[发明专利]一种利用平行四边形机构构成的爬楼机器人

说明书

本发明涉及一种利用平行四边形机构构成的爬楼机器人，包括框架（1）、主动X支架（2）、从动X支架（3）、行走足（4）、支撑轴（9）和动力输入轴（10），行走足（4）由第一行走足支撑轴（7）和第二行走足支撑轴（8）支撑，装置于主动X支架（2）和从动X支架（3）之间。动力输入轴（10）、支撑轴（9）、第一行走支撑轴（7）、第二行走支撑轴（8）、主动X支架（2）以及从动X支架（3）构成平行四边形机构。本发明的爬楼机器人的每套爬楼机构包括四个平行四边形机构，平行四边形的引入使得所有各行走足（4）的底板始终与地面平行，从而提高了整个机器人的工作稳定性。

技术领域

本发明涉及爬行机器人技术领域，具体而言，涉及一种利用平行四边形机构构成的爬楼机器人。

背景技术

在日常生活和生产中人们经常要把重物搬上楼梯，传统的方法基本是靠人力搬运完成。但是当重物过重或是人手不足时，搬运就无法成功，因此人们发明了多种爬楼装置来克服这个难题，保障人身安全，改善劳动环境，提高劳动生产率。按原理来分，这些装置主要分为轮组式、履带式和步行式。

轮组式爬楼装置上下楼梯时平稳性不高，重心起伏较大，且装置体积较大，很难在普通住宅楼梯上使用。履带式爬楼装置重量大、运动不够灵活、爬楼时在楼梯边缘造成巨大的压力，对楼梯有一定的损坏，且平地使用所受阻力较大，这些问题限制了其在日常生活中的推广使用。与前两种相比步行式爬楼装置模仿动物爬行的动作，可视为多足爬行机器人，采用多条机械腿交替升降、支撑座椅爬楼的原理，爬楼时重心平稳，运动灵活，适合不同尺寸的楼梯。因此，多足爬行机器人可以取代轮组式、履带式机器人完成多种运输、探测作业。

现有多足爬行机器人一般的典型设计包括双足人形机器人，四足机器人和六足机器人，足部结构多为串联结构。四足机器人静态稳定性能大大优于二足，且机构的冗余和控制复杂程度比六足和八足简单。而串联结构相比于并联结构来说具有累积误差、精度较低，结构不紧凑、刚度低、承载能力小等缺点。

例如公开号CN 104760630 A中国发明专利，其公开了一种仿人步态爬楼梯机器人，包括四只结构相同的脚部、连接部分及控制系统；其中，每一脚部包括安装板，前脚掌及后脚掌呈Z 字形状安装于安装板的两侧，驱动装置安装于安装板中；沿楼梯的爬升方向，位于前面的两脚部为前脚，位于后面的两脚部为后脚，前脚通过所述连接部分与后脚相连接；所述控制系统与所述驱动装置电性相接并控制所述驱动装置。该发明的仿人步态爬楼梯机器人的结构和连接方式是在仿照人体脚结构的基础上，结合楼梯自身的形状所设计出来的，其行走的状态与人上楼梯的状态基本相似，不会对楼梯本身造成破坏，具有较高的稳定性。但该机器人主要依靠前脚掌和后脚掌与楼梯接触，其所能承受的承载力小，而且脚掌的端部贴合在楼梯上对楼梯会造成磨损。

又例如授权公告号为CN 202997150U 的中国实用新型专利，其公开了一种四足爬楼梯机器人机构，其包括上体和与其连接的四个并联足部，每个足部包括与上体固接的固定平台、触脚和连接在固定平台和触脚之间的三条结构相同的运动支链，三条运动支链轴对称均匀布置，每条运动支链包括主动臂和从动臂，主动臂的一端与旋转驱动装置连接，主动臂的另一端与一空心球形接头固接，旋转驱动装置固定在固定平台的下面；与三条运动支链的三个空心球形接头同心嵌装形成触脚，相邻两个空心球形接头之间形成球面副。该技术方案能够自动行走、上下楼梯，可携带较大负重，保证在行动中机器人上体始终保持水平，但其结构较为复杂，而且其的行走机构是由三条运动支链组成的，其行走的过程较为复杂，而且稳定性比较低。

发明内容

为了解决现有技术中精度较低，结构不紧凑、刚度低、承载能力小等缺点，通过设计为平行四边形机构实现机器人的稳定性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：