型的爬楼机器人爬台阶可分为三个阶段：第一阶段，根据台阶的高度，将前面两个支撑杆18上升到与台阶同高处，将机器人推上去，同时，需要为控制室输入台阶的高度和宽度；第二阶段，启动电机b5，带动双向丝杠13转动，进而带动支撑块15将抬起装置顶起到下一级台阶的高度(支撑块15采用面宽、重量较重的钢材，来保证整个装置在运动中的稳定性)，然后电机b5停止，启动电机a4，带动单向丝杠14转动，将装置往台阶面上送，之后电机a4停止，电机b5反转动，将支撑块15收回，然后电机b5停止，电机a4转动，将支撑装置往下一级的台面上移动，依次循环，直到最后一级台阶；第三阶段，当整个装置都完成了上楼任务后，就将前面的两个支撑杆18放置到与后面的支撑杆18相同的高度。

固定板20上设置有控制箱16，控制箱16内设有控制器，控制器包括装设置在控制箱16内的主控器、电机控制模块、电源模块及扶手上的控制开关模块，主控器直接与开关模块、电机控制模块及电源模块相连，电机a4及电机b5与电机控制模块连接。该控制器主要对驱动电机的工作状态进行控制，控制两个步进电机(电机a4及电机b5)的间歇运动，主控器接受到开关信号后，从而发送控制信号给电机控制模块，进而控制电机的工作状态。

爬楼梯前，调节前面两个支撑杆18的高度，使之与台阶等高，然后依靠人力将爬楼机器人往前推，推到与下一级台阶相贴处；下一阶段，即爬楼过程中，在控制装置的输入设备中输入台阶的高度和宽度，启动制动装置，电机b5开始正转动，将爬楼机器人抬起来，抬起的高度与下一级台阶平齐，然后停止工作，接着电机a4开始正转动，将爬楼机器人往前推，推到的位置是刚好与下一级台阶相贴，然后停止工作，电机b5又开始反转动，将支撑块15收缩回来，收缩的高度也刚好高于台阶的高度，然后停止工作，电机a4又开始反转动，将整个支撑块15送到下一级台阶的台面上，到此为止，爬楼过程完成，之后就是周而复始的实现所述爬楼机爬楼的整个过程；等到将爬楼机送到台阶的最后一级时，将爬楼前收起的支撑杆18再放回去，与后面两个支撑杆的高度位置同高，到此就完成了整个的爬楼过程。