[发明专利]可攀爬任意旋角台阶和任意台阶面的机器人的攀爬方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可攀爬任意旋转角度台阶、任意台阶面的机器人及攀爬方法，属于爬楼机器人领域。

背景技术

随着人们生活质量和审美水平的提高，旋转楼梯随处可见，比如别墅、食堂、购物中心、体育馆等。可是，往楼上搬运东西或者老年人残疾人上楼给人们带来了很多困扰；另一种情况，黄山、华山此类的高山景点的石台阶每一阶不是完全平行，地面也不平整，只能靠挑山工往山上挑运货物。而现阶段的搬运设备或爬楼机器人多为星轮式和履带式，受其轮子或履带的束缚只适用于直楼梯，人形机器人能爬旋转楼梯，可是不适合搬运。因此，设计一种可攀爬任意旋转角度台阶、路况不平也能保持水平姿态的机器人很必要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种可爬楼任意旋转角度台阶、任意台阶面的机器人及攀爬方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种可攀爬任意旋角台阶和任意台阶面的机器人，包括外四腿支撑结构和内四腿支撑结构，所述的外四腿支撑结构包括第一支撑板和固定于第一支撑板下侧的四个可伸缩的外腿，所述的四个外腿中，两个位于第一支撑板的前部，另外两个位于第一支撑板的后部，所述的内四腿支撑结构包括第二支撑板和固定于第二支撑板下侧的四个可伸缩的内腿，所述的四个内腿中，两个位于第二支撑板的前部，另外两个位于第二支撑板的后部，所述的第一支撑板和第二支撑板之间可相对旋转和相对位移，其特征在于，所述的位于第一支撑板的前部的两个外腿的前侧分别设有第一激光测距传感器和第二激光测距传感器，位于第二支撑板前部的两个内腿的前侧分别设有第三激光测距传感器和第四激光测距传感器，所述的四个外腿和四个内腿的下端设有底座，所述的底座的下侧设有碰撞传感器。

优选地，所述的外四腿支撑结构的上侧设有控制柜，控制柜上侧设有载物台。

优选地，所述的外四腿支撑结构的上侧设有配重块。

本发明还提供了上述的可攀爬任意旋角台阶和任意台阶面的机器人的攀爬方法，其特征在于，包括：

第一步：将外四腿支撑结构的四个外腿皆伸长一定长度H₁，H₁＝h+b，h为一个台阶的高度，单位为cm，b为设定值，b的取值范围为0～3cm，此时，内四腿支撑结构的四个内腿悬空；

第二步：第三激光测距传感器和第四激光测距传感器分别检测位于第二支撑板前部的两个内腿到前方台阶的距离L1和L2，若L1与L2中至少一个大于等于设定值a，则停止攀爬，若L1与L2皆小于设定值a且L1与L2相等，则进入第三步，若L1与L2皆小于设定值a且L1与L2不相等，设L1小于L2，第二支撑板相对于第一支撑板向使L1增大的方向旋转，当旋转至L1与L2相等时，停止旋转；

第三步：第二支撑板相对于第一支撑板向前移动，此时，第三激光测距传感器和第四激光测距传感器实时测试位于第二支撑板前部的两个内腿到前方台阶的距离L1和L2，当L1和L2等于指定距离M时，停止相对移动；

第四步：将内四腿支撑结构的四个内腿伸长，此过程中，第一支撑板和第二支撑板保持水平状态，当四个内腿上的碰撞传感器皆碰到地面时，内腿继续伸长一定长度H₂，H₂＝h，外四腿支撑结构的四个外腿收缩并悬空；

第五步：第一激光测距传感器和第二激光测距传感器分别检测位于第一支撑板的前部的两个外腿到前方台阶的距离L3和L4，此时若L3和L4中至少一个大于等于设定值a，则停止攀爬，若L3和L4皆小于设定值a且L3和L4相等，则进入第六步，若L3和L4皆小于设定值a且L3和L4不相等，设L3小于L4，第一支撑板相对于第二支撑板向使L3增大的方向旋转，当旋转至L3和L4相等时，停止旋转；

第六步：第一支撑板相对于第二支撑板向前移动，此时，第一激光测距传感器和第二激光测距传感器实时测试位于第一支撑板的前部的两个外腿到前方台阶的距离L3和L4，当L3和L4等于指定距离M时，停止相对移动；

第七步：将外四腿支撑结构的四个外腿伸长，第一支撑板和第二支撑板保持水平状态，当四个外腿上的碰撞传感器皆碰到地面时，外腿继续伸长一定长度 H₃，H₃＝h，内四腿支撑结构的四个内腿收缩并悬空，返回第二步。

优选地，所述的指定距离M小于台阶的最小深度。

优选地，所述的设定值a大于台阶的最大深度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：