本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)，具體涉及一種輪履結(jié)合輔助搬運(yùn)爬樓梯機(jī)器人。

背景技術(shù)：

中國電商發(fā)展迅速誕生大量快遞人員，無電梯樓房大量存在導(dǎo)致快遞員上下樓梯困難，工作體力付出大、效率低。針對(duì)這一問題開發(fā)一種結(jié)合輪式行走和履帶式爬樓梯功能的新型輔助搬運(yùn)機(jī)器人。

目前市場已有輪組式、腿足式、復(fù)合式、其他輔助的爬樓梯機(jī)器人，但多用于載人，即輪椅。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于保證平衡，提高乘坐舒適度，使用較多傳感器元件，價(jià)格昂貴，難以推廣，更別說用來運(yùn)貨。

國外對(duì)爬樓梯運(yùn)輸裝置的研究開始得相對(duì)較早，最早的專利是1892年美國的Bray發(fā)明的爬樓梯輪椅。國內(nèi)如黃相柏發(fā)明的翻滾式爬樓梯微小型機(jī)器人正因?yàn)槠潴w形小才做到翻滾式爬樓梯，且其翻滾的方式使貨物只能裝載于車體內(nèi)部，載重太小。劉娟秀等研究的輪足式爬樓梯機(jī)器人由車身、連桿機(jī)構(gòu)、車輪和四組爬樓梯機(jī)構(gòu)組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自由度高，控制困難，難以推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種輪履結(jié)合輔助搬運(yùn)爬樓梯機(jī)器人，解決了無電梯樓房高樓層通過樓梯運(yùn)送貨物困難，送貨員上下樓梯工作體力付出大、效率低的問題。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種輪履結(jié)合輔助搬運(yùn)爬樓梯機(jī)器人，包括車體、載物平臺(tái)、兩組履帶輪機(jī)構(gòu)、兩組三角輪和四根電動(dòng)推桿，車體平行設(shè)置在載物平臺(tái)下方，兩者之間呈方形分布四根電動(dòng)推桿，兩組履帶輪機(jī)構(gòu)對(duì)稱設(shè)置在車體頭部兩側(cè)，兩組三角輪對(duì)稱設(shè)置在車體尾部兩側(cè)。

所述履帶輪機(jī)構(gòu)包括外支架、內(nèi)支架、被動(dòng)輪機(jī)構(gòu)、主動(dòng)輪機(jī)構(gòu)、履帶和若干根雙頭螺栓，外支架和內(nèi)支架平行設(shè)置，兩者之間形成空腔，主動(dòng)輪機(jī)構(gòu)和被動(dòng)輪機(jī)構(gòu)分別設(shè)置在上述空腔的兩端，主動(dòng)輪機(jī)構(gòu)和被動(dòng)輪機(jī)構(gòu)之間設(shè)有若干根雙頭螺栓，所述若干根雙頭螺栓分為兩排布置，兩端通過螺母分別與外支架和內(nèi)支架固連，履帶繞被動(dòng)輪機(jī)構(gòu)和主動(dòng)輪機(jī)構(gòu)設(shè)置。

所述被動(dòng)輪機(jī)構(gòu)包括舵機(jī)座、舵機(jī)、第一套筒、被動(dòng)帶輪、連接軸、第一軸承、第二軸承、第三軸承、第四軸承和法蘭盤；舵機(jī)座設(shè)置在外支架和內(nèi)支架之間的腔體內(nèi)，舵機(jī)固定在舵機(jī)座內(nèi)，舵機(jī)的舵臂自舵機(jī)座的外側(cè)壁伸出與外支架固連，法蘭盤與舵機(jī)座固連，作為舵機(jī)座的內(nèi)側(cè)壁，連接軸一端固定在法蘭盤中心，另一端伸出內(nèi)支架后與車體的橫軸固連，連接軸與內(nèi)支架之間設(shè)有第一軸承；第二軸承、第一套筒和第三軸承依次套在舵機(jī)座外壁；被動(dòng)帶輪的外壁為凸臺(tái)形，直徑小的一端與外支架相鄰，被動(dòng)帶輪套在第二軸承和第三軸承外圈，被動(dòng)帶輪外壁的一節(jié)臺(tái)階面上套有第四軸承，第四軸承外圈通過外支架限位。

所述主動(dòng)輪機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)帶輪、頂絲、電機(jī)、第五軸承、電機(jī)座、卡簧、第六軸承、第七軸承和第二套筒，電機(jī)座設(shè)置在外支架和內(nèi)支架之間的腔體內(nèi)，且與內(nèi)支架固連，電機(jī)固定在電機(jī)座內(nèi)，卡簧、第六軸承、第二套筒和第七軸承依次套在電機(jī)座外壁，主動(dòng)帶輪的外壁為凸臺(tái)形，直徑小的一端穿過外支架，主動(dòng)帶輪套在第六軸承和第七軸承的外圈，電機(jī)的輸出軸伸入主動(dòng)帶輪直徑小的一端中心，通過頂絲與主動(dòng)帶輪固連。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）通過電動(dòng)推桿實(shí)現(xiàn)載物平臺(tái)的自平衡，結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)用、可靠。

（2）通過電機(jī)內(nèi)埋于履帶輪機(jī)構(gòu)內(nèi)的集成方式設(shè)計(jì)履帶行走機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊、空間利用率高。

（3）通過擺動(dòng)關(guān)節(jié)式履帶行走機(jī)構(gòu)調(diào)整爬坡、爬樓梯角度，適應(yīng)性強(qiáng)。

（4）通過三角輪翻滾式上樓梯，所需動(dòng)力小，節(jié)能省電。

附圖說明

圖1為本發(fā)明輪履結(jié)合輔助搬運(yùn)爬樓梯機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明輪履結(jié)合輔助搬運(yùn)爬樓梯機(jī)器人的爬樓狀態(tài)示意圖。

圖3為本發(fā)明輪履結(jié)合輔助搬運(yùn)爬樓梯機(jī)器人的下樓狀態(tài)示意圖。

圖4為本發(fā)明輪履結(jié)合輔助搬運(yùn)爬樓梯機(jī)器人的履帶輪剖視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

結(jié)合圖1，一種輪履結(jié)合輔助搬運(yùn)爬樓梯機(jī)器人，包括車體2、載物平臺(tái)4、兩組履帶輪機(jī)構(gòu)1、兩組三角輪3和四根電動(dòng)推桿5，車體2平行設(shè)置在載物平臺(tái)4下方，兩者之間呈方形分布四根電動(dòng)推桿5，兩組履帶輪機(jī)構(gòu)1對(duì)稱設(shè)置在車體2頭部兩側(cè)，兩組三角輪3對(duì)稱設(shè)置在車體2尾部兩側(cè)。

本發(fā)明通過電動(dòng)推桿5實(shí)現(xiàn)載物平臺(tái)4的自平衡功能，使其具有水平、前傾、后傾三種模式，四個(gè)電動(dòng)推桿5分別通過連桿鉸接載物平臺(tái)4，使用電動(dòng)推桿5調(diào)整傾角。上樓梯時(shí)，三角輪3的三個(gè)輪子自轉(zhuǎn)同時(shí)又圍繞三角架中心旋轉(zhuǎn)，翻滾上樓梯，且載物平臺(tái)4最低點(diǎn)不與車體2頂面相碰（如圖2所示）。下樓時(shí)，三角輪3的三個(gè)輪子自轉(zhuǎn)同時(shí)又圍繞三角架中心旋轉(zhuǎn)，翻滾下樓梯，且載物平臺(tái)4最低點(diǎn)不與車體2頂面相碰（如圖3所示）。

結(jié)合圖4，所述履帶輪機(jī)構(gòu)1包括外支架24、內(nèi)支架18、被動(dòng)輪機(jī)構(gòu)、主動(dòng)輪機(jī)構(gòu)、履帶14和4根雙頭螺栓8，外支架24和內(nèi)支架18平行設(shè)置，兩者之間形成空腔，主動(dòng)輪機(jī)構(gòu)和被動(dòng)輪機(jī)構(gòu)分別設(shè)置在上述空腔的兩端，主動(dòng)輪機(jī)構(gòu)和被動(dòng)輪機(jī)構(gòu)之間設(shè)有若干根雙頭螺栓8，所述4根雙頭螺栓8分為兩排布置，兩端通過螺母7分別與外支架24和內(nèi)支架18固連，履帶14繞被動(dòng)輪機(jī)構(gòu)和主動(dòng)輪機(jī)構(gòu)設(shè)置。

所述被動(dòng)輪機(jī)構(gòu)包括舵機(jī)座25、舵機(jī)26、第一套筒27、被動(dòng)帶輪6、連接軸19、第一軸承20、第二軸承21、第三軸承22、第四軸承23和法蘭盤28；舵機(jī)座25設(shè)置在外支架24和內(nèi)支架18之間的腔體內(nèi)，舵機(jī)26固定在舵機(jī)座25內(nèi)，舵機(jī)26的舵臂自舵機(jī)座25的外側(cè)壁伸出與外支架24通過螺栓固連，法蘭盤28通過螺栓與舵機(jī)座25固連，作為舵機(jī)座25的內(nèi)側(cè)壁，連接軸19一端固定在法蘭盤28中心，另一端伸出內(nèi)支架18后與車體2的橫軸固連。連接軸19和法蘭盤28為一體制造，連接軸19與內(nèi)支架18之間設(shè)有第一軸承20。第二軸承21、第一套筒27和第三軸承22依次套在舵機(jī)座25外壁，通過第一套筒27隔離第二軸承21和第三軸承22。被動(dòng)帶輪6的外壁為凸臺(tái)形，直徑小的一端與外支架24相鄰，被動(dòng)帶輪6套在第二軸承21和第三軸承22外圈，被動(dòng)帶輪6外壁的一節(jié)臺(tái)階面上套有第四軸承23，第四軸承23外圈通過外支架24限位。

所述主動(dòng)輪機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)帶輪9、頂絲10、電機(jī)11、第五軸承12、電機(jī)座13、卡簧15、第六軸承16、第七軸承17和第二套筒29，電機(jī)座13設(shè)置在外支架24和內(nèi)支架18之間的腔體內(nèi)，且與內(nèi)支架18通過螺栓固連，電機(jī)11通過螺栓固定在電機(jī)座13內(nèi)，卡簧15、第六軸承16、第二套筒29和第七軸承17依次套在電機(jī)座13外壁，卡簧15防止第六軸承16軸向躥動(dòng)，第二套筒29用于隔開第六軸承16和第七軸承17。主動(dòng)帶輪9的外壁為凸臺(tái)形，直徑小的一端穿過外支架24，主動(dòng)帶輪9套在第六軸承16和第七軸承17的外圈，電機(jī)11的輸出軸伸入主動(dòng)帶輪9直徑小的一端中心，通過頂絲10與主動(dòng)帶輪9固連。

履帶14繞主動(dòng)帶輪9、四根雙頭螺栓8和被動(dòng)帶輪6設(shè)置。

平臺(tái)向樓梯過度過程：電機(jī)11的輸出軸通過頂絲10與主動(dòng)帶輪9固連，帶動(dòng)主動(dòng)帶輪9一起轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)帶輪9帶動(dòng)履帶14向前運(yùn)行。接觸樓梯開始時(shí)，內(nèi)置于被動(dòng)帶輪6內(nèi)的舵機(jī)26向上擺動(dòng)一定角度，帶動(dòng)外支架24擺起一個(gè)適合樓梯斜度的角度，履帶14通過外表面的梯形齒增大與樓梯棱角的摩擦，在主動(dòng)帶輪9的帶動(dòng)下順利爬上樓梯。同時(shí)后端兩電動(dòng)推桿5伸出，抬高載物平臺(tái)4后部，保持載物平臺(tái)4依舊水平。

上樓梯行駛過程：電機(jī)11的輸出軸通過頂絲10與主動(dòng)帶輪9固連，帶動(dòng)主動(dòng)帶輪9一起轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)帶輪9帶動(dòng)履帶14向前運(yùn)行，同時(shí)后端兩電動(dòng)推桿5保持伸出，保持抬高載物平臺(tái)4后部，保持載物平臺(tái)4水平。兩組三角輪3在主動(dòng)帶輪9的帶動(dòng)下翻滾上樓梯。

樓梯向平臺(tái)過度過程：電機(jī)11的輸出軸通過頂絲10與主動(dòng)帶輪9固連，帶動(dòng)主動(dòng)帶輪9一起轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)帶輪9帶動(dòng)履帶14向前運(yùn)行。接觸平臺(tái)開始時(shí)，內(nèi)置于被動(dòng)帶輪6內(nèi)的舵機(jī)26向下擺動(dòng)一定角度，帶動(dòng)外支架24擺動(dòng)一使履帶平放于平臺(tái)的角度，履帶14通過外表面的梯形齒增大與平臺(tái)的摩擦，在主動(dòng)帶輪9的帶動(dòng)下順利爬上平臺(tái)。同時(shí)后端兩電動(dòng)推桿5收回，抬高載物平臺(tái)4后部，保持載物平臺(tái)4依舊水平。