樓梯自主越障輪的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種樓梯自主越障輪，其主要通過(guò)控制部件控制直流變頻電機(jī)的開(kāi)啟，以智能化地驅(qū)動(dòng)各驅(qū)動(dòng)輪適時(shí)進(jìn)行交替轉(zhuǎn)動(dòng)，以使得整個(gè)樓梯自主越障輪自主行走；當(dāng)遇到障礙物時(shí)，通過(guò)控制部件控制繼電器進(jìn)行電磁推桿的伸出、直至與地面接觸并繼續(xù)伸長(zhǎng)直至將整個(gè)樓梯自主越障輪頂起進(jìn)行逆時(shí)針?lè)D(zhuǎn)以越過(guò)障礙物。本發(fā)明的樓梯自主越障輪完全具備自主越障功能，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且合理、受力平衡，具備較好的行走的靈活性及越障功能的智能化；整個(gè)樓梯自主越障輪工作的穩(wěn)定性與可靠性好，控制方式簡(jiǎn)單、制造成本低廉，使用壽命長(zhǎng)。
【專利說(shuō)明】樓梯自主越障輪
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種樓梯越障裝置，尤其涉及一種樓梯自主越障輪。
【背景技術(shù)】
[0002]探測(cè)車或者其他移動(dòng)偵測(cè)移動(dòng)平臺(tái)的路面通過(guò)能力和越障水平在一定程度上決定了其工作區(qū)域的大小，也對(duì)其在復(fù)雜環(huán)境下的工作性能有著較大的影響。尤其是對(duì)于樓宇內(nèi)部的消防機(jī)器人和探測(cè)機(jī)器人等，對(duì)于爬樓梯等功能有著一定的需求，因此對(duì)越障機(jī)構(gòu)，尤其是爬樓梯裝置的研究具有一定的意義。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)越障機(jī)構(gòu)的研究較多，但集中在以下兩種類型:
[0004]一種是履帶式的行走機(jī)構(gòu)，主要是利用了履帶的良好路面通過(guò)能力。但是該類行走機(jī)構(gòu)，其一方面，存在重量較大，體積也較為龐大等不足；另一方面，對(duì)于通過(guò)坡度較陡或者的體型較大的障礙物時(shí)，其平衡性、穩(wěn)定性較差，也容易出現(xiàn)翻車。
[0005]另一種是采用三角輪的爬樓機(jī)構(gòu)，該裝置使用較為方便。但是在使用過(guò)程中，需要人力等外力推動(dòng)，不能實(shí)現(xiàn)自主驅(qū)動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、受力平衡，具備較好的行走的靈活性及越障功能的智能化樓梯自主越障輪。
[0007]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的需要解決的技術(shù)問(wèn)題是，如何進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)和控制方式的匹配選擇，以使得樓梯梯自主越障輪在自動(dòng)控制的基礎(chǔ)上具備較好的穩(wěn)定性、平衡性和自主翻越樓梯臺(tái)階、自動(dòng)轉(zhuǎn)向以及平穩(wěn)行走的技術(shù)問(wèn)題。
[0008]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是，一種樓梯自主越障輪，其特征在于，包括支架、第一驅(qū)動(dòng)輪、第二驅(qū)動(dòng)輪、第三驅(qū)動(dòng)輪、可伸縮的第一電磁推桿、可伸縮的第二電磁推桿和可伸縮的第三電磁推桿；
[0009]所述支架包括有三個(gè)支腿，所述三個(gè)支腿的頭部共用一個(gè)端點(diǎn)，該端點(diǎn)為等邊三角形的中心，所述三個(gè)支腿的尾部分別位于所述等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)位置；
[0010]每個(gè)支腿的尾部邊緣處分別設(shè)置有通透的軸孔，軸孔的軸線與支腿尾部圓角的軸線同軸，所述第一驅(qū)動(dòng)輪、第二驅(qū)動(dòng)輪和第三驅(qū)動(dòng)輪的輸出軸分別成過(guò)盈配合固定在其對(duì)應(yīng)的軸孔內(nèi)；
[0011]以所述等邊三角形的中心為起點(diǎn)，沿相鄰兩個(gè)支腿夾角的角平分線上，在所述支架的同側(cè)平面上分別開(kāi)設(shè)有凹槽；各凹槽內(nèi)分別安裝上述可伸縮的第一電磁推桿、可伸縮的第二電磁推桿和可伸縮的第三電磁推桿；
[0012]每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪內(nèi)均設(shè)置有直流變頻調(diào)速電機(jī)、光電信號(hào)傳感器、壓力傳感器、電源開(kāi)關(guān)和蓄電池；
[0013]在正常行駛的時(shí)候，所述樓梯自主越障輪與地面接觸的第一驅(qū)動(dòng)輪和第二驅(qū)動(dòng)輪上的壓力傳感器檢測(cè)到壓力，控制部件控制其電源開(kāi)關(guān)接通以驅(qū)動(dòng)所述直流變頻調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)所述第一驅(qū)動(dòng)輪和第二驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)而驅(qū)動(dòng)自主越障輪行走；此時(shí)第三驅(qū)動(dòng)輪處于懸空位置，其壓力傳感器檢測(cè)到的壓力值為零，控制部件控制其電源開(kāi)關(guān)關(guān)閉電源以使第三驅(qū)動(dòng)輪處于靜止?fàn)顟B(tài)；
[0014]當(dāng)?shù)谝或?qū)動(dòng)輪前行遇到障礙時(shí)，第一驅(qū)動(dòng)輪空轉(zhuǎn)打滑，第一光電信號(hào)傳感器將信號(hào)傳輸給控制部件，控制部件啟動(dòng)位于第一驅(qū)動(dòng)輪反向延長(zhǎng)線的第一電磁推桿伸展出凹槽直至與地面接觸并繼續(xù)伸長(zhǎng)直至將整個(gè)樓梯自主越障輪頂起進(jìn)行逆時(shí)針?lè)D(zhuǎn)以越過(guò)障礙物。
[0015]上述技術(shù)方案直接帶來(lái)的技術(shù)效果是，樓梯自主越障輪完全具備自主越障功能，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且合理、受力平衡，具備較好的行走的靈活性及越障功能的智能化。
[0016]上述樓梯自主越障輪，一方面，樓梯自主越障輪的主體呈等邊三角形對(duì)稱結(jié)構(gòu)，保證其在正常行走時(shí)，始終處于前后兩輪著地的狀態(tài)，其行走過(guò)程中的平穩(wěn)性好；另一方面，其高度智能化，主要表現(xiàn)為，由于引入壓力傳感器，可以智能化驅(qū)動(dòng)該兩個(gè)著地輪同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，而懸空輪靜止；由于引入光電信號(hào)傳感器，可及時(shí)有效檢測(cè)到樓梯臺(tái)階等障礙物，并配合利用電磁推桿的適時(shí)伸縮等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了越障輪的智能化、靈活化的翻轉(zhuǎn)越障。
[0017]作為優(yōu)選，上述各電磁推桿均為活塞式多級(jí)推桿。
[0018]該優(yōu)選技術(shù)方案直接帶來(lái)的技術(shù)效果是，進(jìn)一步保證了樓梯自主越障輪工作的靈活性與行走越障的流暢性。
[0019]進(jìn)一步優(yōu)選，上述各凹槽的共用端分別固定設(shè)置有三個(gè)電磁鐵，各電磁推桿靠近各凹槽的共用端的一端分別固定安裝有永磁鐵；上述各電磁鐵分別通過(guò)各自的繼電器與各自的控制部件連接。
[0020]該優(yōu)選技術(shù)方案直接帶來(lái)的技術(shù)效果是，控制方式更簡(jiǎn)單、制造成本更低廉。
[0021]進(jìn)一步優(yōu)選，上述各驅(qū)動(dòng)輪的外殼表面襯膠或者襯塑。
[0022]該優(yōu)選技術(shù)方案直接帶來(lái)的技術(shù)效果是，各驅(qū)動(dòng)輪表面襯有彈性材質(zhì)，有利于緩沖沖擊，延長(zhǎng)各電磁部件和控制部件的使用壽命。
[0023]綜上所述，本發(fā)明的樓梯自主越障輪具有以下有益效果:樓梯自主越障輪完全具備自主越障功能，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且合理、受力平衡，具備較好的行走的靈活性及越障功能的智能化；整個(gè)樓梯自主越障輪工作的穩(wěn)定性與可靠性好，控制方式簡(jiǎn)單、制造成本低廉，使用壽命長(zhǎng)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明的樓梯自主越障輪總裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明的樓梯自主越障輪的支架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3為本發(fā)明的樓梯自主越障輪的電磁推桿結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4為本發(fā)明的樓梯自主越障輪水平行走時(shí)的工作狀態(tài)示意圖；
[0028]圖5為本發(fā)明的樓梯自主越障輪翻轉(zhuǎn)越障時(shí)的工作狀態(tài)示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0030]如圖1和圖3所示，本發(fā)明的樓梯自主越障輪，其包括支架1、第一驅(qū)動(dòng)輪、第二驅(qū)動(dòng)輪、第三驅(qū)動(dòng)輪、可伸縮的第一電磁推桿3、可伸縮的第二電磁推桿5和可伸縮的第三電磁推桿9 ；
[0031]上述支架包括有三個(gè)支腿，上述三個(gè)支腿的頭部共用一個(gè)端點(diǎn)，該端點(diǎn)為等邊三角形的中心，上述三個(gè)支腿的尾部分別位于上述等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)位置；
[0032]每個(gè)支腿的尾部邊緣處分別設(shè)置有通透的軸孔，上述第一驅(qū)動(dòng)輪、第二驅(qū)動(dòng)輪和第三驅(qū)動(dòng)輪的輸出軸分別成過(guò)盈配合固定在其對(duì)應(yīng)的軸孔內(nèi)；
[0033]以上述等邊三角形的中心為起點(diǎn)，沿相鄰兩個(gè)支腿夾角的角平分線上，在上述支架的同一平面上分別開(kāi)設(shè)有凹槽；各凹槽內(nèi)分別安裝上述可伸縮的第一電磁推桿3、可伸縮的第二電磁推桿5和可伸縮的第三電磁推桿9 ；
[0034]每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪內(nèi)均設(shè)置有直流變頻調(diào)速電機(jī)、壓力傳感器、電源開(kāi)關(guān)和蓄電池；
[0035]如圖3所示，光電信號(hào)傳感器安裝在支腿靠近端部的位置；第一光電傳感器10，第二光電傳感器8、第三光電傳感器12 ；
[0036]如圖4所示，在正常行駛的時(shí)候，所述樓梯自主越障輪與地面接觸的第一驅(qū)動(dòng)輪和第二驅(qū)動(dòng)輪上的壓力傳感器檢測(cè)到壓力，控制部件控制其電源開(kāi)關(guān)接通電源以驅(qū)動(dòng)所述直流變頻調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)所述第一驅(qū)動(dòng)輪和第二驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)而驅(qū)動(dòng)自主越障輪行走；此時(shí)第三驅(qū)動(dòng)輪處于懸空位置，第三壓力傳感器檢測(cè)到的壓力值為零，其控制部件控制其電源開(kāi)關(guān)關(guān)閉電源以使第三驅(qū)動(dòng)輪處于靜止?fàn)顟B(tài)；
[0037]如圖5所示，當(dāng)?shù)谝或?qū)動(dòng)輪前行遇到障礙時(shí)，第一驅(qū)動(dòng)輪空轉(zhuǎn)打滑，第一光電信號(hào)傳感器10將信號(hào)傳輸給控制部件，控制部件啟動(dòng)位于第一驅(qū)動(dòng)輪反向延長(zhǎng)線的第一電磁推桿伸展3出凹槽直至與地面接觸并繼續(xù)伸長(zhǎng)直至將整個(gè)樓梯自主越障輪頂起進(jìn)行逆時(shí)針?lè)D(zhuǎn)以越過(guò)障礙物。
[0038]優(yōu)選方式之一，上述各電磁推桿均為活塞式多級(jí)推桿。
[0039]優(yōu)選方式之二，上述各凹槽的共用端分別固定設(shè)置有三個(gè)電磁鐵7，各電磁推桿靠近各凹槽的共用端的一端分別固定安裝有永磁鐵11;各電磁鐵分別通過(guò)各自的繼電器與控制部件連接。
[0040]優(yōu)選方式之三，上述各驅(qū)動(dòng)輪的外殼表面襯膠或者襯塑。
[0041]第一光電傳感器10檢測(cè)到障礙物信號(hào)時(shí)，將信號(hào)傳給控制部件，控制部件發(fā)出指令，控制第二繼電器通電，第一電磁推桿伸出凹槽直至與地面接觸并繼續(xù)伸長(zhǎng)直至將整個(gè)樓梯自主越障輪頂起進(jìn)行逆時(shí)針?lè)D(zhuǎn)以越過(guò)障礙物。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到第一驅(qū)動(dòng)輪2，第二驅(qū)動(dòng)輪2’和第五驅(qū)動(dòng)輪6和第六驅(qū)動(dòng)輪6’壓力值相等時(shí)，控制部件發(fā)出指令，控制第二繼電器反向通電，將電磁推桿吸回凹槽；
[0042]第二光電傳感器12檢測(cè)到障礙物信號(hào)時(shí)，將信號(hào)傳給控制部件，控制部件發(fā)出指令，控制第五繼電器通電，第二電磁推桿伸出凹槽直至與地面接觸并繼續(xù)伸長(zhǎng)直至將整個(gè)樓梯自主越障輪頂起進(jìn)行逆時(shí)針?lè)D(zhuǎn)以越過(guò)障礙物。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到第驅(qū)動(dòng)輪2，第二驅(qū)動(dòng)輪2’和第三驅(qū)動(dòng)輪4和第四驅(qū)動(dòng)輪4’壓力值相等時(shí)，控制部件發(fā)出指令，控制第五繼電器反向通電,將電磁推桿吸回凹槽；
[0043]第三光電傳感器6檢測(cè)到障礙物信號(hào)時(shí)，將信號(hào)傳給控制部件，控制部件發(fā)出指令，控制第八繼電器通電，第三電磁推桿伸出凹槽直至與地面接觸并繼續(xù)伸長(zhǎng)直至將整個(gè)樓梯自主越障輪頂起進(jìn)行逆時(shí)針?lè)D(zhuǎn)以越過(guò)障礙物。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到第三驅(qū)動(dòng)輪4，第四驅(qū)動(dòng)輪4’和第五驅(qū)動(dòng)輪6和第六驅(qū)動(dòng)輪6’壓力值相等時(shí)，控制部件發(fā)出指令，控制第八繼電器反向通電，將電磁推桿吸回凹槽。
【權(quán)利要求】
1.一種樓梯自主越障輪，其特征在于，包括支架、第一驅(qū)動(dòng)輪、第二驅(qū)動(dòng)輪、第三驅(qū)動(dòng)輪、可伸縮的第一電磁推桿、可伸縮的第二電磁推桿和可伸縮的第三電磁推桿； 所述支架包括有三個(gè)支腿，所述三個(gè)支腿的頭部共用一個(gè)端點(diǎn)，該端點(diǎn)為等邊三角形的中心，所述三個(gè)支腿的尾部分別位于所述等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)位置； 每個(gè)支腿的尾部邊緣處分別設(shè)置有通透的軸孔，軸孔的軸線與支腿尾部圓角的軸線同軸，所述第一驅(qū)動(dòng)輪、第二驅(qū)動(dòng)輪和第三驅(qū)動(dòng)輪的輸出軸分別成過(guò)盈配合固定在其對(duì)應(yīng)的軸孔內(nèi)； 以所述等邊三角形的中心為起點(diǎn)，沿相鄰兩個(gè)支腿夾角的角平分線上，在所述支架的同側(cè)平面上分別開(kāi)設(shè)有凹槽；各凹槽內(nèi)分別安裝上述可伸縮的第一電磁推桿、可伸縮的第二電磁推桿和可伸縮的第三電磁推桿； 每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪內(nèi)均設(shè)置有直流變頻調(diào)速電機(jī)、光電信號(hào)傳感器、壓力傳感器、控制部件、電源開(kāi)關(guān)和蓄電池； 在正常行駛的時(shí)候，所述樓梯自主越障輪與地面接觸的第一驅(qū)動(dòng)輪和第二驅(qū)動(dòng)輪上的壓力傳感器檢測(cè)到壓力，控制部件控制其電源開(kāi)關(guān)接通以驅(qū)動(dòng)所述直流變頻調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)所述第一驅(qū)動(dòng)輪和第二驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)而驅(qū)動(dòng)自主越障輪行走；此時(shí)第三驅(qū)動(dòng)輪處于懸空位置，其壓力傳感器檢測(cè)到的壓力值為零，控制部件控制其電源開(kāi)關(guān)關(guān)閉電源以使第三驅(qū)動(dòng)輪處于靜止?fàn)顟B(tài)； 當(dāng)?shù)谝或?qū)動(dòng)輪前行遇到障礙時(shí)，第一驅(qū)動(dòng)輪空轉(zhuǎn)打滑，其光電信號(hào)傳感器檢測(cè)到障礙物并將信號(hào)傳輸給控制部件，控制部件啟動(dòng)位于第一驅(qū)動(dòng)輪反向延長(zhǎng)線的電磁推桿伸展出凹槽直至與地面接觸并繼續(xù)伸長(zhǎng)直至將整個(gè)樓梯自主越障輪頂起進(jìn)行逆時(shí)針?lè)D(zhuǎn)以越過(guò)障礙物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樓梯自主越障輪，其特征在于，所述各電磁推桿均為活塞式多級(jí)推桿。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樓梯自主越障輪，其特征在于，所述各凹槽的共用端分別固定設(shè)置有三個(gè)電磁鐵，各電磁推桿靠近各凹槽的共用端的一端分別固定安裝有永磁鐵；電磁推桿縮回狀態(tài)下電磁鐵與永磁鐵靠近的磁極極性相反，改變電磁鐵的電流方向，使電磁鐵與永磁鐵靠近的磁極極性相同時(shí)電磁推桿被推出。 所述各電磁鐵分別通過(guò)各自的繼電器與各自的控制部件連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的樓梯自主越障輪，其特征在于，所述各驅(qū)動(dòng)輪的外殼表面襯膠或者襯塑。
【文檔編號(hào)】B62B5/02GK103770823SQ201410036273
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】孫朝陽(yáng), 李佳奕, 肖林京, 朱緒力, 沈?yàn)t 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)