一种运垃圾箱的智能爬楼车及控制方法与流程

本发明涉及垃圾运输装置领域，特别是涉及一种运垃圾箱的智能爬楼车及控制方法。

背景技术：

随着社会经济的不断发展和生活水平的提高，一些办公楼和居民楼越建越高，为了方便人们上下楼，这些高楼一般会配备电梯，而除了电梯外一般还会有备用楼梯，其中高楼居民难免会产生各式各样的垃圾，这些垃圾一般都交由清洁工人来处理，然后通过清洁工人上下楼梯搬运垃圾箱从而清理垃圾，虽然按清洁工人可以通过乘坐电梯节省精力，但对于一些几十层的高楼来说，清洁工人的工作量仍十分巨大，如采用智能设备代替人手处理垃圾的话，为了不对居民造成影响，势必会让智能设备爬备用楼梯，而目前市场上对于通过智能设备代替人手搬运垃圾箱的技术仍处于不成熟的阶段，智能设备大都依赖皮带或者履带与地面摩擦从而在楼梯间行走，然而在爬楼梯台阶时，单纯依赖皮带和履带摩擦很容易发生打滑的现象，导致智能设备滑落，从而对智能设备造成损害。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种运垃圾箱的智能爬楼车及控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种运垃圾箱的智能爬楼车，其包括一移动设备，所述移动设备包括一对安装架、一对动力源和一对用于爬楼梯的移动履带，两个移动履带相互平行设置，每个安装架安装一个动力源和一个移动履带，每个动力源驱动一个移动履带传动；两个辅助机构，每个安装架安装一个辅助机构，所述辅助机构包括可自转的前支撑杆，所述安装架的侧面上设有第一旋转点，所述前支撑杆的一端枢接于所述第一旋转点，所述第一旋转点到所述前支撑杆的另一端的长度大于所述第一旋转点到所述移动设备底面的距离；两个抓地机构，每个安装架安装一个抓地机构，所述抓地机构包括可自转的抓地杆，所述安装架的侧面上设有第二旋转点，所述抓地杆的一端枢接于所述第二旋转点，所述抓地杆远离所述第二旋转点的一端设有抓地滚轮，所述第二旋转点到所述抓地滚轮的距离大于所述第二旋转点到所述移动履带底面的垂直距离。

进一步地，所述辅助机构还包括可自转的后支撑杆，所述安装架的侧面上设有第三旋转点，所述后支撑杆的一端枢接于所述第三旋转点，所述第三旋转点到所述后支撑杆的另一端的长度大于所述第三旋转点到所述移动设备底面的距离，所述第二旋转点位于所述第一旋转点和第三旋转点之间。

进一步地，所述辅助机构还包括第一力臂和第二力臂，所述第一力臂的一端枢接于所述前支撑杆，所述第一力臂的另一端与所述第二力臂的一端相枢接，所述第二力臂远离所述第一力臂的一端与所述前支撑杆相连接。

进一步地，所述第二力臂包括第一连接段、连接弹簧和第二连接段，所述第一连接段与所述第二连接段通过所述连接弹簧相连接，所述第一连接段的一端与所述第一力臂相枢接，所述第二连接段的一端与所述支撑杆滑动连接。

进一步地，所述前支撑杆远离所述第一旋转点的一端设有支撑滚轮，所述前支撑杆的杆身设有镂空部，所述镂空部内设有中间滚轮，所述前支撑杆上安装有一圈辅助支撑皮带，所述支撑滚轮和所述中间滚轮皆与所述辅助支撑皮带的内表面相抵接。

进一步地，所述前支撑杆包括主干和端头，所述主干枢接于所述安装架的一侧，所述主干远离所述安装架的一端设有导杆和可调节长度的调节螺钉，所述调节螺钉与所述端头相连接，所述端头上设有穿孔，所述导杆伸入所述穿孔内，所述支撑滚轮安装在所述端头中。

进一步地，所述抓地杆远离所述第二旋转点的一端设有轮销，所述轮销外固定有单向轴承，所述抓地滚轮安装在所述单向轴承外。

进一步地，所述抓地机构还包括次级电机，所述次级电机安装于所述安装架，所述次级电机的转子设有输出齿轮，所述抓地杆的一端固定有次级齿轮，所述输出齿轮与所述次级齿轮相啮合，所述次级齿轮的中心为第二旋转点，所述次级齿轮位于所述输出齿轮远离所述前支撑杆的水平一侧。

进一步地，还包括放置架和支架，所述放置架位于两个移动履带之间，所述放置架用于放置垃圾箱，所述支架包括吊杆和一对支撑架，所述支撑架安装在所述安装架上，所述支撑架向上延伸，所述支撑架的顶端与所述吊杆相连接，所述放置架通过绳索吊在所述吊杆下方。所述安装架朝向所述放置架的一面设有至少一个缓冲滚轮。

一种运垃圾箱的智能爬楼车的控制方法，其包括s01、设定一个阀值a，检测移动设备的移动状态，当移动设备在平地上移动或者下楼梯时，抬起前支撑杆和抓地杆，当移动设备往上爬楼梯时，执行步骤s02；s02、放下所述抓地杆，设移动设备前端的一点为b，判断b点与地面之间的距离，当b点与地面之间的距离大于a时，旋转所述前支撑杆，直至前支撑杆与地面相接触。

本发明的有益效果为：当所述移动设备爬楼梯时，所述抓地机构旋转并紧贴于楼梯台阶，避免所述移动设备打滑，且还通过转动所述前支撑杆使之与地面接触，避免所述移动设备急速倾倒。

附图说明

附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。

图1为本发明一实施例提供的结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为移动设备的背面示意图；

图4为移动设备的内部零件示意图；

图5为图4的局部放大图；

图6为辅助机构的结构示意图；

图7为辅助机构的内部结构示意图；

图8为本发明一实施例爬楼梯时的状态图；

图9为图2的局部放大图；

图10为抓地机构越过楼梯台阶的状态图；

图11为移动设备下楼梯的状态图；

图12为支架和放置架的组合图；

图13为蓄电池与放置架的组合图。

具体实施方式

如图1、图2、图4和图5中所示，本发明一实施例提供的一种运垃圾箱的智能爬楼车，其包括移动设备100、两个辅助机构200、两个抓地机构300、支架400和放置架500。所述移动设备100包括一对动力源1、一对移动机构2和一对安装架3。两个动力源1之间设有蓄电池6，所述蓄电池6为所述动力源1供电，所述蓄电池6的一侧面设有充电接口。所述动力源1的一端设有第一锥形齿轮11，所述动力源1包括驱动电机12和行星减速机13，所述驱动电机12的转子连接所述行星减速机13，所述行星减速机13与所述第一锥形齿轮11相连接，所述驱动电机12通过所述行星减速机13减速再带动所述第一锥形齿轮11转动。

如图2-5中所示，每个移动机构2分别与一个动力源1相连接，所述移动机构2包括第二锥形齿轮21、传动齿轮22和驱动齿轮23，所述第二锥形齿轮21和所述传动齿轮22一体成型，且所述第二锥形齿轮21和所述传动齿轮22同轴转动，所述第一锥形齿轮11与所述第二锥形齿轮21相啮合，所述驱动齿轮23与所述传动齿轮22相啮合。所述驱动电机12带动所述第一锥形齿轮11转动，所述第一锥形齿轮11带动所述第二锥形齿轮21转动，所述传动齿轮22随所述第二锥形齿轮21转动而转动，所述传动齿轮22带动所述驱动齿轮23转动。所述驱动齿轮23外套有用于爬楼梯的移动履带24，所述移动履带24的内表面设有多个啮齿（未图示），所述驱动齿轮23与所述移动履带24的内表面相啮合，所述移动履带24的外表面为粗糙面，方便运垃圾箱的智能爬楼车在爬楼梯时，所述移动履带24能紧贴在楼梯台阶的边角。

如图1-5中所示，所述安装架3与所述蓄电池6相固定，每个安装架3安装一个移动机构2，所述安装架3包括基架31、前端架32和后端架33，所述基架31的一端与所述前端架32相固定，所述基架31的另一端与所述后端架33相固定。所述前端架32内安装有一个从动齿轮34，所述从动齿轮34可在所述前端架32内转动，所述从动齿轮34与所述移动履带24的内表面相啮合，所述从动齿轮34随所述移动履带24传动而转动。所述驱动齿轮23、所述第二锥形齿轮21和所述传动齿轮22安装于所述后端架33内，所述驱动齿轮23可以在所述后端架33内转动。所述基架31上枢接有多个限位滚轮35，所述限位滚轮35位于所述基架31的底部，所述限位滚轮35自所述基架31的底面向外显露，并与所述移动履带24的内表面相啮合，所述限位滚轮35用于保持所述移动履带24与地面相贴的那部分的平整，确保所述移动履带24不会向中心凹陷。所述基架31设有容纳腔，所述动力源1位于所述容纳腔内，所述容纳腔除了可以支撑所述动力源1外，还可以保护所述动力源1免受外物冲击。所述基架31上设有控制柜36，所述控制柜36根据内设的plc程序控制所述驱动电机12的转动，所述控制柜36由所述蓄电池6供电。

如图2、图3、图6和图7中所示，所述移动设备100安装两个辅助机构200，所述辅助机构200包括前支撑杆8、后支撑杆8’、一对辅助电机9，两个辅助电机9皆安装于所述基架31中，所述安装架3的侧面上设有第一旋转点37，所述第一旋转点37在所述前端架32上，所述前支撑杆8的一端枢接于所述第一旋转点37，所述第一旋转点37到所述前支撑杆8的另一端的长度大于所述第一旋转点37到所述移动设备100底面的距离，所述前支撑杆8可绕所述第一旋转点37旋转，所述前支撑杆8和所述从动齿轮34绕同一轴心非同步旋转。所述安装架3的侧面上设有第三旋转点38，所述第三旋转点38在所述后端架33上，所述后支撑杆8’的一端枢接于所述第三旋转点38，所述第三旋转点38到所述后支撑杆8’的另一端的长度大于所述第三旋转点38到所述移动设备100底面的距离，所述后支撑杆8’可绕所述第三旋转点38旋转，所述后支撑杆8’和所述驱动齿轮23绕同一轴心非同步旋转。在其它实施例中，所述前支撑杆8可以枢接在所述安装架3上其他位置而非限定于所述前端架32上，所述后支撑杆8’可以枢接在所述安装架3上其他位置而非限定于所述后端架33上。

如图1、图6和图7中所示，所述辅助机构200还包括第一力臂81、第二力臂82、过渡杆83和动力杆89，所述第一力臂81的一端枢接于所述前支撑杆8，所述第一力臂81的另一端与所述第二力臂82的一端相枢接，所述第二力臂82远离所述第一力臂81的一端与所述前支撑杆8相连接。所述前支撑杆8、所述第一力臂81和所述第二力臂82大致组成一个三角形构造。所述过渡杆83的一端与其中一个辅助电机9相连接，所述过渡杆83远离所述辅助电机9的一端与所述动力杆89的一端相枢接，所述动力杆89远离所述过渡杆83的一端所述第一力臂81相枢接。所述辅助电机9带动所述过渡杆83转动，所述过渡杆83拉动所述动力杆89运动，所述动力杆89进一步拉动所述第一力臂81转动，所述第一力臂81拉动所述第二力臂82运动，所述第二力臂82拉动所述前支撑杆8转动。在实际使用过程中，所述蓄电池6在靠近所述前端架32的底部会安装一个第一距离传感器（未图示），所述第一距离传感器（未图示）与所述控制柜36通信连接，当所述移动设备100越过楼梯最高的台阶的过程中，所述移动设备100靠前的一部分会悬空，而所述移动设备100由于自身重力的影响会产生往前倾倒的趋势，此时第一距离传感器（未图示）根据设定的程序判断自身与地面之间距离是否达到设定值，如达到设定值，则控制所述辅助电机9运行，控制所述前支撑杆8往下旋转直到接触地面，利用所述前支撑杆8支撑在地面上，使所述移动设备100能平稳越过最高一阶的台阶，避免所述移动设备100在越过楼梯最高的台阶时由于自身重力影响而急速倾倒在地面上，从而对所述移动设备100造成损害。

如图1、图6和图7中所示，所述第二力臂82包括第一连接段821、连接弹簧822和第二连接段823，所述第一连接段821与所述第二连接段823通过所述连接弹簧822相连接，且所述第一连接段821与所述连接弹簧822的连接处设有压力传感器（未图示），所述压力传感器（未图示）用于检测所述连接弹簧822的弹力大小，所述压力传感器（未图示）与所述控制柜36通信连接，所述第一连接段821的一端与所述第一力臂81相枢接，所述前支撑杆8的杆身上设有滑槽84，所述第二连接段823的一端连接有滑块824，所述滑块824在所述滑槽84内滑动。当所述前支撑杆8打在地面上时，所述前支撑杆8和所述第二连接段823受到地面的反作用力，所述连接弹簧822起到一个缓冲作用，且所述连接弹簧822受力压缩，整个所述第二力臂82的长度变短，所述滑块824朝所述第一力臂81和所述前支撑杆8的枢接处的方向滑动，此外，所述控制柜36根据所述压力传感器（未图示）发送过来的数据控制所述辅助电机9的转动，进而调节所述前支撑杆8的旋转角度，使所述前支撑杆8能适当紧贴在地面上。

如图3、图6、图7和图8中所示，所述前支撑杆8包括主干85和端头86，所述主干85枢接于所述前端架32的一侧，所述主干85远离所述前端架32的一端设有导杆851和可调节长度的调节螺钉852，所述主干85和所述端头86皆设有相互对应的螺丝孔，所述调节螺钉852的两端分别与所述主干85的螺丝孔和端头86的螺丝孔相结合，用户可以通过旋转所述调节螺钉852进而调节所述主干85和所述端头86的相对距离。所述端头86上设有穿孔，所述导杆851伸入所述穿孔内，所述导杆851可以在所述穿孔内滑动，所述导杆851用于对所述端头86进行定位。所述端头86中设有支撑滚轮861，所述支撑滚轮861显露于所述端头86外。所述主干85的杆身设有镂空部853，所述镂空部853内设有中间滚轮854，所述前支撑杆8上安装有一圈辅助支撑皮带87，所述支撑滚轮861和所述中间滚轮854皆与所述辅助支撑皮带87的内表面相抵接。当所述移动设备100在移动中且所述前支撑杆8打在地面上时，所述辅助支撑皮带87可以随所述移动设备100移动而传动，从而减少所述移动设备100移动时所述前支撑杆8产生的阻力。

如图1、图4、图6、图7和图11中所示，所述后支撑杆8’与所述前支撑杆8的结构大致相同，不同之处在于所述后支撑杆8’的杆身在远离所述第三旋转点38的一面设有外延部88，所述外延部88通过螺丝固定在所述前支撑杆8上。所述外延部88上设有扩张滚轮881，所述后支撑杆8’上的支撑滚轮861’、所述扩张滚轮881和所述后支撑杆8’上的中间滚轮皆与所述后支撑杆8’上的辅助支撑皮带87’的内表面相抵接，所述后支撑杆8’上的辅助支撑皮带87’大致呈三角形，方便所述辅助支撑皮带87’与地面相接触。当所述移动设备100在下楼梯时，所述后支撑杆8’往下旋转，所述后支撑杆8’上的辅助支撑皮带87’的其中一个外表面抵压在楼梯台阶的边角上，通过辅助支撑皮带87’和所述移动履带24共同紧贴楼梯台阶边角，增大所述移动设备100与楼梯台阶的摩擦力，防止所述移动设备100打滑。所所述后支撑杆8’远离所述后端架33的一端设有第二距离传感器80，当直至所述移动设备100到达最下一个楼梯台阶时，所述后支撑杆8’上的辅助支撑皮带87’触碰平台的地面，所述第二距离传感器80检测到自身离平坦的地面非常近，并将该信号发送至所述控制柜36，所述控制柜36判断出所述移动设备100到达最下一个楼梯台阶，所述控制柜36控制所述后支撑杆8’收起。此外，在所述移动设备100在上楼梯，也可以选择将所述后支撑杆8’往下旋转，使所述后支撑杆8’上的辅助支撑皮带87’紧贴楼梯台阶的边角，使之更能平稳地往上爬楼梯。

如图2、图3、图4、图5、图9和图10中所示，每个安装架3各安装一个抓地机构300，所述抓地机构300包括次级电机4、抓地杆5和抓地滚轮54，所述次级电机4安装于所述安装架3内，所述安装架3的侧面设有第二旋转点39，所述抓地杆5的一端枢接于所述第二旋转点39，所述第二旋转点39位于所述第一旋转点37和第三旋转点38之间。所述次级电机4的转子设有输出齿轮41，所述抓地杆5的一端固定有次级齿轮51，所述次级齿轮51的中心为所述第二旋转点39，且所述次级齿轮51位于所述输出齿轮41的水平一侧，且所述次级齿轮51位于所述输出齿轮41靠近所述后端架33的一侧，所述输出齿轮41与所述次级齿轮51相啮合。所述次级电机4带动输出齿轮41转动，所述输出齿轮41带动所述次级齿轮51转动，所述抓地杆5随所述次级齿轮51转动而转动。所述抓地杆5远离所述旋转点的一端设有轮销52，所述轮销52外固定有单向轴承53，所述抓地滚轮54安装在所述单向轴承53外，所述抓地滚轮54可在所述单向轴承53上单方向转动，且所述抓地滚轮54转动的方向与所述移动设备100前进时所述驱动齿轮23转动的方向相同，所述第二旋转点39到所述抓地滚轮54的距离大于所述第二旋转点39到所述移动履带24底面的垂直距离。当所述移动设备100在向上爬楼梯台阶时，所述前端架32向上，所述次级电机4将所述抓地滚轮54转到所述移动履带24下方，所述抓地滚轮54触碰楼梯台阶面，由于所述抓地滚轮54只能单向转动，所述移动设备100向上爬的话所述抓地滚轮54只会受到滚动摩擦，而所述移动设备100向下滑动的话所述抓地滚轮54会受到滑动摩擦，滑动摩擦可以有效避免所述移动设备100在向上爬楼梯台阶时打滑，而在所述移动设备100越过楼梯台阶时，楼梯台阶的侧壁可以将所述抓地滚轮54顶回去，使所述抓地滚轮54返回所述移动履带24上方，等到所述移动设备100到达下个楼梯台阶时，所述次级电机4再将所述抓地滚轮54转到所述移动履带24下方，而当所述移动设备100在下楼梯台阶时，所述后端架33向下，所述后端架33为前，所述次级电机4则将所述抓地滚轮54转到所述移动履带24上方并收回所述抓地滚轮54，避免所述抓地滚轮54影响所述移动设备100下楼梯，此外，当所述移动设备100在下楼梯发生打滑时，所述次级电机4紧急转动并控制所述抓地滚轮54移动至所述移动履带24下方，利用所述抓地滚轮54卡在楼梯两个台阶间，避免所述移动设备100继续打滑。

如图1、图2、图12和图13中所示，所述支架400包括吊杆401和一对支撑架402，每个基架31安装一个支撑架402，且所述支撑架402与所述控制柜36相固定，所述支撑架402向上延伸。所述吊杆41相对的两端中的一端与其中一个支撑架402的顶端相连接，另一端与另一支撑架402的顶端相连接。所述放置架500位于所述蓄电池6上方，所述放置架500用于放置垃圾箱501，所述吊杆401上套有两个吊环403，每个吊环403连接两条绳索404，两条绳索404大致呈人字型，绳索404的底端与所述放置架500相连接，所述放置架500通过绳索404吊在所述吊杆401下方，且所述放置架500可以在所述吊杆401下摇摆。所述安装架3朝向所述放置架500的一面设有多个缓冲滚轮7，所述缓冲滚轮7可以选择安装在基架31、前端架32或者后端架33上，当所述放置架500往所述安装架3的方向摇摆时，所述缓冲滚轮7可以对当所述放置架500起到一个限位作用，并引导所述放置架500向所述前端架32或者所述后端架33的方向摇摆。所述蓄电池6上设有平衡电机61，所述控制柜36内设有检测平衡的陀螺仪，所述控制柜36控制所述平衡电机61的转动，所述平衡电机61的转子上缠绕有平衡绳62，所述平衡绳62一部分绑在所述放置架500上。当所述移动设备100从平坦的地面上楼梯或者从楼梯台阶移动到平坦的地面上时，所述放置架500由于自身重力的影响产生摇摆，此时陀螺仪检测到所述移动设备100发生倾斜，所述控制柜36控制所述平衡电机61的转动，所述平衡电机61拉动所述平衡绳62，所述平衡绳62进而拉动所述放置架500缓缓向所要摇摆的方向转动，使得所述放置架500可以平稳绕所述吊杆41转动到重心平衡的位置，避免所述放置架500过度摇摆从而使垃圾箱501倾倒。

一种运垃圾箱的智能爬楼车的控制方法，先设定一个阀值a，在所述移动设备100内安装一个陀螺仪，利用陀螺仪检测移动设备100的移动状态，当移动设备100在平地上移动或者下楼梯时，抬起前支撑杆8和抓地杆5，当移动设备往上爬楼梯时，则放下所述抓地杆5，设第一距离传感器的检测头为b，判断b点与地面之间的距离，当b点与地面之间的距离大于a时，旋转所述前支撑杆8，直至前支撑杆8与地面相接触，等到所述移动设备100完全爬上最上的一个楼梯台阶后，b点与地面之间的距离小于a，抬起前支撑杆8和抓地杆5。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。