樓梯自主越障輪的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種樓梯自主越障輪，其主要通過控制部件控制直流變頻電機的開啟，以智能化地驅動各驅動輪適時進行交替轉動，以使得整個樓梯自主越障輪自主行走；當遇到障礙物時，通過控制部件控制繼電器進行電磁推桿的伸出、直至與地面接觸并繼續伸長直至將整個樓梯自主越障輪頂起進行逆時針翻轉以越過障礙物。本發明的樓梯自主越障輪完全具備自主越障功能，其結構簡單且合理、受力平衡，具備較好的行走的靈活性及越障功能的智能化；整個樓梯自主越障輪工作的穩定性與可靠性好，控制方式簡單、制造成本低廉，使用壽命長。
【專利說明】樓梯自主越障輪
【技術領域】
[0001]本發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】
[0002]探測車或者其他移動偵測移動平臺的路面通過能力和越障水平在一定程度上決定了其工作區域的大小，也對其在復雜環境下的工作性能有著較大的影響。尤其是對于樓宇內部的消防機器人和探測機器人等，對于爬樓梯等功能有著一定的需求，因此對越障機構，尤其是爬樓梯裝置的研究具有一定的意義。
[0003]目前，國內外對越障機構的研究較多，但集中在以下兩種類型:
[0004]一種是履帶式的行走機構，主要是利用了履帶的良好路面通過能力。但是該類行走機構，其一方面，存在重量較大，體積也較為龐大等不足；另一方面，對于通過坡度較陡或者的體型較大的障礙物時，其平衡性、穩定性較差，也容易出現翻車。
[0005]另一種是采用三角輪的爬樓機構，該裝置使用較為方便。但是在使用過程中，需要人力等外力推動，不能實現自主驅動。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是，提供一種結構簡單、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]本發明為實現上述目的需要解決的技術問題是，如何進行結構上的改進和控制方式的匹配選擇，以使得樓梯梯自主越障輪在自動控制的基礎上具備較好的穩定性、平衡性和自主翻越樓梯臺階、自動轉向以及平穩行走的技術問題。
[0008]本發明為解決上述技術問題采用的技術方案是，一種樓梯自主越障輪，其特征在于，包括支架、第一驅動輪、第二驅動輪、第三驅動輪、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支腿，所述三個支腿的頭部共用一個端點，該端點為等邊三角形的中心，所述三個支腿的尾部分別位于所述等邊三角形的三個頂點位置；
[0010]每個支腿的尾部邊緣處分別設置有通透的軸孔，軸孔的軸線與支腿尾部圓角的軸線同軸，所述第一驅動輪、第二驅動輪和第三驅動輪的輸出軸分別成過盈配合固定在其對應的軸孔內；
[0011]以所述等邊三角形的中心為起點，沿相鄰兩個支腿夾角的角平分線上，在所述支架的同側平面上分別開設有凹槽；各凹槽內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]每個驅動輪內均設置有直流變頻調速電機、光電信號傳感器、壓力傳感器、電源開關和蓄電池；
[0013]在正常行駛的時候，所述樓梯自主越障輪與地面接觸的第一驅動輪和第二驅動輪上的壓力傳感器檢測到壓力，控制部件控制其電源開關接通以驅動所述直流變頻調速電機轉動，驅動所述第一驅動輪和第二驅動輪進而驅動自主越障輪行走；此時第三驅動輪處于懸空位置，其壓力傳感器檢測到的壓力值為零，控制部件控制其電源開關關閉電源以使第三驅動輪處于靜止狀態；
[0014]當第一驅動輪前行遇到障礙時，第一驅動輪空轉打滑，第一光電信號傳感器將信號傳輸給控制部件，控制部件啟動位于第一驅動輪反向延長線的第一電磁推桿伸展出凹槽直至與地面接觸并繼續伸長直至將整個樓梯自主越障輪頂起進行逆時針翻轉以越過障礙物。
[0015]上述技術方案直接帶來的技術效果是，樓梯自主越障輪完全具備自主越障功能，其結構簡單且合理、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稱結構，保證其在正常行走時，始終處于前后兩輪著地的狀態，其行走過程中的平穩性好；另一方面，其高度智能化，主要表現為，由于引入壓力傳感器，可以智能化驅動該兩個著地輪同時轉動，而懸空輪靜止；由于引入光電信號傳感器，可及時有效檢測到樓梯臺階等障礙物，并配合利用電磁推桿的適時伸縮等技術手段，實現了越障輪的智能化、靈活化的翻轉越障。
[0017]作為優選，上述各電磁推桿均為活塞式多級推桿。
[0018]該優選技術方案直接帶來的技術效果是，進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]進一步優選，上述各凹槽的共用端分別固定設置有三個電磁鐵，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各自的繼電器與各自的控制部件連接。
[0020]該優選技術方案直接帶來的技術效果是，控制方式更簡單、制造成本更低廉。
[0021]進一步優選，上述各驅動輪的外殼表面襯膠或者襯塑。
[0022]該優選技術方案直接帶來的技術效果是，各驅動輪表面襯有彈性材質，有利于緩沖沖擊，延長各電磁部件和控制部件的使用壽命。
[0023]綜上所述，本發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，其結構簡單且合理、受力平衡，具備較好的行走的靈活性及越障功能的智能化；整個樓梯自主越障輪工作的穩定性與可靠性好，控制方式簡單、制造成本低廉，使用壽命長。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1為本發明的樓梯自主越障輪總裝結構示意圖；
[0025]圖2為本發明的樓梯自主越障輪的支架結構示意圖；
[0026]圖3為本發明的樓梯自主越障輪的電磁推桿結構示意圖；
[0027]圖4為本發明的樓梯自主越障輪水平行走時的工作狀態示意圖；
[0028]圖5為本發明的樓梯自主越障輪翻轉越障時的工作狀態示意圖；
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖對本發明進行詳細說明。
[0030]如圖1和圖3所示，本發明的樓梯自主越障輪，其包括支架1、第一驅動輪、第二驅動輪、第三驅動輪、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支腿，上述三個支腿的頭部共用一個端點，該端點為等邊三角形的中心，上述三個支腿的尾部分別位于上述等邊三角形的三個頂點位置；
[0032]每個支腿的尾部邊緣處分別設置有通透的軸孔，上述第一驅動輪、第二驅動輪和第三驅動輪的輸出軸分別成過盈配合固定在其對應的軸孔內；
[0033]以上述等邊三角形的中心為起點，沿相鄰兩個支腿夾角的角平分線上，在上述支架的同一平面上分別開設有凹槽；各凹槽內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]每個驅動輪內均設置有直流變頻調速電機、壓力傳感器、電源開關和蓄電池；
[0035]如圖3所示，光電信號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，在正常行駛的時候，所述樓梯自主越障輪與地面接觸的第一驅動輪和第二驅動輪上的壓力傳感器檢測到壓力，控制部件控制其電源開關接通電源以驅動所述直流變頻調速電機轉動，驅動所述第一驅動輪和第二驅動輪進而驅動自主越障輪行走；此時第三驅動輪處于懸空位置，第三壓力傳感器檢測到的壓力值為零，其控制部件控制其電源開關關閉電源以使第三驅動輪處于靜止狀態；
[0037]如圖5所示，當第一驅動輪前行遇到障礙時，第一驅動輪空轉打滑，第一光電信號傳感器10將信號傳輸給控制部件，控制部件啟動位于第一驅動輪反向延長線的第一電磁推桿伸展3出凹槽直至與地面接觸并繼續伸長直至將整個樓梯自主越障輪頂起進行逆時針翻轉以越過障礙物。
[0038]優選方式之一，上述各電磁推桿均為活塞式多級推桿。
[0039]優選方式之二，上述各凹槽的共用端分別固定設置有三個電磁鐵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;各電磁鐵分別通過各自的繼電器與控制部件連接。
[0040]優選方式之三，上述各驅動輪的外殼表面襯膠或者襯塑。
[0041]第一光電傳感器10檢測到障礙物信號時，將信號傳給控制部件，控制部件發出指令，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伸長直至將整個樓梯自主越障輪頂起進行逆時針翻轉以越過障礙物。當系統檢測到第一驅動輪2，第二驅動輪2’和第五驅動輪6和第六驅動輪6’壓力值相等時，控制部件發出指令，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檢測到障礙物信號時，將信號傳給控制部件，控制部件發出指令，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伸長直至將整個樓梯自主越障輪頂起進行逆時針翻轉以越過障礙物。當系統檢測到第驅動輪2，第二驅動輪2’和第三驅動輪4和第四驅動輪4’壓力值相等時，控制部件發出指令，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檢測到障礙物信號時，將信號傳給控制部件，控制部件發出指令，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伸長直至將整個樓梯自主越障輪頂起進行逆時針翻轉以越過障礙物。當系統檢測到第三驅動輪4，第四驅動輪4’和第五驅動輪6和第六驅動輪6’壓力值相等時，控制部件發出指令，控制第八繼電器反向通電，將電磁推桿吸回凹槽。
【權利要求】
1.一種樓梯自主越障輪，其特征在于，包括支架、第一驅動輪、第二驅動輪、第三驅動輪、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支腿，所述三個支腿的頭部共用一個端點，該端點為等邊三角形的中心，所述三個支腿的尾部分別位于所述等邊三角形的三個頂點位置； 每個支腿的尾部邊緣處分別設置有通透的軸孔，軸孔的軸線與支腿尾部圓角的軸線同軸，所述第一驅動輪、第二驅動輪和第三驅動輪的輸出軸分別成過盈配合固定在其對應的軸孔內； 以所述等邊三角形的中心為起點，沿相鄰兩個支腿夾角的角平分線上，在所述支架的同側平面上分別開設有凹槽；各凹槽內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； 每個驅動輪內均設置有直流變頻調速電機、光電信號傳感器、壓力傳感器、控制部件、電源開關和蓄電池； 在正常行駛的時候，所述樓梯自主越障輪與地面接觸的第一驅動輪和第二驅動輪上的壓力傳感器檢測到壓力，控制部件控制其電源開關接通以驅動所述直流變頻調速電機轉動，驅動所述第一驅動輪和第二驅動輪進而驅動自主越障輪行走；此時第三驅動輪處于懸空位置，其壓力傳感器檢測到的壓力值為零，控制部件控制其電源開關關閉電源以使第三驅動輪處于靜止狀態； 當第一驅動輪前行遇到障礙時，第一驅動輪空轉打滑，其光電信號傳感器檢測到障礙物并將信號傳輸給控制部件，控制部件啟動位于第一驅動輪反向延長線的電磁推桿伸展出凹槽直至與地面接觸并繼續伸長直至將整個樓梯自主越障輪頂起進行逆時針翻轉以越過障礙物。
2.根據權利要求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推桿。
3.根據權利要求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置有三個電磁鐵，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電磁推桿被推出。 所述各電磁鐵分別通過各自的繼電器與各自的控制部件連接。
4.根據權利要求1-3任一所述的樓梯自主越障輪，其特征在于，所述各驅動輪的外殼表面襯膠或者襯塑。
【文檔編號】B62B5/02GK103770823SQ201410036273
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月26日 優先權日:2014年1月26日
【發明者】孫朝陽, 李佳奕, 肖林京, 朱緒力, 沈瀟 申請人:山東科技大學