楼梯运输机器人及控制方法

本发明涉及运输作业机器人领域，具体地涉及一种楼梯运输机器人。

背景技术：

1、当今人口老龄化是世界人口发展的基本趋势，我国作为人口最多的发展中国家，自九十年代开始，就已经开始逐步进入老年化社会，目前处于人口老龄化迅速发展时期。通过走访调查，我们发现老年人由于身体功能退化，出现行动不便易摔、膝盖弯曲困难的情况，导致老年人上下楼费力、费时。不仅是老年人，其他行动不便的人群如有腿疾的人、身体虚脱的人等，被爬楼梯所困，望楼却步。因此，帮助老弱人群在未安装电梯的房中(尤其是自建房、复式房屋)上下楼是一个十分重要的民生热点问题。

2、目前市场上出现了几种楼梯运输机器人，主要分为两类：一类是以运货为主的手扶式楼梯运输机器人，需要一个身体正常的人操作；另一类是辅助老弱人群上下楼的楼梯运输机器人。助老弱人群的楼梯运输机器人，大部分是履带轮椅形式的，在平路上可以行驶，在楼梯上可以自动爬行，但是在爬楼的起始阶段和结束阶段，需要有人帮助把轮椅式楼梯运输机器人放倒到楼梯上或扶立起来，那么在没有人照看的情况下，就没有办法方便老人使用。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的现有的楼梯运输机器人使用不便的问题，提供一种楼梯运输机器人，该楼梯运输机器人不仅可以在楼梯上面爬行，而且可以在地面上运行，并且爬楼过程中全自动运行，不需要外人的帮助。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供一种楼梯运输机器人包括底盘，底盘上设置若干车轮和前、后两组爬升机构，底盘前端安装可升降的前爬升机构，底盘的后端安装可升降的后爬升机构，爬升机构包括安装在底盘上的顶升系统，顶升系统驱动竖直设置的升降杆上下运动，升降杆的底部设置有移动轮；其中前爬升机构的升降杆的顶部还安装有引导轮，前爬升机构和/或后爬升机构左右对称设置有两个。

3、优选的，所述顶升系统包括固定在底盘上且竖直设置到导轨以及提升机构，升降杆的顶部安装有滑座，滑座与所述导轨配合，提升机构驱动滑座沿着导轨运动。

4、优选的，所述提升机构包括固定在底盘上的驱动电机，驱动电机的输出轴上连接竖直向上延伸的丝杠；升降杆的顶部还连接有丝杆螺母用于配合丝杆带动升降杆上下运动。

5、优选的，所述前爬升机构的升降杆的顶部连接向前延伸的延长杆，引导轮安装在延长杆的最前端。

6、优选的，所述延长杆转动安装在升降杆上，延长杆能够在升降杆上上下摆动；升降杆上固定电机，电机的输出端连接升降杆，驱动电机具有自锁功能。

7、优选的，所述机器人还包括电源及控制系统，控制系统控制底盘上滚轮的转动、前、后爬升机构的升降运动，以及爬升机构上的移动轮和导向轮的转动。

8、优选的，所述底盘的前端设置第一障碍物传感器，在前爬升机构升降杆的底部安装第二障碍物传感器，在前爬升机构延长杆的前端设置第三障碍物传感器，第一、第二和第三障碍物传感器检测前方的障碍物。

9、优选的，后爬升机构的底部安装第四障碍物传感器，底盘的前端安装第五障碍物传感器，前爬升机构的底部安装第六障碍物传感器；第四、第五和第六障碍物传感器检测下方的障碍物。

10、本发明第二方面提供楼梯运输机器人爬楼控制方法，所述楼梯运输机器人为本申请所提供的楼梯运输机器人，其特征在于，包括以下步骤：

11、a.底盘移动到楼梯处，底盘的前端遇到一阶楼梯的踢面，此时前爬升机构顶部的引导轮压在第一阶楼梯的踏面上，

12、b.前、后爬升机构的移动轮支撑地面，然后底盘向上运动到底盘上的车轮与第一阶台阶的踏面平齐，

13、c.爬升机构的移动轮驱动底盘继续向前运动，直到前爬升机构的移动轮贴近第一阶楼梯的踢面，

14、d.前爬升机构抬升到前爬升机构的移动轮和底盘的车轮平齐，

15、e.底盘继续向前运动，直到底盘前端遇到第二阶台阶的踢面，此时前爬升机构顶部的引导轮压在第二阶楼梯的踏面上，然后后爬升机构向上运动，直到爬升机构的移动轮与底盘的车轮平齐；

16、重复上述步骤即可让楼梯运输机器人沿着楼梯的台阶逐级向上。

17、通过上述技术方案，底盘用于承载人员或者连接轮椅等结构。然后底盘上的前后两组爬升机构配合底盘，驱动底盘在楼梯的台阶上爬升。日常在平地上可以用底盘直接移动。

技术特征：

1.楼梯运输机器人，包括底盘(1)，底盘(1)上设置若干车轮和前、后两组爬升机构(2)，底盘(1)前端安装可升降的前爬升机构，底盘(1)的后端安装可升降的后爬升机构，

2.根据权利要求1所述的楼梯运输机器人，其特征在于，所述顶升系统(2a)包括固定在底盘(1)上且竖直设置到导轨(2a1)以及提升机构，升降杆(2b)的顶部安装有滑座(2a3)，滑座(2a3)与所述导轨(2a1)配合，提升机构驱动滑座(2a3)沿着导轨(2a1)运动。

3.根据权利要求2所述的楼梯运输机器人，其特征在于，所述提升机构包括固定在底盘(1)上的驱动电机(2a4)，驱动电机(2a4)的输出轴上连接竖直向上延伸的丝杠(2a2)；升降杆(2b)的顶部还连接有丝杆螺母用于配合丝杆带动升降杆(2b)上下运动。

4.根据权利要求1所述的楼梯运输机器人，其特征在于，所述前爬升机构的升降杆(2b)的顶部连接向前延伸的延长杆(3)，引导轮(4)安装在延长杆(3)的最前端。

5.根据权利要求4所述的楼梯运输机器人，其特征在于，所述延长杆(3)转动安装在升降杆(2b)上，延长杆(3)能够在升降杆(2b)上上下摆动；升降杆(2b)上固定电机，电机的输出端连接升降杆(2b)，驱动电机(2a4)具有自锁功能。

6.根据权利要求4所述的楼梯运输机器人，其特征在于，所述机器人还包括电源及控制系统，控制系统控制底盘(1)上滚轮的转动、前、后爬升机构的升降运动，以及爬升机构(2)上的移动轮(2c)和导向轮的转动。

7.根据权利要求6所述的楼梯运输机器人，其特征在于，所述底盘(1)的前端设置第一障碍物传感器，在前爬升机构升降杆(2b)的底部安装第二障碍物传感器，在前爬升机构延长杆(3)的前端设置第三障碍物传感器，第一、第二和第三障碍物传感器检测前方的障碍物。

8.根据权利要求6所述的楼梯运输机器人，其特征在于，后爬升机构的底部安装第四障碍物传感器，底盘(1)的前端安装第五障碍物传感器，前爬升机构的底部安装第六障碍物传感器；第四、第五和第六障碍物传感器检测下方的障碍物。

9.楼梯运输机器人爬楼控制方法，所述楼梯运输机器人为权利要求1-7中任意一项所述的楼梯运输机器人，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及运输作业机器人领域，具体地涉及一种楼梯运输机器人。包括底盘，底盘上设置若干车轮和前、后两组爬升机构，底盘前端安装可升降的前爬升机构，底盘的后端安装可升降的后爬升机构，爬升机构包括安装在底盘上的顶升系统，顶升系统驱动竖直设置的升降杆上下运动，升降杆的底部设置有移动轮；其中前爬升机构的升降杆的顶部还安装有引导轮，前爬升机构和/或后爬升机构左右对称设置有两个。通过上述技术方案，底盘用于承载人员或者连接轮椅等结构。然后底盘上的前后两组爬升机构配合底盘，驱动底盘在楼梯的台阶上爬升。日常在平地上可以用底盘直接移动。

技术研发人员：杨伟民,俞科栋,周博,王晶晶
受保护的技术使用者：义乌工商职业技术学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15