[发明专利]一种检测楼梯高度和深度的触角式探测装置及方法

权利要求书

1.一种检测楼梯高度和深度的触角式探测装置，其特征在于，包括：超声波传感器(1)和触角式探测装置，所述的超声波传感器(2)设于爬楼机器人的机械腿(5)的外壁底部并可随机械腿(5)的抬升而抬升，所述的触角式探测装置包括支撑架，所述的支撑架固定在爬楼机器人机械腿(5)的外壁上，支撑架上设有电机和L形触角驱动轴，L形触角驱动轴上设有L形触角(4)，电机可经由L形触角驱动轴带动L形触角(4)旋转，所述的L形触角驱动轴上设有角度传感器(3)，L形触角(4)的前端设有碰撞传感器(2)。

2.如权利要求1所述的检测楼梯高度和深度的触角式探测装置，其特征在于，所述的电机、超声波传感器(1)、角度传感器(3)和碰撞传感器(2)均连接单片机。

3.如权利要求1所述的检测楼梯高度和深度的触角式探测装置，其特征在于，所述的超声波传感器(2)的高度低于楼梯的单个台阶的高度h。

4.如权利要求1所述的检测楼梯高度和深度的触角式探测装置，其特征在于，所述的L形触角驱动轴的高度Ha大于楼梯的单个台阶的高度h，且小于楼梯的两个台阶的高度2h。

5.一种采用权利要求2-4中任一项所述的检测楼梯高度和深度的触角式探测装置检测楼梯深度的方法，其特征在于，包括：在爬楼机器人向楼梯前进的过程中，利用超声波传感器(1)测量爬楼机器人的机械腿(5)离楼梯底部的距离，达到指定距离S后，爬楼机器人停止前进，启动触角式探测装置，使L形触角(4)逆时针旋转，当碰撞传感器(2)传出发生碰断信号时，电机停转，L形触角(4)停止转动；控制爬楼机器人的机械腿(5)抬升，在抬升过程中，超声波传感器(1)检测到距离值会发生突变，将突变后的值Z记录，与指定距离S相减，得到楼梯的深度X＝Z-S。

6.一种采用采用权利要求2-4中任一项所述的检测楼梯高度和深度的触角式探测装置检测楼梯高度的方法，其特征在于，包括：

第一步：在爬楼机器人向楼梯前进的过程中，利用超声波传感器(1)测量爬楼机器人的机械腿(5)离楼梯底部的距离，达到指定距离S后，爬楼机器人停止前进，启动触角式探测装置，使L形触角(4)逆时针旋转，当碰撞传感器 (2)传出发生碰断信号时，电机停转，L形触角(4)停止转动；读取此时的角度传感器(3)所测量到的旋转角度Φ，控制触角式探测装置返回原位；

第二步，通过旋转角度Φ，触角长度L，触角深度B，L形触角驱动轴的高度Ha，指定距离S，计算楼梯的高度h，计算过程为：定义L形触角(4)的外壁与L形触角驱动轴的高度Ha处的水平面的交点与L形触角(4)的顶角之间的距离B1为辅助触角深度，由几何分析可知：

B1＝L/tanΦ   (1)，

且Ha-h/(B-B1)＝sinΦ   (2)，

由式(1)和式(2)得到楼梯的高度h＝Ha-BsinΦ+LcosΦ。